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張祿慶

      2014年全國能源工作會(huì)議上，國家能源局長吳新雄提出“安全高效發(fā)展核電、適時(shí)啟動(dòng)核電重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)”后，又引起業(yè)內(nèi)人士關(guān)于能不能開建AP1000新項(xiàng)目的討論。本文將分析國內(nèi)已開建的4臺(tái)AP1000機(jī)組的現(xiàn)狀及存在問題，繼2009年、2011年后，第3次闡述筆者這期間一貫的觀點(diǎn)，即目前就新建AP1000機(jī)組為時(shí)仍然過早。當(dāng)前工作的重中之重應(yīng)是加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)、全力以赴保證AP1000在建項(xiàng)目調(diào)試順利開展。

1. 未固化的設(shè)計(jì)施工文件并不成熟

      三門1號(hào)機(jī)組開工時(shí)， AP1000還只是個(gè)“概念股”，許多設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)因經(jīng)費(fèi)困難未能開展。美國核管會(huì)（NRC）突出了一把政治，趕在中國招標(biāo)不能再次延期的2005年底，匆忙批準(zhǔn)了西屋公司遞交的設(shè)計(jì)控制文件（DCD）第15版，使之形式上具備了投標(biāo)資質(zhì)。但這版設(shè)計(jì)文件只適用于建在中國的AP1000。直到6年后的2011年底，NRC重新修正批準(zhǔn)了多次升版后的第19版DCD文件，美國電力企業(yè)才獲準(zhǔn)在本土建造AP1000機(jī)組。去年3月，美國兩個(gè)廠址上4臺(tái)機(jī)組開工后，因工程質(zhì)量問題，造成工期拖延、預(yù)算大幅超支。美國國內(nèi)其它擬建的AP1000項(xiàng)目均被業(yè)主撤銷或長期擱置。在世界核電市場(chǎng)上，AP1000也因報(bào)價(jià)太高、首批工程業(yè)績不佳等原因，曾多次參加國際招投標(biāo)，除中國外毫無斬獲。2009年4月三門開工依照的設(shè)計(jì)文件實(shí)際上并不完全符合NRC最后批準(zhǔn)的第19版，談不上成熟。

      三門開工時(shí)，美國已經(jīng)30年沒有新建核電廠了。西屋公司應(yīng)提供的施工圖數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上施工現(xiàn)場(chǎng)的需要，窩工等圖成為常態(tài)。朝令夕改的設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)修改已逾2萬份。工期拖延兩年以上，已是不爭(zhēng)的事實(shí)。業(yè)主為此需多支付數(shù)十億貸款利息。如果按照2009年和2011年少數(shù)人的一再忽悠，真的在2011年建設(shè)一批AP1000機(jī)組，現(xiàn)在的損失將更加慘重。

2. AP1000總體性能有待調(diào)試與試運(yùn)行實(shí)際驗(yàn)證

      或許有人會(huì)認(rèn)為，今后施工圖慢慢齊全了，就不會(huì)再拖期了。遺憾的是現(xiàn)實(shí)并不如此簡單。調(diào)試的目的是全面檢驗(yàn)核電工程建設(shè)繼設(shè)計(jì)、設(shè)備制造、建筑安裝三階段的質(zhì)量，確認(rèn)核電廠功能滿足設(shè)計(jì)和使用要求，使得核電廠能在設(shè)計(jì)規(guī)定的運(yùn)行工況下安全運(yùn)行。經(jīng)驗(yàn)證明，調(diào)試是一項(xiàng)頭緒繁雜、耗時(shí)費(fèi)力的系統(tǒng)工程。而AP1000機(jī)組的調(diào)試將更麻煩，因?yàn)槟壳鞍l(fā)現(xiàn)的超大量的設(shè)計(jì)修改，只是在建安階段發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后趕工修改的。誰也無法擔(dān)保，這些修改在系統(tǒng)單獨(dú)調(diào)試和多系統(tǒng)聯(lián)調(diào)階段不會(huì)發(fā)現(xiàn)新問題。

      這種確實(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)源自于AP1000設(shè)計(jì)沒有得到完全的試驗(yàn)驗(yàn)證。AP600研發(fā)期間，西屋公司曾開展過許多非能動(dòng)安全試驗(yàn)研發(fā)工作，得到NRC的最終設(shè)計(jì)批準(zhǔn)，但始終未能得到上工程的機(jī)會(huì)。AP1000增大單機(jī)功率，也因此產(chǎn)生一系列重要的非能動(dòng)安全試驗(yàn)驗(yàn)證課題。由于缺乏資金支持，AP1000研發(fā)進(jìn)展緩慢，主要進(jìn)行了AP600原理試驗(yàn)的理論拓展和程序計(jì)算，許多應(yīng)該在大型臺(tái)架上進(jìn)行的試驗(yàn)研究并未完成甚至一直未開展，無法提交試驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證AP1000的設(shè)計(jì)計(jì)算，更不用說提出設(shè)計(jì)修改了。在NRC審批設(shè)計(jì)文件19版和美國電廠建設(shè)運(yùn)行聯(lián)合許可證（COL）申請(qǐng)時(shí)，核管會(huì)主席曾因此投了反對(duì)票。但是 NRC最終還是沒有堅(jiān)持必須完成所有涉及驗(yàn)證才能批準(zhǔn)COL的原則，采納了西屋公司的建議，將涉及非能動(dòng)安全功能設(shè)計(jì)的臺(tái)架試驗(yàn)及需要時(shí)的設(shè)計(jì)修改，以及大型臺(tái)架的檢查、測(cè)試、分析、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（ITAAC）等工作，改為用中國首堆和首三堆的調(diào)試過程中的實(shí)堆測(cè)量結(jié)果替代。這樣不僅省去了由西屋公司自建大型試驗(yàn)臺(tái)架的大筆資金，而且將臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證的全部風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)嫁到中國商用核電廠上。中國首批商用核電廠調(diào)試階段的工程驗(yàn)證，已不再是通常理解的設(shè)計(jì)確認(rèn)，而轉(zhuǎn)變成為實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)開發(fā)，存在重新設(shè)計(jì)與安裝返工的風(fēng)險(xiǎn)。

      對(duì)西屋公司的動(dòng)機(jī)，我們還可以從國核技隆重推出的林誠格先生專著——《非能動(dòng)安全先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)》一書中，有關(guān)電廠調(diào)試的第20章20.3.1和20.3.2等節(jié)的敘述，領(lǐng)略到不能更直白的表述。只是需要提請(qǐng)注意，2010年該書出版時(shí)，NRC尚未做決定，林先生已經(jīng)出書實(shí)際上認(rèn)賬，至少中國的首三臺(tái)機(jī)組將用于AP1000的非能動(dòng)性功能設(shè)計(jì)驗(yàn)證與工藝檢測(cè)試驗(yàn)。“周瑜打黃蓋，一個(gè)愿打，一個(gè)愿挨”，NRC干嘛不順?biāo)浦勰兀?/P>

      林先生在書中寫道，“超出AP600設(shè)計(jì)證書以外的、且不隨廠址不同而改變的、AP1000所要求的那些試驗(yàn)僅在首堆和首三堆上進(jìn)行。而這些試驗(yàn)的目的是用于進(jìn)一步確認(rèn)符合AP1000設(shè)計(jì)特性的性能參數(shù)”。這類僅安排在首堆和首三堆做的試驗(yàn)共有8項(xiàng)，涉及穩(wěn)壓器波動(dòng)管、不調(diào)硼負(fù)荷跟蹤，以及實(shí)現(xiàn)非能動(dòng)安全功能的安全殼內(nèi)置換料水箱、堆芯補(bǔ)水箱和整個(gè)自動(dòng)降壓系統(tǒng)等重要系統(tǒng)設(shè)備部件，以便進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證。“一旦這些試驗(yàn)已證實(shí)與非能動(dòng)系統(tǒng)功能相一致,今后核電廠不需再做類似試驗(yàn)。進(jìn)行該類試驗(yàn)會(huì)引起核1級(jí)設(shè)備,包括一回路設(shè)備的顯著的熱瞬態(tài),因而宜加以適當(dāng)限制”。但林先生沒好意思挑明，如果發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)偏差超過限值，則必須對(duì)已安裝好的系統(tǒng)動(dòng)手術(shù)修改，并重做驗(yàn)證試驗(yàn)。這樣的系統(tǒng)設(shè)計(jì)修改，原本應(yīng)該在臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)解決掉，對(duì)于商用堆完全不存在這樣的風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)在，中國的首批4臺(tái)AP1000就要撞大運(yùn)了，而美國的后續(xù)電廠則將坐享其成、安然無事。中國花高價(jià)建設(shè)的首批商用核電廠就這樣糊里糊涂、不明不白地成了西屋技術(shù)的試驗(yàn)田。可是，我們未能因此共享到一點(diǎn)點(diǎn)AP1000知識(shí)產(chǎn)權(quán)。我們不禁要問：這樣的技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議保護(hù)了誰的利益？

3. 尚未打結(jié)的屏蔽式主泵研制

      最令人揪心的是俗稱為核電廠“心臟”的屏蔽式主泵，簡稱屏蔽泵原型樣機(jī)的研制。首先，我們來重溫一下2009年3月9日出版的新華社《瞭望東方》周刊刊登的國核技董事長接受該刊采訪，就批量推廣AP1000問題的講話實(shí)錄：“我覺得在這方面還得講究科學(xué)。在AP1000的技術(shù)當(dāng)中，變化最大的就是泵，就是在以往全球核電站建設(shè)過程當(dāng)中，都是采用的軸封泵，那么在三代核電當(dāng)中采用的是更加先進(jìn)的、終身免檢修的屏蔽電機(jī)泵。這種屏蔽泵目前美國EMD公司正在研制。我剛從美國回來，在西屋開完年會(huì)之后，我去匹茲堡在EMD待了一天時(shí)間，對(duì)整個(gè)泵的研制過程，做了一個(gè)檢查和評(píng)估，結(jié)論就是目前進(jìn)展非常順利。第一臺(tái)泵要在今年的7月29號(hào)正式上臺(tái)架做實(shí)驗(yàn)。所有工作都調(diào)整完之后，這臺(tái)泵要在這個(gè)臺(tái)架上滿負(fù)荷運(yùn)行500小時(shí)。所謂滿負(fù)荷就是流量、壓力、溫度，要和平常運(yùn)行的參數(shù)完全一樣，然后連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)這個(gè)泵如果沒有任何問題，就算實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證通過了。這臺(tái)泵一過，我們這三代的AP1000在技術(shù)層面上的問題就解決了，我認(rèn)為就可以啟動(dòng)中國后批AP1000建設(shè)的項(xiàng)目”。

      這里董事長傳達(dá)出幾個(gè)非常重要的信息：① 以前的商用壓水堆和其它三代壓水堆機(jī)組均采用軸封泵，只有AP1000為了實(shí)現(xiàn)其全非能動(dòng)（All passive，AP）安全，不得不采用同等功率下效率低、流量小的屏蔽泵，不僅談不上先進(jìn)，反倒成為事關(guān)AP1000成敗的核心問題之一；② EMD從未制造過這么大功率、帶兩個(gè)惰轉(zhuǎn)飛輪的核電屏蔽泵，故需要首先研制一臺(tái)樣機(jī)泵；③ 這臺(tái)樣機(jī)泵在臺(tái)架上滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)500小時(shí)后，就算研制成功，就可以60年免維修。然而沒人會(huì)真的相信這個(gè)神話。④ 董事長業(yè)已敏銳地覺察到主泵之重要。因此他科學(xué)、清晰地指出，屏蔽泵問題不完全解決，就不能批量推廣AP1000

      必須指出，為了滿足美國國會(huì)禁止軍用屏蔽泵的高科技出口中國的限制，西屋公司承諾，另行設(shè)計(jì)、制造用于中國AP1000機(jī)組的屏蔽泵。在技術(shù)轉(zhuǎn)讓談判時(shí)，西屋公司明確表示，不轉(zhuǎn)讓主泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的5個(gè)關(guān)鍵源程序，只給二進(jìn)制代碼。這就是說，沒有源程序，就如同給你一個(gè)“黑匣子”。中方無從知道程序結(jié)構(gòu)及其中經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的數(shù)值及其適用范圍。也就是說既不知其然，又不知其所以然，更不可能在其基礎(chǔ)上再創(chuàng)新。

      此外，屏蔽泵用到較多第三方制造的關(guān)鍵部件和材料,諸如石墨自潤滑軸承，陶瓷密封端子、屏蔽套薄鋼板、主泵轉(zhuǎn)軸和鑄造不銹鋼泵外殼等。西屋公司指出，這些不在技術(shù)轉(zhuǎn)讓之列。沒有這些材料和部件，設(shè)備國產(chǎn)化將受很大限制。一有風(fēng)吹草動(dòng)，美國控制住某些獨(dú)門配套材料的對(duì)華出口，就卡住了西屋屏蔽泵國產(chǎn)化，也就掌控住中國發(fā)展AP1000機(jī)組的命脈。它再次證明核心技術(shù)是根本買不來的。國核技個(gè)別領(lǐng)導(dǎo)鼓吹的西屋公司答應(yīng)“100%保證AP1000技術(shù)轉(zhuǎn)讓的完整性、100%實(shí)現(xiàn)AP1000關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化”，完全是一張空頭支票。
 
      屏蔽泵樣機(jī)第一次臺(tái)架試驗(yàn)，比董事長預(yù)告日期晚了40多天。另行設(shè)計(jì)的屏蔽泵試驗(yàn)結(jié)果并不“非常順利”，連個(gè)流暢和動(dòng)力需求都未算對(duì)。據(jù)發(fā)表的有關(guān)文章透露，由于主泵出力低于設(shè)計(jì)值、電機(jī)溫度偏高、飛輪和屏蔽套與推力盤等關(guān)鍵部件相繼受損、變頻器故障等原因，屏蔽泵設(shè)計(jì)數(shù)度修改，臺(tái)架試驗(yàn)多次中斷，研制周期拉長了一年多。董事長認(rèn)定的“500小時(shí)滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行”的驗(yàn)收指標(biāo)，本來已短得不像話，不知怎么就變成了完全不是一個(gè)概念的“累計(jì)運(yùn)行500小時(shí)”。這樣用幾次試驗(yàn)一分?jǐn)偅瑯訖C(jī)泵最長連續(xù)運(yùn)行也只有一、二百小時(shí)左右。如果核電廠裝上生來就得帶“起搏器”（變頻器）的“心臟”（主泵），過個(gè)十天半個(gè)月，再給你來次停跳，這樣的核電廠還有安全性和經(jīng)濟(jì)性可言嗎？據(jù)人民網(wǎng)報(bào)道， 2012年4月16日臺(tái)架試驗(yàn)完成儀式上，西屋總裁稱，這臺(tái)樣機(jī)泵可以運(yùn)行許多年，根本不提什么60年。出席儀式的國核技董事長對(duì)這兩項(xiàng)改動(dòng)沒有表示詫異，似乎早有預(yù)料。聽說美國人早就否認(rèn)了“60年免維修”一說，指出這是中國人自己忽悠的，合同中沒有這個(gè)承諾。至今沒有任何人能從完成區(qū)區(qū)500小時(shí)試驗(yàn)合乎邏輯地演繹出可“終生免維修”。

      事情遠(yuǎn)沒有到此結(jié)束。與我國大多數(shù)工程實(shí)踐不同，這臺(tái)樣機(jī)泵將用于電廠運(yùn)行。首批主泵自2012年年中運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后一直不順，只得不止一次返廠修理。屏蔽泵的研制與鑒定，特別是其長期連續(xù)運(yùn)行性能與失電惰轉(zhuǎn)性能等，至今都沒能有各方均認(rèn)可的結(jié)論。既然屏蔽泵研制并未完結(jié)，怎么能再開工新項(xiàng)目呢？

      據(jù)悉，因涉及材料和工藝等重大修改，盡管西屋公司無理反對(duì)，國家核安全局已決定，等主泵今年下半年再次返廠后，將用一臺(tái)產(chǎn)品泵重做性能鑒定試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果判定是否對(duì)屏蔽泵放行。筆者十分贊賞并堅(jiān)決擁護(hù)國家核安全局堅(jiān)持自主執(zhí)法、確保核電安全的執(zhí)法行動(dòng)，把好核安全監(jiān)管最后關(guān)口。

4. 保證順利開展AP1000機(jī)組調(diào)試是重中之重

      目前的AP1000工程可說是處于“設(shè)計(jì)難以固化、風(fēng)險(xiǎn)難以預(yù)計(jì)、成本難以承受”的困難境地，主泵研制還無最后定論，一臺(tái)機(jī)組都未調(diào)試，離商用化批量推廣還有很長的路要走。筆者建議，為了扭轉(zhuǎn)形象，盡可能減少企業(yè)經(jīng)濟(jì)損失，盡快驗(yàn)證AP1000機(jī)組性能，擺在業(yè)主集團(tuán)面前重中之重的任務(wù)應(yīng)是：加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，專人負(fù)責(zé)組織和協(xié)調(diào)各方面的力量，科學(xué)編制調(diào)試大綱和制定各種預(yù)案，全力以赴，盡可能保證調(diào)試順利開展，完成后轉(zhuǎn)入試運(yùn)行。在此期間，國家有關(guān)部門更好地履行核安全和行政監(jiān)管職責(zé)。

      國內(nèi)外核電廠成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，調(diào)試過程中的高功率運(yùn)行時(shí)間不長，總體性能考驗(yàn)還主要靠首臺(tái)機(jī)組至少試運(yùn)行一年，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)反饋進(jìn)行整治后，再批量推廣最為科學(xué)合理。今年就開工建設(shè)新的AP1000機(jī)組，為時(shí)實(shí)在太早。如果企業(yè)迫于無奈，決定并得到政府有關(guān)部門核準(zhǔn)開工新的AP1000項(xiàng)目，即使能按期建成發(fā)電，那也難以應(yīng)對(duì)0.43元/千瓦時(shí)核電標(biāo)桿電價(jià)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，決策和核準(zhǔn)的責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)太大，建議慎重考慮。

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