从“国之光荣”到“国和一号”
从1970年在周恩来总理的指示下开展“七二八工程”开始，面对当时中国落后的技术条件，我国核电克服无数困难，风雨苍茫起步。50年过去了，核电人筚路蓝缕、历尽艰辛，如今通过三代核电自主化正在对国际最高水平完成追赶甚至有望超越。中国核电是“中国智造”的结晶，核电人是“干惊天动地事，做隐姓埋名人”精神的践行者。《三联生活周刊》特推出专题报道，回溯和纪念中国核电50年。
01
秦 山
“当时有好多领导，总理就坐在中间，左边是邓小平。”尽管已年逾八旬，当时的场面对缪鸿兴来说仍像烙在脑海中一样历历在目。“我当时把图纸摊在地上，半跪在地上向总理做汇报，总理看到后就叫工作人员拿了个凳子叫我坐下讲，然后不时向我们提出一些问题。当时和我同行的还有后来的秦山核电总工程师、中科院院士欧阳予，我们和其他同事一起对周恩来总理的问题做了回答。”
△ 在秦山核电站的研发过程中，技术人员正在为反应堆堆内构件流致振动试验设备安装传感器
作为一种诞生于20世纪中叶的新型能源，核电的最大优点是它能从很少的燃料中获得巨大的能量。核裂变能把物质直接转变成能量，而化石燃料的燃烧仅仅是破坏化学键，前者释放出的能量是后者的几百万倍。数字有更直观的体验：燃烧1千克木柴能产生1千瓦时的电，1千克煤为3千瓦时，1千克石油为4千瓦时，而在当下被广泛使用的压水型反应堆中，1千克铀能产生40万千瓦时的电；如果反复使用这批铀，则1千克铀能产生700万千瓦时以上的电。
但在单纯作为能源供给的一个选项之外，它还被当作一个国家综合国力的直接体现。从技术上说，核电技术和核武器生产一样，都是建立在核反应堆、铀浓缩和乏燃料后处理的科学和工程研究基础上。美国卡内基科学研究中心称，由于成功实施一项核能计划需要巨大的人力和资金投入，一个核电计划从概念的提出到退役，可能需要一个世纪或更长，因此一个国家的核电基础设施规模越大，就越有能力影响核安全、核安保、核贸易政策及核不扩散的全球治理标准。
02
三 代
2007年7月24日，还是在人民大会堂，一个完全公开且盛大的签字仪式在这里举行，参与的主体分别是国家核电技术有限公司（简称“国家核电”）和三门核电有限公司、山东核电有限公司（简称“山东核电”）与美国西屋联队及主要分包商。
此前数年，就我国该如何在核电技术上尽快赶上国际先进水平这个问题逐渐在国内达成共识，即通过引进、消化并吸收国际上最先进的第三代核电技术，从而掌握属于自己的先进核电技术。为此，国务院专门成立了招标工作组。最终，来自美国西屋公司的三代核电AP1000技术方案成为了最终的选择。
△ 建造中的三门核电站
选择从国外引进这种技术自然避不开核电的安全性话题。事实上，当美国人在上世纪50年代初开始发展民用核能技术时，当时的美国原子能委员会主席刘易斯·施特劳斯（Lewis L. Strauss）对此信心满满，他在1954年还说出了以下这个著名的预言，即核电的生产成本将在15年内变得极低，届时电价将“便宜得无法去计量”。甚至到了1971年，时任美国原子能委员会主席，同时也是诺贝尔奖得主的格伦·西博格（Glenn Seaborg）还预测，到2000年，核电将能供应几乎全世界的电力。然而，1979年，美国三里岛核电站发生了堆芯熔化事故，此事故大大打击了美国人发展核电的信心，此后美国的新建核电工程几乎停滞。
美国人的担忧当然不是独一份，待切尔诺贝利事故之后，欧洲许多国家都停止了核电建设计划。郑明光回忆，当初我国在考虑新时期如何发展核电的问题时，也发现当初的二代核电技术在总体上来讲安全风险还是偏高。“比如最严重的堆芯熔化概率，二代核电基本上都是在10-4到10-5之间，这个概率看似很低，但从实际上来看，当时全世界大概有400多个核电机组，然而发生严重堆芯烧毁事故的就有5个（三里岛、切尔诺贝利各1个，福岛3个），实际上已经超过刚才说过的概率了。”因此，在安全性上有质的飞跃的“第三代核电技术”成为了新时期中国发展核电的不二之选。
“什么叫三代？通常认为满足《美国用户需求》（URD）或者《欧洲用户需求》（EUR）这两个文件要求的就视为第三代核电技术。”国家电力投资集团有限公司（简称“国家电投”）核电业务总监王凤学告诉本刊，“这两个文件相继诞生于上世纪90年代，对于核电站的安全性、经济性、可建造性、运维的方便性，甚至包括投资回报等都有一系列的要求，所以它才逐渐成为全球核电业界的共识。”
清华大学核能科学与工程管理研究所副研究员俞冀阳则具体解释称，二、三代技术最为根本的一个差别，就是第三代核电技术把设置预防和缓解严重事故作为了设计核电厂必须要满足的要求，从而大大提高了安全性。“也就是说第三代核电技术在安全问题上做到了‘设计兜底’，可把厂外放射性物质释放的可能性降低几个量级。”从这个角度出发，只有发展三代核电技术才能从最大程度上确保核电的安全性。
“这是一种完全不一样的技术。”后来全程参与技术引进工作的上海核工院总经理王明弹对最初的印象记忆犹新，“因为它采取了一种全新的设计理念，我们称之为‘非能动’，它的原理很简单，一说你就能明白，但是真正把它应用到核电上，这是一个非常大胆的想法。”
的确，与想象中艰深难懂的核电技术不同，AP1000的非能动设计理念即使是文科生理解起来也几乎没有难度。在传统核电站的设计方案中，为了确保安全，会尽量增加备用的安全系统，一套不够再加一套。比如会多准备几台水泵和柴油发电机，以便在必要时为反应堆提供降温措施。“这就像你出去带两个保镖不够，那你就带四个。”王明弹举了个很形象的例子。
而“非能动”走了一条截然相反的路，甚至做起了减法。从字面意思上理解，它代表着不依赖外来触发和动力源即可运行工作。以非能动安全壳冷却系统为例，它利用钢制安全壳壳体作为一个传热表面，事故条件下安全壳内的蒸汽会在安全壳内表面冷凝，然后通过导热将热量传递到钢壳体；而位于安全壳外侧屏蔽厂房顶部有一个“大水箱”，它无需额外动力，能够通过重力自动对安全壳壳体实施外部喷淋冷却并形成水膜；受热的钢壳体外表面通过对流、热辐射，被安全壳外壁自然循环的空气和水膜带走热量，从而间接为安全壳里的所有设备起到降温的作用；而那个大水箱可以连续三天喷淋并重新补水，为后续工作争取到充足的时间。
“所以我国发展核电优先考虑的就是安全性，要能够让公众放心，这样才能为核电的发展奠定基础。”王凤学对本刊总结道。因为这种对安全性的极致追求，从2006年开始，仍然以上海核工院为核心，中国的核电人正式踏上了一条三代核电自主化的追赶之路。
03
“示 范”
进入核电施工现场不是一件容易的事。在从北京出发去山东荣成之前，除了因疫情而做的各项准备之外，我还提交了自己的身高和鞋码数据，那是因为进厂需要穿特殊装备。荣成是山东半岛最东侧的一座县级市，紧邻威海、西靠烟台。因为就在海边，8月的荣成倒也不算太热，但当我真正进入厂区，换上那身根据身材提前准备好的个人防护装备后，还是有了一种被“捂住”的感觉。
除了全身都要包裹住的严密工装外，衣服外面还套了一层反光背心，安全帽下还要戴上护目镜。鞋子看上去平平无奇，与一双旅游鞋毫无区别，只是感觉有些重，但上海核工院“国和一号”示范项目部常务副总经理王伟笑着告诉我，那双鞋的鞋面和鞋底有一层钢板，人站上去都踩不变形，我才恍然大悟。
未来，这个中国大陆领土伸入大海的最东缘地带，将会拥有两座现阶段技术最先进的核电机组。其重要性还能从另一个角度证明——国核示范董事长、党委书记汪映荣告诉本刊 ，此项目是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》确定的16个重大科技专项之一。
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王伟带着我们参观现场，他一边向我们介绍项目的大致情况，一边和现场工作人员交流施工情况，每一个区域都有特殊编号。在安全壳拼装场地，寥寥几眼，一种核工业的坚固感伴随着施工的巨大轰鸣声将我们淹没。若想了解这座核电站的技术特别之处，王伟带我们所看的“安全壳”就能起到管中窥豹的作用。作为直接负责保护核反应堆的一层外壳，“国和一号”示范项目的钢制安全壳直径有43米，高度超过70米。钢板厚度在5厘米上下，通过精密焊接技术，构成了一个真正的钢铁屏障。再加上外层还有一圈钢板混凝土外壳，使反应堆具备了抗大型商用飞机撞击的能力。
湖南人蔡加友现在是核岛的土建施工方负责人，此前干了20年核电工程建设工作。他告诉我：“这种三代核电项目与过去最大的区别有两点：第一是土建与安装深度交叉平行施工；第二就是使用开顶法的模块化施工。”
“以前我们建反应堆厂房，都是先做土建，两层板子中间一层层混凝土浇筑上去，现在这里变成了一个全钢板的独立容器了。”蔡加友向我们解释道。更特别的地方体现在“模块化”的部分。蔡加友说，现在大部分的土建工作被分割成了一个个的模块组件，就拿钢制安全壳来说，其并非一块块钢板在现场焊接而成，整个安全壳被分成了5个独立的部分，分别是底封头、顶封头外加3个中间的环体，5个部分都提前在周边的拼装场地准备就位，然后再整体用吊车吊装上去。由此一来，现场狭小空间内的作业被大大压缩，整体的施工效率得以提升。“你在工厂里做这个模块，它的质量一定比在现场做要可控得多，它的质量会更有保障。”蔡加友说。
“我们现在干的其实蛮顺利的。”国核示范电站副总经理颜岩晚上8点多还没下班，他现在是这个项目现场建设工作的总体负责人之一，肩上的任务很重，但因为有了此前的经验，谈起自己的工作来语气还算轻松。“我们之前在依托项目的建设过程中已经锻炼了队伍，因为有了这套项目的建设经验，掌握了模块化和开顶法施工工艺。”
04
自 主
王明弹记得很清楚，当他最初拿到美国西屋公司发来的《设计进度计划书》时，就惊讶于美国人当时在工程设计管理方面的水平。“大概是A3纸的本子，有100多页，做得非常细，把我们每个人每天干什么都分了出来，包括做一个细小的工作需要多少个人工时，都以实例给你设定好了。”王明弹回忆，“而且他们当时全部用的是计算机化的管理工具，所以我们一看人家在这个阶段已经把这个工作做得这么细了，是我们当时无法达到的。”随后，作为整个三代非能动核电自主化技术总承接单位，上海核工院相继派出了100多名技术人员去美国考察学习，在这个过程中得到了快速成长。
但这个过程中最难的地方听起来有些荒诞：如何将美国人自己也没有实践过的设计变成现实？王明弹说，美国人设计的理念很好，但是他们自己几十年没做过核电站了，所有实际的工作都要我们自己来做，而其中大部分都无前例可循。
从材料的研发到零部件的生产再到设备的安装调试，几乎一切都要从零开始。王明弹记得太多的例子，他拿反应堆内部的主管道给我们具体解释，作为核岛内部的核心连接装置，因为要反复弯曲且管嘴极多，传统做法是通过焊接方式将一段一段短的管道连成完整的主管道。这种方式因为有焊缝的存在，长期运行之下，管道内部会产生疲劳状态，对反应堆的寿命和安全性都有影响。
△2009年6月29日，三门1号机组CA20结构模块吊装就位
△海阳核电站
当采访进入尾声，当我们又谈起那些艰辛历程，王洪涛却再无“忆苦”的情绪，而是爽朗一笑说：“当时难是难，但是咱中国的核工业人其实对这些东西早就习惯了，因为我们干的都是别人没干过的事，都干习惯了。”
在这种“敢为天下先”的背后，一个始终未曾改变的目标不言自明。“我们希望在引进AP1000技术的过程中，一直能围绕‘提升国产化能力’这样一个目标来进行。”王凤学向本刊 做出了总结，“因为三代核电自主化战略涉及到几百家参与单位，上万名参与人员，这个过程当中大家都有不小的收获，对中国整个装备制造等领域水平的提升都发挥了很好的推动作用。有的作用放到当前来看，可能错过了当时的历史机遇就不可能再有了。”
05
未 来
从AP1000到国和一号（CAP1400），通过引进、消化、吸收的全过程，中国核电已经进入了全面自主创新的新阶段。“从AP1000到CAP1400，这不是简单的等比例放大就行的，所有的研发设计都需要你自己重新设计。”郑明光告诉我。他提到，因为在与西屋公司的合同里写了一条，就是如果我们自己能设计出功率超过1350（135万千瓦）的方案，就能拥有属于自己的知识产权。
为此，从2007年签订合同起，上海核工院就在学习引进技术的同时开始了自主设计研发的准备。2014年1月，由他们为主体编制的“国和一号”的初步设计方案通过了国家能源局组织的评审，彻底打破了原来美国西屋公司对我们在知识产权上的限制，来自中国的第三代核电技术也可以自豪地走出国门，走向世界了。
但这就是关于核电未来的全部想象了吗？“如果仅仅把核能拘泥于核电，那就把自己走偏了。”在传统电力领域工作数十年的上海核工院党委副书记曹永振这样对我说。
一个被认为有可能的拓展方向是用核能稳定的能量输出转化其他能源，比如制氢。作为一种热值高、无污染、不产生温室气体等优势的能源，氢能这几年逐渐引起了越来越多的关注，但它的劣势就是运输困难。曹永振说，因为核电厂一般都建在沿海地区，核能制氢和运输成本都很低，这要比在西部地区用新能源制氢划算得多。
△ 核能是一座取之不尽的宝库，核技术的应用也绝不仅仅限于核电
想象的空间当然很大，而且已经有新的尝试付诸实践了。2019年11月，海阳核电厂投运了全国首个核能商业供热项目，一期工程覆盖了核电厂周边70万平方米的居民和商业区，当地丰源热力公司的燃煤锅炉也在去年正式停用。热源从十几公里外的核电厂内输送过来，再经过一级级换热站送到居民家中，实现了清洁安全的新型供热。
丰源热力公司的负责人向本刊介绍，往年供暖季，燃煤锅炉每天如果开足马力，一天需要4车燃煤，这些燃煤都是用重卡从山西的煤矿拉运过来。相形之下，核电厂满功率运行一年只需要30到50吨燃料，满足上述供热需求仅需要消耗约0.1吨燃料。“从实际运行数据来看，首个供暖季能节约11128吨标煤，减排107.2吨烟尘、184.1吨二氧化硫、174吨氮氧化物以及2.7万吨二氧化碳，减排效益显著。”山东核电有限公司党委书记、董事长吴放说道。
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策 划：三联.CREATIVE 国家电投新闻中心监 制：路瑞海 伊廷瑞 李艳丽素 材：杜玉 孙亦春 于振兴 张爱美作 者：王梓辉编 辑：周心
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