中国核电从这里起步

张敏

<p class="ql-block">说起中国的核电站,我们都知道第一座核电站是秦山核电站。秦山核电站1985年3月20日开工,1991年第一座30万千瓦压水型反应堆建成投入并网运行。那么近四十年来秦山核电站现状如何,中国现有多少座核电站,中国核电站在世界上处于什么地位,中国核电站的未来前景怎样?带着这些好奇,我专程去了秦山<b>中国核电科技馆</b>,对上述的问题去寻找答案。</p> <p class="ql-block">核电科技馆位于浙江海盐县秦山镇,占地面积1.9万平方米,总建筑面积2.57万平方米,其中布展面积8300平方米,由中国核工业集团有限公司所属秦山核电站出资2.55亿元打造,2017年9月19日开馆试运行。</p> <p class="ql-block">据馆内简介资料,这座免费开放的科技馆是中国目前规模最大、公众体验最丰富、公众适用性最强、最具特色的核电科技馆。</p> <p class="ql-block">核电科技馆整体形象为能量宝石,以中国传统文化中的鼎为设计理念,寓意着核能是清洁安全的高效能源,为经济发展贡献无穷动力,也象征着更好发挥核能科普的示范作用。</p> <p class="ql-block">馆外广场上矗立着一座高大的石碑,由时任国务院副总理<b>吴邦国题字“中国核电从这里起步”</b>。</p> <p class="ql-block">进入大厅,可以看到一个直径达8米的LED球屏,寓意着变化莫测的原子核。球面上展演核能为人类创造美好生活的主题影片。这是目前亚洲最大的LED球面屏幕,也是科技馆的数据展示中心,视觉效果非常震撼。</p> <p class="ql-block">展馆共有13个展厅,主要布局为:一楼的展馆展示了中国核电从起步到目前在运54台核电机组的全部历程;二楼的展馆演示了核能发电的全流程、核电运维、核电安全等专业知识;三楼的展馆介绍了原子能探秘、形形色色的反应堆等科普知识。展馆内还有多个影院、学术报告厅以及交流互动平台。</p> <p class="ql-block">在“中国核电之路”展厅中,我们了解到,中国核工业的起步分为两个阶段。从1955年起的前三十年,中国核工业发展是在军工领域。1955年1月15日,毛泽东在中央书记处扩大会议上,听取了李四光、刘杰、钱三强的汇报,<b>作出“中国要发展原子能”的战略决策</b>,标志着中国核工业的正式起步。</p> <p class="ql-block">这是被称为<b>核工业“开业之石”的我国第一块铀矿石</b>。1955年1月由地质部长李四光带到中南海,在中央书记处上介绍了它的功能。就是这块石头,提供了我国核工业发展的依据。</p><p class="ql-block">(图片下载自网络)</p> <p class="ql-block">1964年10月16日,中国<b>第一颗原子弹试验成功</b>;1967年6月17日,中国<b>第一颗氢弹试验成功</b>;1970年12月26日,中国<b>第一艘核潜艇建成下水</b>,并于1974年8月1日服役。核工业的第一阶段三大标志性工程全部成功。</p> <p class="ql-block">从1985年起的后三十年为第二阶段,核工业在军工技术取得突破和积累成功经验的基础上,转向核电工业,以军民融合之路,走出了中国自己的核工业发展之路。</p> <p class="ql-block">其实,早在1970年春节前夕,周恩来总理听取上海市领导汇报因缺电导致工厂减产时,就指示说,<b>“从长远看,要解决上海和华东地区的用电问题,要靠核电”</b>。</p><p class="ql-block">1970年2月8日,上海市成立了<b>“七二八工程”</b>核电研制机构(上海核工程研究设计院的前身,称为“728院”)。周恩来三次主持中央专委会议,提出设计建设“七二八工程”的四条原则为<b>“安全、适用、经济、自力更生”</b>,并批准了30万千瓦核电站的原则方案。</p> <p class="ql-block">但是因为以后的政治动荡和经济制约,这个方案进展缓慢。1979年3月28日美国三哩岛核电站因堆芯融化,导致20万人撤离的恶性事故发生后,对“七二八工程”是否继续上争议很大,最后邓小平拍板“我认为继续搞是应该的”。1981年该项目被批准建设。</p> <p class="ql-block">进入“中国核电之路”展馆,入口处就是1989年2月13日,时任国务委员的<b>邹家华在视察秦山核电工程时,予“国之光荣”之题词</b>。</p> <p class="ql-block">秦山核电站是<b>中国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站</b>。由中国核工业集团有限公司全额投资,中核核电运行管理有限公司负责运行管理。秦山核电站采用世界上技术成熟的压水反应堆,核岛内采用燃料包壳、压力壳和安全壳3道屏障,能承受极限事故引起的内压、高温和各种自然灾害。</p> <p class="ql-block">1983年6月1日,秦山核电站开始了“四通一平”前期工程。核电站不是建在随便什么地方的。其选址需要满足以下条件:</p><p class="ql-block"><b>要建在坚固的基岩上,远离地质断层;要有充足的冷却水与淡水供应;要有稳定的气象条件,没有极端气象灾害发生的可能性;要建在低密度人口区域;要与空中、水上航道保持安全距离;另外要靠近用电中心。</b></p><p class="ql-block">秦山核电站的选址,就充分考虑了以上六点。</p> <p class="ql-block">1985年3月20日工程正式开工,拉开了后三十年核工业向“保军转民”发展的历史。展馆内的一组照片记录了当时在简陋的条件下,工程设计、施工的真实场景。</p> <p class="ql-block">1991年12月15日0时15分,秦山核电站发出了中国大陆第一度核电。展馆内一面挂钟就是当时挂在一期主控室的钟,它为我们永远记录了这个载入史册的时刻。</p> <p class="ql-block">在秦山一期工程取得阶段性进展的同时,1986年1月,国务院常务会议决定,建设<b>秦山二期工程两台65万千瓦机组</b>,并于1987年10月10日获得批准。1996年6月2日,二期工程正式开工。2002年4月15日和2004年3月11日,秦山二期1号、2号机组分别投入商业运行,标志着我国核电工业跨上一个新台阶。</p> <p class="ql-block">就在秦山二期建设期间,1994年11月26日,中国核工业总公司与加拿大原子能有限公司签署了采用加拿大重水堆技术建造<b>两台70万千瓦机组</b>的协议,秦山三期建设拉开序幕。2002年11月19日秦山三期1号机组首次并网,2005年秦山三期两台机组通过国家竣工验收。</p> <p class="ql-block">2006年4月28日,秦山二期扩建项目开工建设。2010年10月21日和2011年12月29日,二期扩建项目3号、4号机组<b>两台66万千瓦机组</b>投入商业运行,设备国产化率由55%提高到77%以上。</p> <p class="ql-block">秦山核电站的扩建项目,<b>方家山核电工程</b>是二代改进型百万千瓦级压水堆核电项目,装机容量为<b>两台108.9万千瓦机组</b>,是我国百万千瓦核电机组自主化、国产化程度最高的核电站。该工程2008年12月26日浇筑第一批混凝土,2014年11月4日和2015年1月12日,1号机组和2号机组分别并网发电。</p> <p class="ql-block">至此,秦山核电基地现有的9台机组全部投产发电,总装机容量达到656.4万千瓦,年发电量约500亿千瓦时,成为国内核电机组数量最多、堆型最丰富、装机最大的核电基地。</p><p class="ql-block">2021年12月,经国家核安全局、国家能源局等先后批准,秦山核电厂1号机组运行许可证获准延续,有效期延长至2041年12月15日,能够再安全发电20年。</p><p class="ql-block">据介绍,秦山核电站9台机组在世界核电运营者协会(WANO)的400多台机组中,各项指标始终处于较好水平,稳定处于第一梯队。</p> <p class="ql-block">从秦山一期30万千瓦机组到方家山100万千瓦机组的建设历程,可以看出,我国核电工业装机容量越来越大、技术越来越先进、国产化程度越来越高、建设工期越来越短。这种进步继承了中国“两弹一艇”发展的传统:进了核电这扇门,就进入了核电发展的广阔天地。</p> <p class="ql-block">就在秦山核电站首次并网发电两周年后,1991年中国与巴基斯坦签署建设30万千瓦核电的协议。目前,已有四台30万千瓦级核电机组、两台百万千瓦级的“华龙一号”核电机组在巴基斯坦建成并安全运行,这标志着我国核电已走出国门。目前,已有20多个国家与中国达成了核电合作的意向。</p> <p class="ql-block">为了加快中国核电工业的发展,由广东核电投资有限公司和香港核电投资有限公司合资建设、引进法国EPR技术的大亚湾核电站于1987年开工建设,1994年2月开始运行使用。这是中国第二座核电站,也是首座引进国外资金和技术的核电站。</p> <p class="ql-block">中国核电30年的发展,经历了起步、适度发展、积极发展三个阶段,先后建成浙江秦山、广东大亚湾、广东岭澳、江苏田湾、广东阳江、辽宁红沿河、福建宁德、福建福清、浙江三门、海南昌江、山东海阳、广东台山、广西防城港、山东荣成山东石岛湾、福建漳州、福建霞浦、浙江三澳等一批核电站。堆型从一代、二代、二代改进型、三代、三代改进型(四代)不断进步。核电技术从引进法国、德国、俄罗斯、加拿大等国的先进技术,到拥有完整自主知识产权、具有世界最先进理念的三代核电品牌“华龙一号”,并用于巴基斯坦恰希玛核电站。</p> <p class="ql-block">大亚湾核电站</p> <p class="ql-block">岭澳核电站</p> <p class="ql-block">田湾核电站</p> <p class="ql-block">红沿河核电站</p> <p class="ql-block">福清核电站</p> <p class="ql-block">宁德核电站</p> <p class="ql-block">阳江核电站</p> <p class="ql-block">三门核电站</p> <p class="ql-block">海阳核电站</p> <p class="ql-block">台山核电站</p> <p class="ql-block">昌江核电站</p> <p class="ql-block">防城港核电站</p> <p class="ql-block">荣城核电站</p> <p class="ql-block">石岛湾核电站</p> <p class="ql-block">漳州核电站</p> <p class="ql-block">三澳核电站</p> <p class="ql-block">展厅内巨大的<b>“华龙一号”AR互动模型</b>展示在公众面前,这是按1:18超大比例制作,观众可以看到多媒体影像与模型叠加在一起,通过语音讲解直观地感受“华龙一号”内部结构、专利技术以及在安全方面的先进程度。</p> <p class="ql-block">从资料显示,“华龙一号”在减少二氧化碳排放、二氧化硫排放等方面更显优势。</p> <p class="ql-block">科技馆内展示的各种不同堆芯机组的工作模型。</p> <p class="ql-block">秦山一期最早的主控室盘台于2019年退役后现已搬至科技馆展示。这台设备已列入中央企业工业文化遗产。</p> <p class="ql-block">30多年来,秦山核电站为中国培养了2000多名技术骨干。据介绍,培养一名主控室的操纵员得化5到10年时间,需要掌握100多门课程,经历上千次大大小小的各类考试,培训费用高达上百万元人民币,被形象地称为“黄金人”。特别强调的是,进入核岛内,手机全部屏蔽,所以在核电站工作的人员,必须与信息时代的生活方式告别。</p> <p class="ql-block">从展览中看到,至2022年6月,我国大陆中核集团、中广核、国家电投、华能集团四大核电巨头旗下在运核电厂共装机54台,装机容量55805万千瓦;在建24台,装机容量27216万千瓦。尽管如此,我国核电发电量占总发电量比仍只有5.02%,核电发展的潜力巨大。</p> <p class="ql-block">数据显示,目前我国在运核电机组总数为世界第三,仅次于美国(96台)、法国(58台)。但发电量占比仅为5.02%,远低于法国(70.60%)、乌克兰(51.02%)、韩国(29.60%)、俄罗斯(20.60%)、美国(19.70%)、加拿大(14.60%)、英国(14.50%)、日本(5.10%),仅高于印度(3.30%)。但是也欣喜地看到,我国在建的核电机组24台,占世界上在建机组的45.28%,有望在不远的将来缩小与其他国家的差距。</p> <p class="ql-block">作为负责任的大国,我国政府已向世界承诺二氧化碳的排放力争于2030年达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。要达到这目标,大力发展核电建设,推动核电技术进步是非常重要的手段。</p> <p class="ql-block">据介绍,核电发展的三个阶段是热堆、快堆和聚变堆。</p><p class="ql-block">我们目前发展的三代核电技术仅处在热堆这一阶段的升级阶段,包括高温气冷堆、行波堆、泳池式低温供热堆等。</p> <p class="ql-block">第二阶段的<b>快中子堆</b>、<b>热中子堆</b>已列入国家未来核电机组的研究课题,示范工程已经开建。</p> <p class="ql-block">2000年5月开建、2012年11月通过验收的北京房山中国实验快堆。</p> <p class="ql-block">2017年11月开工建设的霞浦核电示范快堆。</p> <p class="ql-block">第三阶段的<b>可控核聚变</b>的研究也取得了一定的成就。让我感到兴奋的是,在核电技术方面,我国的研究已处于国际先进行列。</p> <p class="ql-block">作为核能和平利用的重要方面,核电站在源源不断产生电能的同时,核能的综合利用一直是核电企业努力打造的产业链。2022年12月15日,中国首个核能供热项目在秦山核电站完成,集中供热的热水流入海盐县的工厂、居民小区和老年公寓,开创了南方集中供热的先河。</p> <p class="ql-block">同时,医用同位素的开发利用也在核电站紧锣密鼓地开展着。科技馆内,对同位素的作用、现状及应用前景作了科普介绍。我感到,中国的同位素生产和利用虽然刚起步,但是用不了多久,这项技术一定会像核电工业一样迅速地发展。</p> <p class="ql-block">2022年10月,中核秦山同位素生产基地建设项目在海盐正式开工,规划建设五条同位素生产线。据介绍,我国已成功实施首例医用同位素钇-90的临床治疗肝癌手术,但目前钇-90主要还是依赖进口。而我国仅有的两台商用重水核反应堆机组均在秦山核电,恰好具备着生产钇-90的能力。</p> <p class="ql-block">在“核能与安全”主题展馆中,展示了核电原理、核电安全文化、核燃料开采、提炼、制作、运行、乏燃料处理等核能发电全流程。</p> <p class="ql-block">说起核电安全,很多人都会担心,在核电站附近会不会因辐射而影响健康。我记得上世纪八十年代,我国为了解决香港的用电为题,在深圳旁的大亚湾拟建造一座核电站,就在项目论证的时候,却遭到很多香港人的抗议,认为在他们身边有这么一座危险的核电站会影响他们的健康,于是“要电但不要核电站”成了他们的诉求。我当时听说这件事后很气愤,在长期的殖民奴化后他们居然会有如此的想法。我八、九十年代数次去香港,也感到当时的香港人确实看不起大陆人(那时香港还没有回归)。</p><p class="ql-block">现在三十多年过去,我国几十座核电站的运行足以回答这个问题了。<b>据国家监测,一座百万千瓦级核电厂周围居民一年接受的辐射量只有0.01毫希弗,相当于一根烟的辐射量。而做一次胸透受到的核辐射约为0.3毫希弗,每天看两小时电视就会受到0.01毫希的核辐射弗。</b>因此,只要有足够的防护措施,核电站不会对周围居民造成危害。</p> <p class="ql-block">馆内展示了净长约18米的核电压水堆主线模型,其中主线模型长度约8米,模型制作比例1:35。观众通过多媒体互动终端,以声光电结合机械移动屏了解核电站主要构成和发电流程外,还可以观看核电人在主控室、核岛内部、常规岛不同工作的场景。</p><p class="ql-block">(因模型太大无法拍摄全景,下图下载自网络)</p> <p class="ql-block">核能发电流程模型。</p> <p class="ql-block">当核燃料的裂变不能维持一定功率时,被换下来的未燃尽的乏燃料如何处理,一直是世界性的问题。目前对于乏燃料的后处理方法,国际上通行的有两种:一种是美国、加拿大、西班牙、瑞典、芬兰等国的做法:不进行处理,燃料棒在核电站反应堆内燃烧完后将其长期暂存、永久储存、直接处置,被称为<b>“开式核燃料循环”</b>;另一种是中国、法国、英国、俄罗斯、日本、印度等国的做法:对乏燃料进行后处理,回收其中的铀和钚,在加工成燃料进行重复利用,称为<b>“闭式核燃料循环”</b>。</p><p class="ql-block">(第一种做法其出发点是防止后处理中发生污染,且可以节约巨额资金,并且不在乎资源的再利用,适用于地广人稀的国家。这是我的看法。)</p> <p class="ql-block">从核电科技馆中我们了解到,其实乏燃料中含有许多丰富而宝贵的核素,进一步利用后可以在多个领域发挥很大的作用,回收使用后可以提高核燃料的利用率。</p><p class="ql-block">我国通过对乏燃料进行化学处理,从中回收总量占96%左右的铀-235和1%左右的钚-239,用于核燃料的再循环,并为快中子反应堆(快堆)供应核燃料。鉴于我国核电机组的不断增加和乏燃料后处理技术及规模相对较小的现实,2017年,国家作出加快乏燃料利用和最终处置的规划决策,我国乏燃料后处理的产学研水平正在走向世界先进。</p> <p class="ql-block">通过核电科技馆,我从秦山核电看到了我国核电事业“零的突破”以来,从无到有、从小到大的发展的缩影。虽然我国的核电产业只有三十多年的历史,目前已成为世界核电大国,但还不是核电强国。欣喜的是,核电科技馆也展示了我国核电发展的前景,我国成为核电强国已经为时不远了。</p> <p class="ql-block">(本笔记照片除了注明网上下载外,均由我本人所拍;文字参考核电科技馆的展馆内文字介绍、官网资料介绍及网上相关文章,结合自己的心得编写。)</p>