馬識路

EDF Group Chief Representative in China

核工業(yè)一體化模式對核能未來發(fā)展至關重要

馬識路

EDF Group Chief Representative in China

核電運營商的責任不同于其他。作為一個發(fā)電公司，法國電力集團(EDF)肩負著給大眾輸送電力的重要使命，及時保障人們的日常需求。除提供這種公共服務外，作為一個核電運營商，EDF還肩負著確保核設施安全的重大責任。維護利益相關者的信任，尤其是公眾輿論對EDF來說是至關重要的。盡管這一觀點也適用于很多其他工業(yè)領域，如航空、汽車和建筑領域，但筆者相信這對核工業(yè)會更加重要。事實上，核安全是目前保證核工業(yè)在全球發(fā)展的關鍵。

1.運行是核安全的關鍵

如何保證核設施的安全？這個問題對核工業(yè)的未來至關重要?；仡櫤穗姲l(fā)展史上的重大事故——三英里島核事故、切爾諾貝利核事故和福島核事故——顯然，在每起核事故中，運行都是事故發(fā)生的根源。福島核事故引起了全球的核工業(yè)企業(yè)、政府和公眾輿論對核電站安全裝置及其失誤的激烈討論。世界各地的核安全意識正逐步提高，設備也不斷得到升級。核反應堆制造商用更高水平的核安全設備推進了“第三代”核反應堆的設計，以此來防止類似福島核事故的事件再次發(fā)生。但是，把核安全問題僅歸結(jié)為技術(shù)問題是一種誤導。事實上，福島核事故是由工業(yè)組織的缺失和核反應堆運行過程中的失誤導致的。當然，為了緩解嚴重事故所造成的后果，核設施有必要采用最高“技術(shù)安全”水平的設備。然而，如果不能把這些技術(shù)設備的運用合理地融入安全運行理念中，那么它們能發(fā)揮的作用也是有限的。技術(shù)不能解決所有問題，尤其是不能解決各種由人為處理不當和過失導致的問題。

福島核事故的教訓告訴我們，核設施的安全取決于運營商。這個事實在過去幾十年里一直被忽視，因為核反應堆制造商一味推銷和升級他們的技術(shù)，宣稱自己新研發(fā)的技術(shù)比過去的及其競爭者的技術(shù)更安全。這場全球競爭已經(jīng)導致核工業(yè)“過度技術(shù)化”。雖然它帶來了一些有意義的創(chuàng)新，但同時也傳播了一個錯誤的觀念，即技術(shù)是核安全問題的最終解決方案。過度技術(shù)化帶來了昂貴的額外費用，使檢查過程更復雜，且提高了承建公司的建造難度。技術(shù)創(chuàng)新十分重要且應得到大力支持；然而，它不能作為整個核工業(yè)發(fā)展的唯一驅(qū)動力。為了實現(xiàn)安全的和有競爭力的運行記錄，技術(shù)的發(fā)展必須符合實際的運行需求。因此，筆者認為核電運營商應該是技術(shù)創(chuàng)新的主要驅(qū)動力，而且應該把核工業(yè)推向非常安全的水平。

2.掌控核工業(yè)工具的三個要素

為了實現(xiàn)上述高安全水平和良好的運行性能，核電運營商必須掌握他們的生產(chǎn)工具。因此，核電運營商必須注重核工業(yè)事務的三個具體方面：生產(chǎn)工具的設計；對供應商和(構(gòu)成生產(chǎn)工具的)設備的全面了解；最重要的是，在使用這些工具的過程中獲得的深入的實踐經(jīng)驗。這三個方面的相互作用決定了整個核工業(yè)體系的質(zhì)量和安全水平。在這種組織體系的三個要素中，實踐經(jīng)驗是該體系的驅(qū)動力。許多工業(yè)企業(yè)的成功就建立在實踐經(jīng)驗的反饋上。勞斯萊斯就是一個著名的案例。勞斯萊斯以制造豪華汽車而聞名，它同時也是世界上第二大飛機發(fā)動機制造商。他們生產(chǎn)的所有發(fā)動機都帶有傳感器，能夠在飛機飛行時傳輸數(shù)據(jù)(油量、壓力等)。因此，勞斯萊斯積累了有關發(fā)動機運行期間行為特性的深入而廣泛的知識，使他們能夠不斷修正發(fā)動機的缺陷，從而提升發(fā)動機性能。

通過完整了解核工業(yè)工具的知識來全面控制運行是每一個負責任的核工業(yè)企業(yè)的目標。法國的核電工業(yè)也不例外。EDF收集了數(shù)十年的核反應堆運行的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)如今已經(jīng)成為其工業(yè)管理模式建立和運行的基礎。為了能夠運用這些大量的數(shù)據(jù)，并將其作為掌控核工業(yè)工具的一種杠桿，EDF建立了一種新穎的工業(yè)一體化模式。這種組織模式與EDF戰(zhàn)略的最初目標是一致的，包括三個組成部分：設計、供應商和運行經(jīng)驗反饋。在法國建設核電站的初期，即20世紀70年代初，EDF就把一支工程師隊伍置于公司業(yè)務的核心位置，其任務是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)建立持續(xù)的改進循環(huán)。如今，這支隊伍包括約5000名工程師，他們正在輔助20 000名運行人員的工作。這些工作人員是確保EDF從它的學習曲線中獲益的關鍵因素，他們能夠挑戰(zhàn)現(xiàn)有的習慣和流程，并適應和改進管理方案；所有這一切都是為了實現(xiàn)核工業(yè)最佳的運行水平和安全標準。

3.成為核工業(yè)總體工程師

為了使一體化模式變得持續(xù)且有效，它的應用范圍不應該被局限在核電站的運行上。掌控核工業(yè)工具需要將改進循環(huán)延伸到核電站的設計和運行設備的制造過程中。這就要求EDF作為運營商在其與供應商之間建立起強大聯(lián)系。工程師和制造商之間在設備(如閥門、泵和管道等)標準上要保持對話溝通，并且這種溝通貫穿于核電站設計和建設過程中的每一個環(huán)節(jié)。這種從運行中獲得的經(jīng)驗反饋會使整個行業(yè)都受益，同時也符合整個行業(yè)實現(xiàn)最佳運行性能和安全記錄的共同目標。

運營商是這個工業(yè)一體化模式的核心，作為整個系統(tǒng)的引擎和驅(qū)動力，扮演著非常獨特的角色——“總體工程師”。基于這個核心地位，EDF全面掌控了它的工業(yè)生產(chǎn)工具并且開發(fā)了自己的核反應堆。EDF能夠?qū)嵤┮环N清晰的工業(yè)策略：它決定了如何拆分合同包，如何制定競爭規(guī)則，以及如何監(jiān)督本國和外國供應商的認證。總體工程師能把運營商的需求和制造商的能力聯(lián)系起來，并督查設備制造過程和監(jiān)控合同要求的細節(jié)?？傮w工程師和設備供應商之間的關系是工業(yè)掌控的關鍵部分。這種組織模式要求運營商對整個工業(yè)的背景情況有全面的了解。

4.通過標準化提高安全水平和運行性能

EDF的工業(yè)模式旨在提高核工業(yè)的安全性和運行性能，同時穩(wěn)步提高核工業(yè)設施的效率，從而不斷降低核電站的建造成本。這種模式與工業(yè)工具的標準化相一致。工業(yè)一體化模式和標準化互相促進，共同推動工業(yè)組織朝同一個方向發(fā)展。的確，標準化是另一個能夠提高經(jīng)驗反饋價值的因素。例如，一個運營商若采用相同的工業(yè)技術(shù)和標準來發(fā)展它的工業(yè)設施，那么其改進循環(huán)的范圍也會擴大。在法國，對EDF來說，在公司運營的58個反應堆中，即使其中一個反應堆出現(xiàn)了一個極小的問題，我們的工程師都會對其進行分析反饋，并將該反饋信息用于升級其他反應堆的運行性能，從而避免再次發(fā)生同樣的問題。標準化能夠提高學習曲線的效率，而學習曲線的基礎是運行經(jīng)驗反饋的分享，這種分享既可以在同一個運營商內(nèi)部進行，也可以在世界各地不同的運營商之間進行，即使他們使用的技術(shù)不同。

標準化在法國核工業(yè)發(fā)展的初期階段是一個明智的選擇。法國核工業(yè)的發(fā)展歷程顯示了標準化的很多優(yōu)點。除通過增加經(jīng)驗反饋數(shù)據(jù)量來更好地掌控工業(yè)設施外，標準化還能夠帶來非常重要的“系列化效應”。這種效應對于資本密集型的核電工業(yè)來說至關重要。通過標準化，法國核電站的建造成本和運營成本比世界上其他任何國家的都要低40 %~70 %。為了充分利用標準化的良性循環(huán)，EDF推動建立和發(fā)展了一個全面的技術(shù)參照體系：核工業(yè)的“規(guī)范和標準”。這些規(guī)范由法國的核電標準化組織機構(gòu)AFCEN①法國核島設備設計、建造及在役檢查規(guī)則協(xié)會。牽頭制定，吸取了EDF豐富的知識和經(jīng)驗，是非常全面的技術(shù)參考標準。第一個設計和建造規(guī)范形成于20世紀80年代，之后其范圍逐步覆蓋核工業(yè)的每一個領域：材料的化學成分、材料的制造工藝、設備投入使用前必須進行的測試和焊接等。這些嚴密且結(jié)構(gòu)清晰的文件逐漸地被安全監(jiān)管機構(gòu)和設備供應商嚴格執(zhí)行。現(xiàn)在，這些規(guī)范和標準是用來監(jiān)督工業(yè)組織正確性和設施與設備匹配性的最好的工具。它們?yōu)闃藴驶秃斯I(yè)內(nèi)部改進循環(huán)的實施提供了非常堅實的基礎。

整個法國核工業(yè)就是在吸取經(jīng)驗反饋的基礎上形成的。這樣的組織模式具有很好的安全和運行性能記錄。法國在近40年的核電運營史上都沒有發(fā)生核事故(即沒有發(fā)生超過國際核能事件分級表中2級以上的事故)，而且法國核電機組的使用率非常高，在冬季用電高峰時可達90 %。得益于一體化總體工程師模式，EDF可以通過對核設施進行定期的全面檢查來不斷提升其安全等級，并根據(jù)經(jīng)驗反饋不斷改進。由此，我們現(xiàn)在可以說，即便是最老的核電站也可以達到最高的安全水平。

5.核工業(yè)受益于國際合作

筆者認為，一體化模式不僅適用于EDF和法國，而且應該被推廣到全世界的核工業(yè)領域。發(fā) 展核工業(yè)最積極的國家，即法國、俄羅斯和中國，已經(jīng)采用了這種一體化模式來發(fā)展核電項目。推廣一體化總體工程師模式有益于整個核電工業(yè)的安全和運行性能。從這一點來說，我們應該加強全球合作并促進不同運營商之間的交流，從而共享經(jīng)驗反饋。在某種程度上，法國和中國的核工業(yè)已經(jīng)在身體力行了。早在30年前，EDF和中國廣核集團(CGN)就在中國廣東省大亞灣共同建設了中國的第一座核電站——大亞灣核電站。法國將其在核電站運行過程中積累的最好的實踐和經(jīng)驗反饋帶到了中國，使中國核電工業(yè)的發(fā)展節(jié)省了10年的時間。如今，法國和中國的核反應堆標準的融合以及EDF和中國合作伙伴的長期合作，已經(jīng)擴大了經(jīng)驗反饋收集的范圍，實現(xiàn)了互利 共贏。作為進一步的合作，EDF還邀請了中國的合作伙伴，即CGN和中 國核工業(yè)集團公司(CNNC)，在開發(fā)第三國市場上進行合作。這樣的合作能夠使中國核電企業(yè)避免花費很長的時間和很高的學習成本來應對外國安全監(jiān)管機構(gòu)的要求，而EDF則可以從中國核電企業(yè)強大的工業(yè)生產(chǎn)能力中獲益。我們在英國的EPRTM項目就是采用這樣的合作方式。筆者認為應該深入并廣泛推廣這樣的合作。EDF通過發(fā)起成立世界核電運營者協(xié)會(WANO)已經(jīng)朝這個方向邁進了一步。該協(xié)會旨在共享運營經(jīng)驗，從而加強所有參與國的核安全。

在全球核電站運行經(jīng)驗數(shù)據(jù)分享框架形成以前，EDF就已經(jīng)開始學習別人的經(jīng)驗了。EDF采用與法國核電機組群內(nèi)相同的改進循環(huán)模式，從核事故的歷史中汲取教訓。例如，在1979年的三英里島核事故發(fā)生后，法國的核電機組就在技術(shù)上(如氫氣復合器和砂濾器)和運行上(在非正常工況下運行反應堆的試點方案，即狀態(tài)導向應急操作規(guī)程)做了一些改進。同樣，在福島核事故后，300名EDF的工程師用了6個月的時間來研究該事故；為了提高核反應堆的安全水平，他們提出了大量的改進措施。法國目前仍然在繼續(xù)實施這個全面的升級計劃，計劃在安全設備和儀器上投入大量資金。

我們必須承認，目前主導全球核工業(yè)發(fā)展的更多的是競爭而不是合作。反應堆供應商推崇的“交鑰匙”模式更加劇了這一狀況。美國和日本都采用這樣的模式，由建造方主導整個工業(yè)項目的組織，并在設計和施工階段與安全監(jiān)管機構(gòu)和分包商保持溝通。運營商除了參加調(diào)試和負責最后買單，在整個項目建設過程中的關鍵階段參與非常少。然而，在核電站的運行期間，運營商要獨立承擔安全責任。核工業(yè)和汽車工業(yè)不同：核電運營商必須能夠掌控其工業(yè)工具以防止發(fā)生任何事故，而司機則不需要為了避免撞車而對汽車的內(nèi)部運作進行深入的了解。

6.核工業(yè)發(fā)展需要什么？

福島核事故發(fā)生在一個具有很高技術(shù)水平和先進科技的國家，這表明核安全的關鍵不是技術(shù)而是工業(yè)組織模式。例如，日本運營商的弱點之一就是他們與設備制造商之間缺少對運營經(jīng)驗的交流。因此，由于沒有吸取之前的教訓，設備上一個同樣的問題導致發(fā)生了兩次同樣的事故。另一個不利因素是分地域管理。例如，在德國，各個州建立了不同的安全標準和規(guī)范，導致核電站的組織形式各不相同。在這種情況下，如果不能共享經(jīng)驗知識將會對核安全造成威脅。核電項目的“交鑰匙”模式導致了這種情況的發(fā)生，已經(jīng)造成了非常嚴重的安全后果。除此以外，以技術(shù)為導向的整個體系也使核工業(yè)發(fā)展陷入僵局。供應商之間激烈的競爭導致形成了一種不正確的觀念，即最復雜的技術(shù)就是核設施安全的保障，而且這種觀念掩蓋了運行實踐的重要性。出于商業(yè)目的，供應商不斷推銷新的機型，這就導致了工業(yè)體系的支離破碎，降低了學習曲線的效率。

從更廣泛的角度來看核工業(yè)，我們可以看到在確保核安全的過程中，還有其他起著關鍵作用的方面。運營商作為一體化總體工程師成為了核工業(yè)組織的核心，這是必要的但還不夠。為了保證核工業(yè)穩(wěn)定平衡的發(fā)展并達到一個良好的安全水平，另外兩個方面也發(fā)揮著至關重要的作用：一個是國家，它負責制定能源政策；另一個是安全監(jiān)管機構(gòu)，它通過與運營商和制造商的溝通，負責檢查和鞏固安全標準。根據(jù)經(jīng)驗，核工業(yè)的健康發(fā)展需要有長遠的眼光。通過建立一個長期、明確的框架，政府可以讓運營商發(fā)揮一體化總體工程師的作用。例如，這個框架包括明確的能源結(jié)構(gòu)長期發(fā)展的原則，適宜的定向補貼，以及一個配套的教育計劃來支撐核工業(yè)的發(fā)展。正如上文所述，安全取決于運營商的工程能力。一名工作人員需要經(jīng)過多年的培訓才能具備這樣的技能，才可以進行實際操作并且有一定的效率。而且，安全不僅是一個技能問題，也是一個文化問題。即使已經(jīng)開始從事運行工作，操作員仍需要很多年的培訓才能完全實現(xiàn)核安全文化的實踐。另外，核能投資巨大且歷時幾十年：建設階段需要5~6年，運行階段需要40~60年，退役至少需要20年——幾乎是一個世紀的事業(yè)！然而，每個國家的電力需求變化較快，核電企業(yè)面臨巨大的財務壓力，需要短期的投資收益。從這一點來說，時間的跨度給核電企業(yè)提出了挑戰(zhàn)，可能會給核電安全帶來影響。國家應該發(fā)揮作用，幫助核工業(yè)企業(yè)來應對這一挑戰(zhàn)。

7.關于核反應堆未來發(fā)展的幾點原則

中國的核工業(yè)已經(jīng)進入了高速發(fā)展的階段，為了促進核電健康發(fā)展并保持較高的核安全水平，盡早確定一體化工業(yè)模式至關重要。在法國，我們注重運營經(jīng)驗的反饋，工程師們努力工作以不斷改進核工業(yè)工具，從而給未來核反應堆的發(fā)展提供指導方針。時至今日，這些指導方針意味著什么呢？我們堅持我們的原則：收集經(jīng)驗反饋并將其運用到改進過程中，同時要求供應商參與核電站的設計，以便在設計中更好地將制造方面的限制因素考慮進來。這種一體化過程和核工業(yè)不同參與方之間的積極合作并不意味著沒有市場規(guī)則。例如，如果核電運營商之間有很好的合作，那么設備供應商之間的競爭就會很好地激發(fā)創(chuàng)新，從而提升整個行業(yè)的績效。筆者認為，中國的火力發(fā)電市場就很好地體現(xiàn)了這種合作和競爭的良性平衡。一方面，中國的發(fā)電企業(yè)基于相似的技術(shù)建設出了幾乎相同的發(fā)電設施；另一方面，制造商之間的激烈競爭使中國設備制造商具有很強的競爭力，在全球贏得了很多合同。

當談到核工業(yè)的未來時，我們必須考慮到客戶的需求，還要考慮到和其他能源的競爭。從這一點來說，每個核電從業(yè)者都必須找到最好的設計，在保證最高安全標準的同時使成本保持在合理的范圍內(nèi)。標準化是降低成本的一個好方法，同時可以增強改進循環(huán)效果。目前，即使在法國和歐洲都沒有大規(guī)模建設核電項目的計劃，我們也必須繼續(xù)發(fā)揮好標準化的作用。怎樣做呢？在核電站的設計中應該避免使用那些尚未投入工業(yè)化生產(chǎn)的設備。這種做法使我們在替換設備時能節(jié)省時間和成本。例如，決定開發(fā)一種只用于某一類核設施的專用龍頭(或者甚至只是用于實現(xiàn)這個設施里的某個功能)可能會帶來沉重的后勤負擔和大量的額外費用。我們在做這種決定的時候必須兼顧其可行性。在可以滿足核電特殊標準的前提下，必須從現(xiàn)有的工業(yè)產(chǎn)品中選擇核設備。這是未來一種大的趨勢，開發(fā)一種設計的時候必須要符合工業(yè)的現(xiàn)實情況。

與很多其他產(chǎn)業(yè)一樣，核工業(yè)正在踐行“按費用設計”的原則，以避免不必要的復雜技術(shù)和由此帶來的額外成本。安全規(guī)則的積累和適用于特定廠址的一些特殊設備在后續(xù)項目上的推廣，導致核電站在設計中存在大量的細節(jié)要求和設備要求。面對日益復雜的設計，我們必須將常規(guī)自檢與平衡工作相結(jié)合：工程師必須質(zhì)疑設計的選擇，省去不必要的設備。這個質(zhì)疑過程也是持續(xù)改進循環(huán)的一個組成部分。另外，由于工程設計是我們產(chǎn)業(yè)組織的基石，我們也必須不斷提高其效率。

遵循這些原則，我們就能夠指導核電站設計朝著正確的方向發(fā)展，從而達到不斷優(yōu)化的目的。這種戰(zhàn)略為核電站未來的發(fā)展做好了準備，工程設計和運行之間的緊密聯(lián)系，成本控制和能達到的最高的安全水平都會使核電的發(fā)展受益匪淺。目前，核能是唯一一種穩(wěn)定且豐富的低碳能源。從這方面來說，核工業(yè)在應對全球氣候變化進程中有著獨有的突出貢獻。核工業(yè)領域的從業(yè)者有責任提供適合的生產(chǎn)工具來完成這個歷史使命。

2095-8099/? 2016 THE AUTHORS.Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

英文原文: Engineering 2016, 2(1): 55—58

Hervé Machenau d.The Future of Nuclear Energy Relies on Integrated Reactor Development Processes.Engineering,

http://dx.doi.org/10.1016/J.ENG.2016.01.021