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1 引言

      自上世紀中葉起，西方發達國家和前蘇聯相繼開始致力于和平利用核能發電。首要任務就是根據本國的科技發展水平、 工業生產能力、人力資源與國民經濟實力等因素，確定核電發展的技術路線，亦即選擇最合適的反應堆堆型。美、蘇在其各自的軍用钚生產堆和核潛艇技術基礎上開 發出沸水堆、石墨沸水堆和壓水堆核電技術。1957年12月，美國建成希平港壓水堆核電廠，又于1960年7月建成德累斯頓沸水堆核電廠，為輕水堆核電的 發展開辟了道路。美國政府還資助了各種有可能用于發電的堆型的研發試驗。最終還是壓水堆和沸水堆的實用優勢明顯，成了美國核電發展的主線。前蘇聯于 1954年建成奧布寧斯克(APS-1)壓力管式石墨水冷堆核電廠后，又于1964年建成新沃羅涅日壓水堆核電廠。石墨沸水堆和壓水堆兩種堆型成為前蘇聯 核電發展的主力堆型。由于出現過切爾諾貝利核事故，今后石墨沸水堆也將退出歷史舞臺。認識到發展核電是其擺脫對中東石油過分依賴的出路，英、法等國也開始 制定自己的核電發展技術路線。兩國在幾乎相同的技術基礎上同時起步，卻在不同的技術路線的指引下經歷了不同的發展歷程，從而產生了迥然不同的結果。這中間 的經驗教訓，值得其它發展核電的國家認真吸取。

2 同步開發石墨氣冷堆，進入核電發展起步階段

      由于當時英法兩國尚不能生產富集鈾，而又不接受美國的控制，故而兩國決 定，在已掌握的軍用钚生產堆的基礎上，選擇采用石墨氣冷堆堆型的核電發展技術路線。該種堆型采用金屬天然鈾作為燃料、石墨作中子慢化劑和和結構材料、二氧 化碳冷卻劑。因為利用一種稱為鎂諾克斯（Magnox）的鎂合金作燃料棒包殼，故這種堆型又常被稱為鎂諾克斯氣冷反應堆 (MGR)。

      MGR 堆的工作原理是：堆芯大致呈圓柱狀，由很多正六角形棱柱的石墨塊堆砌而成。在石墨砌體中有許多裝有燃料元件棒的孔道。以便使加壓的二氧化碳流過，將熱量帶 出。從堆芯出來的熱氣流，在蒸汽發生器中將熱量傳給二次側的水，使之受熱成為蒸汽進入汽輪機，帶動發電機組發電。放熱后的冷卻氣體借助循環風機返回堆芯， 完成一回路循環。這種堆的主要優點是用天然鈾作燃料、可以在較低的壓力下獲得較高的反應堆出口溫度（但由于鎂合金包殼不能承受高溫，二氧化碳的出口溫度仍 受到限制）。此外，它可以在功率運行狀態連續換料，提高電廠可用率。

      這種堆的缺點是功率密度小、體積大、難以將對功率做大；裝料多、造價高，燃耗低使得天然鈾消耗量大。由于這種核電廠運行參數較低，建設投資大，發電成本高，在上世紀60年代末已停止建造，除英國還有4臺MGR運行外，其余的均已停止運行。

      英國于1956年10月建成首臺產钚發電兩用、電功率45 MWe的卡德霍爾（Calder Hall）原型機組后，10年間陸續批量建造、運行了26臺該種機組，機組功率也得到明顯提升。在1969年以前，英國是世界上核電裝機總量最大的國家。

      上世紀50年代后期，英國和工業界開始在MGR堆的基礎上開發新的第二代氣冷堆，稱為改進型氣冷堆（AGR）。與第一代MGR相比，AGR的主要改進體現在下列幾個方面：

      （1） 堆芯核設計改進：燃料組件改為細棒束結構，燃料采用2.5%－3.3%的低富集UO2芯塊。這些改進使得堆芯直徑約縮小25%，平均功率密度提高到 1.76 kW/l，燃料的比功率也大于10 kW/kg天然鈾，平均燃耗由5000 MWD/TU提高到18000 MWD/tU。

      （2） 由于燃料包殼采用不銹鋼代替鎂合金，堆出口溫度可提高到670℃左右，因此蒸汽發生器的蒸汽參數較高，可以直接配置標準參數的汽輪機。反應堆的熱效率也從33.6%提高到41.8%。

      （3）該型反應堆均采用預應力混凝土壓力容器，而成為將一回路各種設備均包含在內的一體化設施。

      1963年在英國溫茨凱爾(Windscale)建造了電功率為28MW的原型堆。英國從1965年開始成批建造大型的改進型氣冷堆。

      法國早期發展核電的路線大體上同英國類似，采用石墨氣冷堆。所不同的是，當英國進行批量化建設時，法國注意了每建一座都有所改進，因此在技術上比英國進步 快。法國在1959年4月建成首臺39MWe的原型堆機組G=2，1962年建成單一發電的 60 MWe希農（Chinon-A1）天然鈾石墨氣冷堆。這以后每建一臺新機組均有技術上的進步。直到1972年建成最后第8臺布熱（Bugey-1）1號機 組是機組功率已達到540 MWe。

3 國內外形勢變化，英法核電技術路線分道揚鑣的結果

      上世紀60年代前后，各工業發達國家的經濟處于上升時期，電力需求 以十年翻一番的速度迅速增長。石油在發達國家一次能源消費量中所占份額從30％猛增到60％左右。各國出于對化石燃料資源供應的擔心，都將出路寄托于核 電。美國輕水堆核電的經濟性得到驗證之后，首先在美國國內掀起核電廠建設的第一個高潮， 1967年核電機組訂貨達到2560萬千瓦。從1969年開始，美國核電總裝機容量超過英國，居世界第一位，1973年美國核電總裝機容量已占世界核電總 裝量的2/3。大批國內訂貨給美國核電廠供應商帶來擴大生產能力和改進技術、降低成本的良機。西屋電氣公司和通用電氣（GE）公司趁機大規模向西歐和亞洲 出口輕水堆技術與設備。輕水堆的經濟性已遠超過天然鈾石墨堆，同時美國政府承諾向訂貨國家供應富集鈾，使輕水堆成為世界核電建設最有吸引力的主導堆型。 1973年世界第一次石油危機爆發，為試圖擺脫對中東石油依賴的西歐各國提供了一個重新選擇核電技術路線的契機。在此核電發展的十字路口，英法兩國政府作 出了影響十分深遠的不同決策。

      法國消費的石油全靠進口。隨著經濟的發展，法國對國外石油的依賴愈來愈大，例如，1955年石油 占能源總需求的份額為26％，到1973年已達到69％。因此，這一年爆發的世界第一次石油危機對法國經濟造成巨大沖擊。法國將發展核電視為保證國家能源 安全的重大戰略決策。石墨氣冷堆難以同美國輕水堆競爭的問題剛一露頭，法國政府就十分關注，組織專家論證。由總統最后拍板定案：鑒于美國輕水堆技術經濟性 遠好于天然鈾石墨氣冷堆，今后法國核電發展的技術路線由石墨氣冷堆轉變為發展壓水堆；從美國引進技術，消化吸收再創新；核電實施標準化、系列化、批量化建 設方針；建立自己的壓水堆成套設備制造工業體系。法馬通公司就是這期間由法國同美國西屋公司合資成立的。和法國同樣改變了本國石墨氣冷堆核電發展技術路 線，轉而采用美國輕水堆的國家，還有聯邦德國、瑞典、日本等國。與此同時，法國聯合意大利、比利時、西班牙等國興建了歐洲擴散廠（Eurodif），英 國、德國和荷蘭合資的鈾富集公司（Urenco）興建了離心機工廠，從而結束了美國三十多年來對富集鈾的壟斷。

      1974年法國 制訂了一個龐大的核電發展規劃，在10年間建造34座三環路900 MWe機組（完工26臺）及18臺1300 MWe四環路P4、P4’級機組，在較短期間實現了核電取代石油的目標。1973年核電占能源總量的1.8%，石油占69％。到1990年，核電已占 32.4％，石油降到42.5％。從1984年開始，法國開建了4臺1500MWe級N4機組。1999年，法國共投運58臺壓水堆機組，核發電量占全國 總發電量的78%左右，并且一直保持在這樣的水平。

      法國在核電標準化、系列化方面取得了巨大成功。上世紀70年代初，法國從美 國引進了西屋公司的900MWe級壓水堆核電技術。從基本照搬美國已經開工建設的核電廠圖紙建設的兩臺CP0系列機組，到逐步進行技術改進的10多臺 CP1、CP2系列機組。通過CP1和CP2系列核電廠的建設，法國在吸取美國標準經驗的基礎上，根據本國工業體系的具體情況，實現了核電標準的自主化， 制定出RCC系列標準。 隨后法國又在批量建設P4、P4’和N4機組的過程中不斷加以補充、完善。。

      1986年，法國爭取到 向中國大亞灣核電廠出口兩臺百萬千瓦級商用CPY機組的合同。這種機組的重要技術改進，體現在設計中增加了法國核工業界吸取美國三哩島事故教訓而采用的一 系列旨在提高電廠事故處理安全性的改造措施，包括H規程和U規程的使用，以及供1300MWe系列機組使用的硬件產品。

      受1979年第二次石油危機的影響，特別是三哩島和切爾諾貝利兩起嚴重事故的相繼發生，使得世界核電發展跌至谷底。為了促進世紀核電的復蘇，西方核電界致力 于推出先進的核電新機型。1990年，美國電力研究院（EPRI）根據輕水堆30多年的運行經驗教訓，制定并首次公布了一套使供貨商、投資方、業主、核安 全管理當局和公眾各方面都能接受的電力公司要求文件（URD），作為開發未來的先進輕水堆的明確、完整的技術準則。隨后法、德等國推動制訂出歐洲電力公司 要求文件（EUR）。

      人們將滿足URD或EUR等要求設計建造的核電廠稱為先進核電廠，習慣上又稱之為第三代核電廠。三代核電 技術與以前大批建設的二代商用核電技術的最顯著區別在于，三代核電技術具有較完備的預防和緩解嚴重事故后果的安全措施。現在已經用于首堆工程建設的西方三 代壓水堆機型是西屋公司研發的AP1000機型和法、徳兩國合作自主研發的歐洲壓水堆（EPR）。EPR剛研發成功，法國就積極開拓包括美國在內的海外市 場，目前正在芬蘭、法國和我國的臺山核電廠建造4臺EPR機組。AP1000則在我國三門和海陽核電廠建造世界第一批4臺首堆機組。正在建設中的三代壓水 堆機型還有俄羅斯的AES2006、韓國的APR1400。處于研發階段的機型就更多了。

      現在再來看看英國這個昔日的核電強國 的情況。英國是氣冷堆技術的開山鼻祖，當時剛剛開發成功的改進型氣冷堆機組正在批量建造之中，英國還期望能用這種技術開拓國際核電市場。競爭未見分曉，英 國當然不愿意輕言放棄石墨氣冷堆技術路線。影響英國核電技術路線的另一個重要因素則是：正在此時，英國在北海發現了大型油田，能源短缺問題得到緩解，對核 電的需求不那么迫切。這使得英國主管核能開發的國家原子能局（UKAEA）和經營核電廠的國家電力局未能及早下決心放棄石墨氣冷堆的技術路線。但由于 AGR的單堆功率難以繼續提高、建造投資大、發電成本高，無法與輕水堆競爭。上世紀70年代已停止建造新的機組，現有的14臺AGR機組全建在英國，國際 市場根本無法敲開大門。直到上世紀80年代后期，英國才決定引進美國西屋技術，建造Sizewell-B壓水堆機組，已比法國晚了20年。隨著歐洲電力市 場的放開，英國電力工業迅速衰敗，其最大的電力公司BE被法國電力公司EdF兼并。英國電力市場被法、德的三家電力公司瓜分，進口的電量不斷增加。目前， 英國核電占全國總發電量的18%左右，遠低于法國。英國已關閉核電反應堆26臺，現有投運核電機組19臺中的18臺氣冷堆機組在不遠的將來也將完成歷史使 命而退役，英國成了世界發達國家中最需要發展核電的國家。本世紀初，英國政府為改變電力依靠進口的局面和減排二氧化碳的需要，決定重振核電產業，提出到 2025年建成2500萬千瓦核電的宏大目標。但是英國并沒有自己的技術儲備

      由于英國電力市場和批準的8個核電建造廠址，已被 3家外國公司瓜分，為保護國家利益和核安全，英國政府必須掌握和控制核電建設的主導權。而要真正做到這一點，只有緊緊抓住核電機型的設計審查和建造許可證 的頒發這個關鍵環節。2005年英國邀請法國AREVA公司、美國西屋公司和GE-H公司，以及加拿大AECL公司，分別提供他們的EPR、 AP1000、增強型簡化沸水堆（ESBWR）和先進坎杜堆（ACR1000）的設計資料，由英國政府組織審評，通過后頒發設計認證證書，并允許在英國建 設。GE-H和AECL均因忙于國內的設計審查而主動放棄，只收到EPR和AP1000兩種機型的相應資料。英國政府責成英國健康安全局（HSE）牽頭負 責，具體評審事務委托咨詢公司通用設計評估機構（GDA）承擔。評審分為4個階段，期間多次公布審查進展信息，計劃于2011年6月完成。

      據世界核新聞網（WNN） 6月29日消息，英國核安全監督機構于2011年6月27日正式通告西屋公司，AP1000已從安全審查中撤銷，原因是AP1000存在安全保護殼的安全 等問題。西屋公司網站報道，西屋公司的英國、中東、埃及地區總經理馬克泰南（Mike Tynan）一方面堅持說，安全保護殼結構堅固，足以抵御任何可信事故，另一方面也承認，在安全方面仍有大量工作要做。如果此消息確實，英國今后的核電將 引進采用法國的EPR。昔日的同門弟兄，現在將結成師生情誼。

4 對我國核電發展的啟示

      五十年過去，彈指一揮間。英、法兩國在幾乎相同的技術基礎上同時起步，卻在不同的技術路線的指引下經歷了不同的發展歷程，從而產生了迥然不同的結果。人們認真研究分析整個過程，不難得出一些十分重要的啟示。

      （1） 正確選擇本國的核電發展技術路線至關重要

      事實證明，一個國家核電技術路線的選擇對該國核電發展的影響極其深遠，必須慎重從事。選擇核電技術路線時需要根據自身的工業基礎、科研與教育、國民經濟實力、堆型的技術先進性與經濟競爭性，以及國際合作等方面的具體國情慎重決定。

      我 國大陸核電起步階段，曾有過重水堆、壓水堆之爭，甚至還有倡導熔鹽堆路線的。1983年初，根據國務院安排召開的北京回龍觀會議上，上百位與會專家認真討 論、分析了重水堆和壓水堆技術的利弊。會議得出結論，且會后得到國家認可，確定我國核電發展走壓水堆技術路線。會議還決定引進國外百萬千瓦級商用壓水堆核 電廠先進技術，強調逐步實現引進技術的國產化，以大力發展核電。上世紀80年代中后期，秦山一期核電工程、國內與香港合資建設的大亞灣核電廠相繼正式開工 建設。雖然其后核電發展的路程曲折而艱難，但是各屆政府始終堅持了壓水堆技術路線未動搖。對此歷史事實，2007年正式頒布的的我國第一部《核電發展中長 期規劃（205-2020）》給予了正面肯定。所以，認為我國核電技術路線不統一，要靠第三代核電技術招標引進的AP1000機型來統一的論調是一個不符 合事實的偽命題。

      （2） 統一堆型下的多機型是歷史和現實技術進步的必然

      一些人指責我國核電技術路線不統一的主要論據是，我國核電起步階段建造的核電機組型號“五花八門”。這種論調確實還攪亂了包括一些領導在內的許多人的思想。問題的關鍵是這種觀點有意或無意地混淆了“堆型”和“機型”兩個不同的概念。

      無論是開創核電不同堆型的美、蘇、英、加拿大，還是引進技術的西方各國，在各種堆型長達幾十年的發展過程中均隨著技術的進步，陸續研發、興建了眾多型號的機 組。上文介紹的法國，出于利用核電解決本國能源短缺問題的緊迫需要，大力自主研發，在機型設計和設備制造等方面取得了“青出于藍而勝于藍”的驕人業績。法 國從照搬美國西屋公司已開工建造的壓水堆技術建造本國核電機組起步，到用自主創新開發的三代機型開拓國際市場，就推出過CP0、CP1、CP2、 CPY（即M310）、p4、P4’、N4，乃至于三代EPR等眾多的機型。沒有人會因法國投運58臺各種型號的壓水堆機組，而懷疑其核電技術路線的統一 性。由此得出的結論是：判斷一個國家核電技術路線的依據是堆型，而不是由于技術不斷進步二出現的具體機型。任何一種具體機型都不可能是技術發展的終結，因 而用某種機型來實現核電技術路線的統一是完全不現實的。

      （3）順應局面并因勢利導多種三代機型同時在我國核電市場上供用戶選擇的局面

      前文已指出，每、法、俄等核工業界已經推出多種三代核電機型。我國對三代核電技術招標結束后，三種外國壓水堆機型已獲批在中國開建。

      我 國在以自主設計、建造、運行管理的秦山一期核電機組CP300起步的同時，引進了大亞灣大型商用核電。在此基礎上，我們自主設計、建造、運行了60萬千瓦 的秦山二期核電機組CP600。通過對法國M310和引進的俄羅斯的VVER-91核電技術消化吸收基礎上，中核集團科技人員自主研發，完成了 CP1000機組設計。這些成就很好地體現了我國在“以我為主，中外合作”方針指引下，沿著壓水堆技術路線，在核電自主設計、自主建造、自主建設、自主營 運方面的巨大進步。中核集團孫勤總經理已向媒體透露，中核集團將致力于中國三代核電ACP系列產品的開發研究。

       通過三代核電技術招標及AP1000的技術轉讓，三代技術的神秘面紗已經被揭開。更完備的三代核電預防和緩解嚴重事故后果的安全措施的原理與設計技術已為 中國核科技人員普遍了解、掌握，并有所突破創新。國核技正在開展CAP1400的研發。日本福島核事故發生后，中國核科技人員正認真研究福島事故的教訓并 借鑒AP1000等技術，優化我國自主創新研發的三代機型設計。可以預見，在不久的將來，我國核電市場將會出現多種三代機型相互競爭、相互促進的生動活潑 的局面。有自主知識產權的中國三代核電技術走出國門、參與世界核電市場競爭也應是指日可待的事。我們期待并深信，政府核安全監管和能源主管等有關部門會順 應這種大好形勢，積極支持，因勢利導，扶一把，送一程，讓我國核電產業為我國國民經濟的發展做出更大貢獻。