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中国核电崛起之谜:华龙一号的技术到底从何而来

  3月24日上午,中核集团第5台华龙一号核电机组——福建漳州核电1号机组首个钢衬里模块实现吊装,标志着华龙一号批量化建设工作全面展开。

  “华龙一号”是我国具有完整自主知识产权的三代核电技术,满足全球最新核安全标准,是我国核电创新发展的重大标志性成果。

  但围绕“华龙一号”以及中国核电发展的讨论一直存在。今天,库叔分享一篇文章,回顾“华龙一号”的诞生以及背后包含的我国核电事业的艰难发展历程和无数无私奉献的人们。

  文 | 路风 北京大学政府管理学院教授

  编辑 | 谢芳 瞭望智库

  本文为瞭望智库书摘,摘编自路风《新火》,中国人民大学出版社2019年4月出版,原文有删减,不代表瞭望智库观点。转载请勿修改原标题,并请保留文末关于《新火》的介绍信息及封面。

  我国核电的发展,曾尝试引进技术,但最终失败。

  从引进路线的角度看,它的失败有多个原因:高估了美国西屋的AP1000技术,无视真正的技术存在于从设计图纸到实际产品之间,而不是图纸本身;低估了中国核动力工业的技术能力,因为根本不了解中国的核动力技术基础到底在哪儿;忽视了以外国反应堆统一中国核电技术路线的政治风险;等等。

  在中国核电的这场“大戏”中,公众迄今为止最不清楚的问题是“华龙一号”的技术到底从何而来。当几年前“华龙一号”刚浮出水面时,媒体还沿袭引进路线的说法,把它的两条技术路线称为“都在大亚湾核电厂M310技术的基础上发展而来”。新华社在2019年的一篇报道中称,“1997年的一个午后,距离四川成都百余公里的山坳中,一栋两层办公楼里回荡着激烈争论的声音,二十几名科研人员在此讨论着中国自主百万千瓦级核电方案的主要技术参数。他们也许很难想象,彼时种下的‘种子’,在二十余年后开花结果,化身为‘华龙一号’,这一我国具有自主知识产权的第三代核电技术成果”。该报道在后面暗示那个“山坳”就是中国核动力研究设计院的地方,也提到当时秦山核电站的二期主体工程正在建设,还提到那次讨论创新性地提出了“177堆芯”的概念。但是,类似这样的报道仍然没有解释清楚“华龙一号”的技术来源及其与引进技术的关系。

  本文力图回答这个问题:“华龙一号”的设计基础是秦山二期核电站,而开发秦山二期核电机组的技术能力起源于中国开发核潜艇动力堆的过程。由于“华龙一号”的技术源远流长,所以我们必须回顾历史。

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  披荆斩棘的核潜艇反应堆工程

  1958年6月末,毛泽东、周恩来等领导人批准聂荣瑧元帅向中央提出的中国自行设计和试制导弹原子潜艇的报告;7月,海军与二机部会商成立领导小组;9月,二机部在北京原子能所(401所)成立导弹核潜艇反应堆工程研究设计机构,海军则与一机部联合成立造船技术研究室,负责导弹核潜艇总体研究设计(后来演变成为719所);10月,海军政委苏振华率代表团访问苏联,其使命之一就是希望在开发核潜艇方面得到苏联的帮助。

  但中国代表团没有料到,苏方不但没有答应在核潜艇方面予以援助,甚至不承认自己拥有核潜艇。代表团回国后向中央汇报了情况,周恩来转达了中央的决心:“不仅原子弹要搞,核潜艇也要搞”;“苏联不援助,我们就自己干”。因此,与大多数高技术工业领域不同,中国的核动力技术是在没有外来技术源头的条件下发展起来的,研究工作是从学习美、苏各一本教科书开始的。

  1959年9月,孟戈非①从《参考消息》上看到,赫鲁晓夫参加与美国总统的戴维营会谈期间,吹牛说苏联的核潜艇比美国的多而且速度快。当时,原子能所有十多名苏联专家,因为苏联政府不承认有核潜艇,所以他们对相关话题守口如瓶。孟戈非与总工程师赵仁恺②、李乐福③等人抓住这个机会,约谈苏联专家组组长沃尔比约夫,向他询问有关反应堆和核潜艇方面的问题。已经意识到中苏即将分裂的沃尔比约夫没有拒绝,向他们介绍了美国核潜艇的历史、核动力研发的一般程序、反应堆物理、热工设计和反应堆启堆时可能出现的问题,以及建造陆上模式堆的必要性。就技术而言,这次出于专家个人行为的口头讲解是苏联对中国核动力技术的唯一“援助”。

  1959年年底,在赵仁恺、李乐福两位正副总工程师的领导下,已经发展到200人的潜艇核动力研发队伍按照核潜艇的实际要求,进行了设计一座动力堆的“设计练兵”。之所以称之为“练兵”,是因为当时并不具备能够满足设计动力堆所要求的试验条件。1960年6月底,他们完成了《潜艇核动力方案设计(草案)》。27年后,官方的《当代中国的核工业》评价说:“该方案设计当时是作为草案上报的,但在后来的实践中没有什么重大的反复,这证明它在总体上是可行的。这就为以后的研制工作打下了良好的基础。”更重要的是,这个方案设计当时没有现成的参照——无论是实物的还是纸上设计的,但却经受住了实际建造核潜艇的考验。

  那时的主要问题是中国的工业制造能力不能满足设计要求。由压力容器、堆内部件(燃料元件及其组件、控制棒及组件、组件支撑体吊篮、驱动机构、压紧弹簧等)所组成的反应堆结构涉及复杂的工业制造技术,设计人员不得不很早就开始参与许多设备的研制过程,并一直持续到建造陆上模式堆的时候。

  仅举两个例子:一是压力容器是由冶金部钢铁研究院、一机部第一重型机器厂、哈尔滨焊接研究所和国防部703所等十多个单位从1958年开始研发,经过9年的不懈努力,由一重厂在715所的配合下于1968年完成第一台压力容器的制造。二是燃料元件也是从1958年年底就在冶金部北京有色金属研究院、上海有色金属所、沈阳金属所、原子能所等20多个厂所开始研发。在一系列技术突破的基础上,二机部202厂于1965年5月试制成功第一批锆合金燃料元件,随后在原子能所的101堆和194所的“游泳池”堆中进行了数年的试验研究。

  1961年年底,全国经济形势迅速恶化,加上苏联专家已经撤退,中国决策层在资源不足的情况下,决定把开发核武器列为压倒一切的重点,二机部也把有关核燃料和核武器的研制列为“一线”任务,而把包括核动力在内的其他工作列为“二线”任务。1962年7月,核潜艇项目下马。因为二机部酝酿解散潜艇核动力的研发队伍,孟戈非绕开行政上级直接找到海军政委苏振华。在军方的安排下,潜艇核动力的骨干技术队伍被收到国防科委系统(国防部第七研究院)保护起来(这个建议得到聂荣臻的同意,后来得到周恩来的批准),称为715所。从那时起直到“文革”时期,这支队伍的隶属关系在军方和二机部之间共经历了五次变更,归军方时叫715所,归二机部时就叫北京15所。

  1964年,国民经济全面好转;10月,中国第一颗原子弹试爆成功。在这种条件下,中央专委于1965年3月批准核潜艇工程(09工程)重新上马。根据三线建设的方针(即沿着成昆铁路线建厂),二机部和北京15所(即715所)选定四川省夹江县境内青衣江畔的一片山区作为建造陆上模式堆的厂址。

  [注:开发核潜艇反应堆必须首先在陆地上实际建造出来反应堆(即陆上模式堆),经运行考核合格后,才能把复制的反应堆装到潜艇上。中国第一代核潜艇的陆上模式堆叫196堆,根据196堆复制的第一个艇上堆叫195堆。]

  1965年8月25日,中央专委第13次会议决定,同意原子能潜艇陆上模式堆建在四川省夹江县境内。二机部随即决定在那里先建一个比较完善配套的反应堆工程研究综合基地,基地代号为“909”,对外掩护名称为“西南水电研究所”。几十年之后,909基地的一条山谷被称为“中国堆谷”。

  图为909基地,上面写着:核潜艇一万年也要搞出来!

  当时的909基地什么都没有,刚来的人住老乡家,喝的是稻田和池塘水;以后自己盖草棚和干打垒房子,并且打出了水井。当地也十分闭塞,打长途电话必须到数公里之外的小镇邮局去,而且要到晚上八点半以后才能打通北京的。从生活区到工地,相距最远的有十几公里,上下班必须坐“班车”——解放牌卡车。许多人得到组织的通知后调到“909”工作。但“909”在什么地方?不知道。“909”是干什么的?不知道。还有许多人是自愿报名来到基地的,一些施工单位也相继进入。渐渐地,在四川夹江的那块土地上,聚集起一支号称“八千会战大军”的队伍。

  “文革”爆发后,全国各地的许多工厂和研究所停产,各级领导干部和技术专家被批斗,协调09工程的系统面临瘫痪威胁。核潜艇陆上模式堆是一个集全国26个省市的1200多个工厂、研究所和院校所生产和研制的29000多台(件)设备、仪器、仪表、管道、阀门于一身的复杂精密装置,一处瘫痪就处处瘫痪。1967年3月,自己也身陷政治漩涡的聂荣臻元帅看到国防科委副主任兼七院院长刘华清关于09工程受到冲击的报告后,于1967年6月20日在北京民族饭店召开09工程第三次协调会。当聂荣臻元帅一身戎装,拄着拐杖步入会场时,全体参会者起立长时间鼓掌。

  但是,这些厂长、书记一回到各自单位就再次受到冲击,从北京派下去检查落实“6·20会议”精神的人员到处受阻,雪片一样的告急信再次从全国各地飞向国防科委。在09工程办公室,忧心如焚的参谋人员产生了请中央军委签发致各大军区和省市自治区革命委员会一份《特别公函》的主意。1967年8月30日上午,正在医院治疗的中央军委副主席聂荣臻接到刘华清亲自送来的公函稿,在这份新中国成立以来中央军委发出的第一份《特别公函》的左上角签署了自己的名字。

  [注:《特别公函》未经中央军委常委会讨论,也未请示当时主持军队工作的林彪,所以签发它是冒了很大风险的。]

  《特别公函》的内容被迅速传达:“09工程是毛泽东主席亲自批准的国防尖端工程,任何人、任何单位,均不得以任何借口和理由冲击车间,更不能以任何理由停工停产……”。《特别公函》成为“尚方宝剑”,十几个工业部门的“列车”立刻畅通无阻地驶上“轨道”,派下去的各路人马再无人敢拦;它也是“大赦令”,一大批被关起来的厂长、书记、科学家和工程师被解放;它也是“动员令”,各个部门纷纷支援,围绕09工程的庞大机器立刻有条不紊地运转起来。事情过去了几十年后,核动力院的老人还记得,当时就是因为这份《特别公函》,所以909基地的一个电报,就能把正在运往其他地方的设备中途调到夹江。

  为了配合建造陆上模式堆,在夹江909基地还设计建造了中国核动力的第一批大型试验台架。在完成196堆初步设计的同时,模式堆试验基地、物理热工、结构、爆炸、应力、焊接、水力、化学、控制等15个实验室和装置的设计也相继在北京的715所和401所开展。1966年2月,来自这两个研究所的人员组成909基地的“工艺队”,在夹江山区选点。到1968年,大多数试验装置陆续建成,安装设备后立刻投入试验工作。这些试验台架的设计和建造反映了中国核动力技术源头从北京到夹江的转移,使909基地成为中国唯一的核动力试验研究基地。为加强陆上模式堆的建造。1969年7月27日,中央军委办事组批准,715所要在8月底前从北京搬迁至四川。这年9月初的一天,715所留在北京的全体科技人员和部分家属登上一列人、货混装的闷罐车,告别北京。除了四川,许多人都不知道去哪里。这列闷罐车停停走走,一个星期才到目的地,他们中间的许多人从此就永远留在那里。

  1969年,模式堆主厂房的土建施工完成,设备安装开始。在关键的几个月中,工地上彻夜灯火通明,搅拌机声、汽车马达声、施工小车的嘎嘎声以及炊事员送加班夜饭的吆喝声此起彼伏,交相呼应。在当时的条件下,设备安装十分困难。例如,重达60吨的反应堆压力容器是由十多辆大马力汽车车群牵引,如履薄冰地翻越了18公里山路后才运抵现场;因为没有大型装卸设备,所以指挥部以“发动群众”的方式,采用推、拉、顶、吊等方法才将其“盘”进厂房。

  图为第一代核潜艇陆上模式堆厂房。

  1970年4月,中国第一个核潜艇陆上模式堆安装完毕,迎来了启堆的时刻。在启堆前的7月15日、16日,周恩来率其他领导和专家两次听取了由军管会主任王汉亭和工程技术负责人彭士禄④等人组成的赴京汇报组汇报,周恩来在汇报过程中提到核电说,陆上模式堆“奠定了热核电站的基础,今后燃料多了,就可以自己搞!成功了,陆上核电站就有了,是核动力的起点,将来还可以做得更好……”,这说明周总理已经在思考中国发展核电的问题了。

  不过,启堆过程并不轻松。从7月17日凌晨在热态状况下启动反应堆直到8月30日达到满功率,中间经历了一系列出现问题再解决问题的过程,其间既有因为7月25日首次实现核能发电的兴奋,也有因为7月29日山洪暴发而被迫停堆的失望。限于篇幅,这里仅讲两个小故事。

  在第一次启堆后,测量人员发现反应堆顶部的物理测量管与堆顶部件焊接处有渗漏。在停堆抢修过程中,技术人员邹心银⑤在焊接工作接近尾声时,发现焊接表面出现了一些大小不均的汽孔,原因是焊接时的高温使管壁中的积水蒸发,然后水蒸气向上穿透焊剂形成汽孔。需要消除积水,但管壁狭窄、不平滑,又不能被金属碰撞,只好用丝巾一点一点地吸附。在人们因为进展缓慢而焦躁不安时,传来了邹心银的声音:“让我来吧。”他拿来一根不知从哪里找来的细胶皮软管,插进管壁,整个人趴到堆顶盖上,用嘴吸管壁里的积水。这是只有在那个年代才可能发生的事,因为经过满功率运行的反应堆积水是可能带有放射性的。现场突然鸦雀无声,只能听见邹心银的吸水声——“这声音好像刀片划过在场每个人的心”。最后,积水吸干,焊接成功了。

  在8月25日开始的最后一次启动过程中,反应堆在达到92%的堆功率后却不能达到满功率,尽管所有的物理参数表明反应堆是能够达到满功率的。技术人员发现,原因是主机的自动调压阀不能全开。在堆前紧急会议的焦急气氛下,设计人员徐炎初提出一个大胆的设想:就地改自动为手动,以增大进气压力。这又是一个在通常情况下不应采取的办法,但不得已而为之。8月30日13时,徐炎初带领另一位技术人员,分别站在左右舷的自动调压阀前,用双手提起了阀闸。仅仅几分钟之后,值班长耿其瑞就庄重宣布,主机功率已实现额定满功率运行(后来改进此阀,主机和反应堆均达到设计满功率)。当时在测量室负责计算功率值的黄士鉴用手摇计算机连续计算了三遍,才向现场指挥彭士禄报告达到满功率,彭则立即打电话向周总理报告。在山谷间的一片欢呼声中,中国核潜艇陆上模式堆终于实现满功率运行。

  图为反应堆压力容器安装。

  在为陆上模式堆订设备的时候,还有两套反应堆设备同时被订,以便为艇上堆做好准备。1968年4月8日,核潜艇艇体工程正式开工。陆上模式堆在夹江启堆之后,远在数千公里之外的造船基地跟着紧张起来。1970年7月16日,造船指挥部提出核潜艇要在当年12月26日(毛主席生日)下水的奋斗目标。当时,那里生活条件很差,但干部、工人们干活不分昼夜,加班加点,自觉保证质量。与此同时,一支工兵部队也在修建核潜艇特殊码头,把一座大山挖空,然后安装设备。一些年轻的战士为工程献出了生命。

  图为中国第一艘核潜艇下水。

  1970年12月26日,中国第一艘核潜艇下水;经过半年的反应堆安装和调试,于1971年8月开始试航。这里必须提到一位捐躯者——从1959年就参加潜艇核动力设计的工程师李宜传(曾任715所仪控室主任)。他在陆上模式堆安装之前切除了一个肾,但拒绝了大家的劝阻,带病工作,干脆把被子搬到控制值班室,吃住在现场,直至196堆达到满功率。随后,他又拖着病残之躯再次请战,参与了195堆(艇上堆)的安装和试验。1972年4月,李宜传终因过度劳累牺牲在核潜艇试航的工作岗位上。

  图为第一代核潜艇工程四位总师合影(左起赵仁恺、彭士禄、黄纬禄、黄旭华)。

  1974年8月,中国第一艘核潜艇——“长征一号”攻击型核潜艇(401艇)——正式服役,88岁高龄的朱德元帅在海军司令肖劲光大将的陪同下检阅了中国核海军的第一艇。参加了庆典仪式的中国第一任核动力总工程师赵仁恺回忆说:“那庄严、盛大、隆重的场景,有幸一遇,足慰终生”。中美关系处于“蜜月”期的1982年,美国“核海军之父”Rickover海军上将(时年82岁)访华,爬上了“长征一号”核潜艇。他在参观后称赞说:“这完全可以与同时代先进国家的核潜艇媲美!”。

  2019年1月31日,来自青岛嘉峪关学校的学生们登上我国第一艘核动力潜艇401艇参观。

  这里还要提一下被称为核动力院第二个里程碑的高通量工程试验堆(第一个里程碑就是核潜艇陆上模式堆)。这种堆是研制反应堆燃料元件的设备(对材料进行辐照考验),所以是独立自主发展核能事业所必需的(即开发反应堆的反应堆,亦称“工具堆”)。早在1958年重水反应堆(101堆)建成后,设计建造高通量工程试验堆的任务就提到议事日程上。由于当时国内的工业技术条件都不具备,所以二机部从小功率材料研究用堆做起,于1964年12月在北京原子能所建成以苏联游泳池式物理试验堆为原型的元件试验堆。这个堆对核潜艇动力堆的燃料元件、材料的考验做出了重要贡献。随着国民经济的好转,设计和建造高通量工程试验堆的任务再次提上议事日程,并且交由1963年成立的194所承担。1968年,该工程被列入国家计划,在总工程师徐传效的领导下,194所组成近百人的工程设计队,筹建高通量工程试验堆。

  在后来的过程中,高通量堆的厂址选择受到潜艇核动力研发队伍隶属关系的影响。1971年2月,二机部再次从海军手里正式接收909基地后,立刻决定将北京194所整体搬迁到四川夹江(最后只搬迁了部分)。1971年年初,高通量堆在909基地破土动工。1973年9月6日,二机部决定将909基地改名为堆工研究院,对外称第二机械工业部第一研究设计院(简称“一院”)。

  1980年12月16日,继美苏之后,世界上第三大、也是亚洲第一个建成的中国高通量工程试验堆在四川夹江投入满功率运行,并于1981年5月4日实现了高功率运行。它的建成标志着中国具有了独立自主的核动力技术能力。随着高通量工程试验堆的建成,以及模式堆的运行试验,一个反应堆研发基地到1980年已经初步形成。随着715所(全部)和194所(部分)搬迁到这里,中国核动力技术的全部历史也就凝聚在这里。核潜艇陆上模式堆是中国第一个核动力反应堆,也是第一个从头到尾完全依靠自己的力量开发的反应堆;10年后建成的高通量工程试验堆不但也是自主开发的,而且是中国可以自主开发各种反应堆的关键设备。

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  “军转民”历程的磨难

  高通量工程试验堆的建成,标志着核动力院作为一个反应堆研发基地的形成,但也宣告了国家对核动力大规模投资的终结。从1970年12月第一艘核潜艇下水,直到1990年代末期,中国下一代核潜艇工程拖延了近30年。从1970年代末到1980年代后期,核动力院在10年的时间里没有得到任何值得一提的科研经费和投资。

  改革开放以来,国家开始发展核电。上文已经讲述了秦山一期核电站的曲折,但对核动力院来说,比那更曲折的是它多年被排斥在核电之外。在计划经济年代,主管核工业的二机部长期以开发核武器为主要任务,轻视核动力技术领域,何况又与海军之间存在着核动力院的隶属关系问题。在建设秦山一期时,核工业部为该工程建立了728设计院(即后来的上海核工程研究设计院),其首任院长就是1981年起任核动力院院长的周圣洋⑥。实际上,秦山一期30万千瓦核电站的反应堆是以196堆为原型堆,即在潜艇动力堆的经验基础上直接设计的核电站反应堆。这是为什么中国居然在从未建过试验核电站的条件下,能够一下子建起一个30万千瓦商用核电站的原因。

  图为秦山核电站。

  在计划经济的部门管理体制下,行政主管部门对于下属单位的管理方式是按行政隶属关系和行政分工。在秦山一期开始建设后,核工业部把核动力院当作一个专门从事09工程的机构和试验基地,不考虑它在核电发展中的作用。其实,核动力院早就开始参与核电技术开发,只不过是在上级行政部门的安排下,扮演提供技术服务的角色。例如,按照二机部安排的任务,核动力院于1977年6月研发成功秦山一期30万千瓦核电站的燃料元件制造工艺。1978年11月,二机部要求核动力院重视60万千瓦核电站的研究设计工作。1981年4月,核动力院将赵仁恺等人《关于中国建造60万千瓦标准型压水堆核电站的建议》正式上报二机部,此后又完成60万千瓦和90万千瓦标准型压水堆核电站的方案设计。1981年9月,二机部正式邀请核动力院参加秦山一期核电站一回路主循环系统及辅助系统、安全系统的工艺设计审查,这是主管部门第一次让核动力院介入核电的实际开发过程。1983年7月,核动力院针对45万千瓦和90万千瓦压水堆方案,决定进行17×17燃料组件的研制(本段的信息来自2006年6月我们对核动力院院史资料的记录)。这段时间正是政府内部主张引进的部门以30万千瓦核电站容量太小为理由,要求下马秦山核电工程的时候。二机部在仓促应对这种主张时的这些部署,准确无误地反映出中国核动力的技术之源在哪里。

  2008年11月1日,建设中的秦山核电站方家山核电工程。

  秦山核电站安装时的反应堆堆内构件。

  在国家层次上,当时占据了主导地位的引进政策没有考虑如何利用中国的技术基础来发展核电。在1980年代有关中国核电发展道路的争论中,各方都以核工业主管部门作为核动力技术的体现,而包括决策者在内的大多数人都不清楚中国核动力技术的承载体到底在哪里。21世纪的第三轮引进路线以改革为名,提出实行军民分开的方针,其实质是想让在行政隶属关系上属于军工部门的中国核动力技术基础,不再“干扰”购买外国核电站的“战略部署”。于是,核动力院的道路注定曲折。

  核动力院曾经在1980年代初制订了一个十年发展规划,规定该院要参与核电建设,但基本上沦为纸上谈兵。于是,一支四五千人的中国核动力技术主力队伍被“遗忘”在四川夹江的山区。随着改革开放带来的松动,核动力院也开始经历“孔雀东南飞”,人员,特别是技术骨干大量流失。那时的两任院长不得不把这支队伍的生存当作首要任务。

  1980年代前半期,在中央政府牢牢控制的核电之外似乎出现了另一个核动力的市场。一些大型石油化工企业对建设小型核热电站表现出浓厚的兴趣,纷纷要求核动力院对“以核代油、节油换汇”的可行性进行研究,对能否提供工业蒸汽和一般供热进行论证。

  [注:核热电站是以核裂变产生的能量为热源的城市集中供热方式之一,和普通热电站原理相似,只是用核反应堆代替矿物燃料锅炉。核热电站反应堆工作参数高,必须按照电站选址规程建在远离居民区的地点,从而使它的发展在一定的程度上受到限制。]

  核动力院根据用户的要求开展了数年的研究设计。但是,由于地方政府缺乏资金,这些设计工作没有能够继续下去。除了核热电厂,还有对小型核电厂市场的探索。核动力院曾经应邀在四川、海南岛和西藏调研建设小型核电厂的可能性,但由于经费和风险等问题也不了了之。

  1988年接任院长职务的钱积惠⑦后来回忆这段历史时说:“最困难的时候,我形容我们老院长(任和⑧)像个叫花子,北上吉林,东到上海,南到海南岛,西到西藏,拄着拐棍‘讨饭吃’,全国都跑遍了,领着一批专家去求人家、找项目,风尘仆仆,跑了好几年”,“当时大家在山沟里,拿着仅有的一点工资,但热情还是很高,我们当时上上下下最常说的一句话就是‘我们要搞核电’”。

  从获得经济收益的角度讲,核动力院在1980年代前七八年的“军转民”过程中几乎什么事都没做成(连汽水厂都倒闭了),但仍然得到了长远意义上的收获。

  第一,“军转民”的经验使核动力院为用户设计产品的能力大大提高,为后来的秦山二期中标打下基础。第二,完成了组织整合。核动力院的队伍是在909工程大会战中从全国调来的,这样建立起来的组织往往长期存在内部隔阂的问题,但在生存危机的压力下并经历了“孔雀东南飞”之后,核动力院逐渐成为一个同舟共济的组织——能走的都走了,不能走或不想走的就永远留了下来。除了与上级行政主管部门的隶属关系,院里的人不再与北京或其他地方的任何机构存在什么组织上的瓜葛。于是,核动力院的独特组织文化也逐渐形成。

  在工作态度上,他们吃苦耐劳,习惯于自己动手,一些核电运营商对核动力院人员的评价是,“山里来的人就是朴实”;在技术上,他们具有极强的解决问题的能力,什么外国技术都敢改,原因非常简单:以核潜艇动力系统为起源,他们所有的产品都是自己做出来的。

  直到1980年代末,被困在夹江山区的核动力院仍然在“流血”,每年都有很多技术骨干流失。1988年10月,当钱积惠接替任和主持核动力院工作时,他所感受到的是形势越来越艰难。在他当院领导的头两年,核动力院面临的最严重的问题就是人才流失,每年都要有200多名技术骨干从山沟里跳到待遇和条件更好的单位去。钱积惠坐不住了,如果这样下去,多年培养起来的核动力技术力量用不了几年就走光了。

  钱积惠注意到,虽然此时国务院决定把核动力院列入三线调整计划,部分科技力量迁进成都市,但国家规划计划部门并没有认识到自主发展核动力的重要性。1991年5月2日,钱积惠上书江泽民。他在信中直言国家对核动力基础研究的忽视以及核动力研究基地所面临的困境,并呼吁:中国作为一个发展中国家中的核大国,作为一个已经拥有核潜艇并还要进一步发展自己的军用舰船核动力的国家,理应也有能力走自主发展核电的道路。

  江泽民收到了钱积惠的信,并于当年6月15日对信作出批示,赞同支持核动力骨干实验装置的建设(江泽民参与过09工程在机械工业系统的项目,对09工程有很深的情结)。此后,国家计委批准对核动力院投资1.8亿元,在成都建设一批军民核动力骨干试验装置,同时依托这个项目实现了核动力院从夹江到成都的搬迁(涉核的部分仍然留在夹江)。这一项目被称为“615工程”。

  615工程建设的试验手段对于开发核反应堆是至关重要的。该工程从1992年8月开始初步设计,1995—1998年完成大部分试验装置的安装。在核动力院反应堆试验研究所,18台(套)复杂的试验装置分布在巨大的厂房里,它们涵盖了几乎所有的反应堆工程试验研究:控制棒驱动线冷态水力试验装置、堆芯整体水力模拟试验装置、AC600非能动余热排出系统试验装置、氟利昂热工装置、大型热工试验装置、6m×6m地震模拟试验台、水化学试验装置、动力设备综合试验装置、舰船核动力主设备支撑抗冲击试验装置、舰船核动力主泵试验台……有些装置据称世界仅有。所有这些试验装置全部是核动力院自己设计的,为后来的秦山二期核电站压水堆的自主设计和建造,以及新一代核潜艇的开发,作出了“不可替代的贡献”。

  试验手段是主要的研发工具,而包括设施和经验在内的试验能力则是核动力院的特质资产。产品开发是一种工程创造,其首要环节是设计,但设计的可行性只有经过从材料、元件到整机样机的一系列试验才能被证明。因此,像核动力装置这样的复杂产品的开发,通常要经过几十轮次试验的反馈与修正,解决成百上千的问题,才能推进。可以说,自主研发反应堆(以及其他复杂产品)的大部分投资、风险和技术能力都集中在工程试验阶段。因此,试验手段和试验能力决定产品开发能力。

  仅以在核电技术上拥有知识产权的关键环节之一——反应堆燃料元件、组件的设计开发为例:第一,由于这个系统是在核辐射的条件下工作(在这种条件下工作的系统还包括控制棒驱动机构和压力壳等设备的材料),所以其必须在工具堆内经受辐照的考验——属于带核的试验。第二,必须在大型热工试验装置上进行临界热流密度试验(俗称烧毁试验)——属于非核的试验。原因在于,当燃料组件上的热流密度达到一定程度,(冷却剂)流体就带不走热量,积累起来的热量就会导致堆芯融化、烧毁,造成核事故。但在不允许反应堆内的燃料元件烧毁的同时,又必须使堆芯功率尽可能地升高以保证核能的经济性。要达到这个双重要求的目标,就必须确定烧毁的极限点。虽然有理论公式可以计算这个问题,但公式对不同结构的适用性不同。因此,准确找到极限点只能通过临界热流密度试验(即获得经验公式)。不同的组件会有不同的烧毁点,所以烧毁试验是开发新的燃料组件的必要条件。

  [注:临界热流密度试验的步骤是:加热——确定什么时候热量传不出来(既要找临界点,又要求不能烧毁,这里有操作上的诀窍)——在传热恶化瞬间停下,避免实际烧毁,减小试验代价。]

  核动力院的试验手段——工程试验堆(工具堆)、大型试验台架以及众多的专用仪器仪表——全部是自主设计开发出来的,本身就是该院产品开发平台所产出的另一类特殊产品。设计开发这类产品必须依靠在产品开发中长期积累的经验,因为试验台架(包括所有的功能机构)的设计取决于对试验方法的掌握(以帮助设计者决定要什么、不要什么),而试验方法则包括了大量来自经验的诀窍。因此,试验台架的效能还取决于使用这些设备的经验知识。

  615台架所体现的试验能力就是三四十年持续产品开发经验积累的结果。以水化学试验台架为例,设计这个台架的难点在于要掌握缩小比例试验的模拟技术,因为该台架在缩小了流程比例之后,就要考虑在实际反应堆运行中无须考虑的绝缘与密封问题,才能保证水流量、传热特性与实际反应堆的运行状况一致。核动力院所掌握的模拟技术是一套模拟准则——这些准则起源于核潜艇陆上模式堆的开发并经过不断修正而获得。

  [注:进行水化学试验的原因是:反应堆系统一回路中的水是带有放射性残留的,而且传热介质的结垢会影响传热,所以必须检验水质和材料的可溶性,要求水质达到不腐蚀、传热好、不能有水垢)。]

  设计试验台架之难往往比设计终端产品(如反应堆)还难,难就难在需要大量只能经验性获得的缄默知识。在核动力院的实验室里,很多模拟、密封、测试和控制的技术诀窍都是前辈技术人员从长期经验中摸索出来的,并依靠老工程师手把手教给年轻工程师而传承。由于试验手段封装了更多的缄默知识(技术“黑匣子”),所以对于其他组织来说,这些技术是无法模仿的,甚至无法通过逆向工程来理解。因此,这些试验手段是高度组织特定的,离开了开发出这些工具的组织就没有任何用处。例如,任何人想使用615试验台架,只能委托核动力院的技术人员来进行试验,否则谁也无法让这些台架实现预定的功能。

  对试验手段的分析可以充分证明引进路线的谬误:对于声称通过购买外国核电站可以实现核电技术的“消化、吸收、再创新”的说辞,说轻了是无知,说重了则是谎言。引进核电技术充其量是购买核电站的设计,而要想在外国设计的基础上再创新,则必须具有试验能力,否则没有人能够甚至敢于去修改、变更原设计。但试验能力(包括硬件和软件)是长期自主开发的结果,与产品开发平台互为因果。引进路线可以从市场上购买产品和产品设计,但永远不可能从市场上购买到试验手段。因此,声称买了外国核电站就获得了核电技术,无异于声称从粮店买回家一袋米就获得了培育稻种和种植稻子的技术。

  最后需要指出,有形的试验手段(如试验台架)必须随着产品开发的目标要求而更新。例如,核动力院在夹江的第一批试验台架是为了开发核潜艇陆上模式堆而建的,615试验台架则支撑了秦山二期核电站和第二代核潜艇的开发,而新一代的产品开发将要求新一代的试验台架。但正如前面已经分析的那样,设计和使用下一代的试验台架必须依靠过去积累起来的经验知识——没有什么例子比这更好地说明,虽然有形的产品会经常发生非连续性的变化,但产品开发平台及其所体现的技术能力却永远是连续的。

  在最困难的阶段,核动力院始终坚持着对核潜艇动力堆的研究,一直坚持到1990年代末中国上马第二代核潜艇工程。

  讲一下第一位新型反应堆总设计师刘聚奎的经历。刘聚奎从1960年代中期就在715所参与设计核潜艇动力堆的总体结构方案。1967年,他受命研究下一代潜艇核动力技术。当715所搬迁到909基地时,他只身从北京来到四川夹江。在设计建造核潜艇陆上模式堆(196堆)的过程中,刘聚奎是燃料组件总体结构论证课题组的负责人,也是研制燃料棒定位格架等重要部件的创始人之一,为解决燃料棒定位问题立下汗马功劳。他和同事们创造出来的束棒型控制棒在当时是世界首创,使堆高降低约一米,使堆舱和主机舱得到较好的匹配。

  196堆建成后,刘聚奎继续从事新型反应堆的研究设计。1970年代末,在“军转民”的大势下,研究陷入停滞状态。为了争取项目立项以使研究持续下去,项目组每年都要与有关部门开协调会,论证、争辩甚至争吵。1979年秋的一天,赵仁恺把刘聚奎等几个参加论证会的人拉上,花10元钱在北京动物园附近的一家餐馆里请大家吃了一顿狗肉。那是一顿伤心饭,因为回到基地后,项目组就基本解散了。在随后的几年里,科研人员因为无事可做纷纷调走,刘聚奎也找好了接收单位,准备一走了之。他说:1960年代搞潜艇动力堆时,条件那么艰苦,大家都没想过离开;但没有任务、没有方向,不走又能怎么办?

  是核动力院参与核电的努力把刘聚奎留下了——他参加了吉林化工公司、辽阳化工总厂和上海金山石化总厂建设小型核热电厂的可行性论证工作,又参加了秦山二期工程的早期方案演练和总体方案设计工作。在从军用核动力转向核电研究的过程中,他忘我地学习新领域的知识,但也从来没有放弃对新型动力堆的研究。

  刘聚奎三十年如一日,坚信新型反应堆的可行性,而这三十年恰恰是中国核潜艇工程的断档期。在没有项目背景、没有国家经费投入,几十年辛辛苦苦的追求有可能付诸东流的情况下,他没有丝毫的动摇。他是参加了“八五”“九五”“十五”军用核动力预研规划的“三朝元老”(退休后还被邀请参加“十一五”规划),目光始终盯着世界先进水平和发展方向。正是因为有了这样的人,核动力院才能够在极其困难的条件下,哪怕是自筹资金,也坚持了对新型反应堆的长期探索研究。

  1992年,停顿多年的新型反应堆预研工作又提上议事日程。刘聚奎被核动力院任命为第一任新型动力装置的总设计师。他上任后任劳任怨,以无私的奉献为工程奠定了坚实的技术基础。把这个火种保存下来并最终点燃的刘聚奎总设计师早已退休;但同时,新型反应堆的工程也已经上马,而装备这种动力之源的新型核潜艇必将为捍卫中国的国家安全和领土完整做出重大贡献。

  3

  “华龙一号”的技术源头

  “华龙一号”的设计基础是秦山二期核电站。

  核动力院在秦山二期中标并非偶然,完全是凭技术实力赢得的。[注:关于核动力研究设计院中标秦山二期的过程参见《新火》第二章上篇。]这种实力不但来自建造核潜艇陆上模式堆、高通量工程试验堆这样的国家项目,而且来自开拓核动力市场以及为核电建设提供技术支援的经验,更来自在长期技术研发中形成的创造性。

  在“军转民”的困难时期,核动力院仍然保持着技术研发的“冲动”,在国家下马的项目基础上建成了乏燃料堆(岷江堆),以利用高通量堆使用过的乏燃料。更典型的项目是被称为核动力院“第三个里程碑”的脉冲堆,它的上马过程完全是自下而上推动的。脉冲堆是使用铀氢锆燃料元件、具有脉冲运行能力的小型池式试验堆(热中子反应堆)。1957年,美国通用原子公司(Gulf General Atomic Corporation)开发出世界上第一个脉冲堆,一直独家垄断技术和市场。1975年,核动力院的技术人员从报刊上获得脉冲堆的信息后,开始研究并向院里提出建堆的建议。1979年4月,核动力院把研究人员提出的概念设计方案上报二机部。虽然很快得到批准,但它只是一个没有列入国家计划、没有经费的项目,只能靠院里东拼西凑地自筹资金。

  图为 1991年1月,我国第一座脉冲反应堆建成。

  1981年担任脉冲堆研制组技术负责人的夏祥贵,在项目一度因人员调走、经费减少而前景黯淡的条件下,坚持了整整10年。脉冲堆的特性主要取决于其特殊的燃料元件,承担开发燃料元件任务的四所是一支吃苦耐劳的队伍。经过几年的努力,课题组用自己独创的氢化工艺实现了渗氢,于1988年4—9月正式生产铀氢锆燃料元件。为了省钱,从1986年4月开始正式安装的脉冲堆建在一个废弃的厂房。现场总指挥李达忠对当年最深的回忆就是“真是太累了”。工程组副组长丁家祥出身工人技师,1969年从上海调到909基地。他在上海时参加过中国自主开发的第一台12.5千瓦双水内冷汽轮发电机组的建设,到四川夹江后又参加了陆上模式堆和高通量堆的建设。他在工作中从来都自己动手,因长期劳累患上劳累型心脏病。1990年7月22日,中国脉冲堆首次达到临界。在举行建成庆典的时候,总设计师夏祥贵却因操劳过度住进了医院。

  在10年的时间里,核动力院动员了几百名科技人员和技术工人,完成技术攻关和科学试验上百项,自己开发非标准仪器设备上百项,连施工也完全是自己干的。脉冲堆以独特的设计获得了国家专利,还获得了核工业科技进步一等奖和国家科学技术进步二等奖。1993年,核动力院向军方提供了一座功能更加齐全的脉冲反应堆,在中国签署禁止核武器试验条约后用于模拟核爆试验。

  有意思的是,美国通用原子公司闻讯后不相信中国人能开发这种技术,认为核动力院“盗窃”了它的技术。1992年初夏,双方代表在深圳会谈。中方说明了核动力院攻克铀氢锆元件的独特工艺路线——低压渗氢(比通用原子公司的高压渗氢更为简单和先进),并向美方展示了有关低压渗氢的设备外形照片。不到一个小时,美方代表就被事实说服。谈判在友好的气氛中结束,美方还提出了合作的设想。

  核动力院还是国内最早跟踪新型核电反应堆的研发组织之一。

  1987年,设计部总体室成立先进堆技术开发小组,提出以西屋AP600为跟踪目标,结合中国国情开发自己的先进压水堆核电站,定名为AC600。开发小组明确提出以先进堆芯、非能动安全系统和系统及设备简化三项内容作为开发重点。1989年,核动力院还与西屋公司草签了《技术合作与交流意向书》,后来因为某些政治因素未生效。1990年10月,在国际原子能机构的支持和帮助下,核动力院在四川省峨眉山市召开先进压水堆国际会议,20多个国家、地区的专家和学者参加会议,AC600也成为在国际同行中具有一定知名度的堆型。

  但到1996年,核动力院关于开发AC600的“九五”规划在国家科委、国家计委和国家经贸委转了一圈之后,被决策者以“没有工程目标”为由下马。10年之后,在AP600基础上改进而来的AP1000,成为中国政府第三轮核电引进的首选堆型。此外,按照核工业部下达的任务,1987年5月核动力院设计部还成立高温气冷堆研究小组,主要任务是调研和学习国外研究开发高温气冷堆的情况和技术特点。1995年,中核总停止了经费支持,核动力院的跟踪任务随之结束。

  上述四个项目代表了核动力院在困难时期主动进行技术开发的主要努力,其中两个成功、两个失败。但失败的原因不是技术方面的,它们不同的结果似乎证明了一个规律:凡是能够按照研发组织自己的意愿坚持下去的项目就会成功,凡是仰赖于上级行政部门意志的项目就必定失败。

  核工业部虽然总是排斥核动力院参与核电建设,但每次遇到迈不过去的坎儿,就会想起也只能依靠这支能打硬仗的队伍。例如:在秦山一期建设开始后,国家核安全监管规程才有规定,在核电站投入运行之前,必须提供1:1燃料组件高温高压冲刷试验数据,并通过核安全审查。当时,中国没有这样的试验台架,也没做过这种试验。面对这个“突然”的要求,核工业部曾经想把这项试验交给国外做,因外汇问题而告吹。眼看迈不过去这个坎儿,核工业部只好于1987年8月把这项任务交给了核动力院,但条件很苛刻:只有212万元人民币的经费,而且要求在两年内完成,还要尽量往前赶。按照常规,这样一个要从开发设计、建造试验台架再到完成试验的工程至少需要3年时间,何况经费也不够。但是,核动力院坚定地接受了这项任务,以至于核工业部核电局的领导人也说:“一院是‘明知山有虎,偏向虎山行’。”

  需要指出的是,这个台架不但完全是自主开发的,而且开发过程充满了奋斗精神。为了赶进度和节约费用,开发人员甚至修复存放了19年、严重锈蚀的陆上模式堆旧主泵,用于台架的回路主泵。核动力院20多个所、部、室、处直接参加了工程建设,在接受任务时不讲价钱、不谈奖金,而是先谈任务、先干活。

  1989年10月30日,高28米、长宽各4米的试验台架本体在夹江绵延群山间的一块洼地上落成。从1990年3月开始,这个试验台架对秦山30万千瓦核反应堆的驱动机构进行冲刷试验。在这个由728院设计的装置中,由于无经验数据可参考,所以控制棒与导向管之间的间隙定得过小,在热态冲刷条件下发生卡棒。这种情况在反应堆实际运行中是灾难性的事故,绝不允许发生,而当时几十台驱动机构装置已经焊在秦山反应堆的堆顶上。核动力院在试验台架上发现问题后,立即主动通过试验来探索什么样的间隙尺寸才是合理的(当时下达的任务书只要求完成规定时间的冲刷试验)。

  核动力院不讲价钱,以最快的速度于1990年10月31日圆满完成任务,最后总共花了600万元。此前,核工业部核电局还对是否要花“大钱”抢建一个台架来做这个试验犹豫过;728院还争过把这笔经费投在上海,由他们自己来建这个台架。事后,728院的同行十分感谢核动力院,说亏得把台架建在这里,由核动力院做这个试验。如果秦山30万千瓦反应堆启堆后发生控制棒卡棒,整个电站都得停下来;那时求助外国人,只能被敲竹杠。这个试验台架在完成任务后早已拆除,但这个事例再次说明:起源于披荆斩棘建造核潜艇陆上模式堆的核动力院是一支什么样的队伍。

  设计秦山二期反应堆系统是核动力院进入核电领域的里程碑。由于上级规定秦山二期必须参考法国的M310(大亚湾的反应堆),也由于它没有原型堆(引进派特别重视这个概念),所以一些人总喜欢把秦山二期的技术说成是抄袭法国人的。这完全是错误的说法。法国M310的堆芯燃料组件是157盒,秦山二期的则是121盒。敢动反应堆的堆芯,就如同敢动芯片的电路一样;敢提出自己的堆芯,就如同敢提出自己的芯片电路一样。即使一个人看了一眼英特尔芯片的电路,但如果他做出自己不同的电路,你说这芯片的知识产权归谁?核动力院人之所以敢于为秦山二期设计自己的反应堆,是因为他们干过的反应堆全是自己设计的,而且他们有能力对新设计进行试验验证。

  笔者至今记得2006年6月在核动力院访谈老工程师时多次发生的场景。为了弄清楚秦山二期的技术来源到底是不是“抄”法国人的,我们经常不厌其详地追问某项技术与法国技术的关系。“老理工男”们开始时确实是循着我们问题的方向回答,但经常说着说着就说不清与法国技术有什么关系了,又不善辞令,最后“被逼”无奈,不止一次恼怒地回答:“这些技术是我们在山里试出来的!”或者“我们在山里就是这么做的!”每当听到这种回答,我们内心就会充满敬佩和骄傲——这就是中国的技术,还有疑问吗?

  核工业部于1988年4月被撤销,其原有的政府职能划入新组建的能源部,同时组建中国核工业总公司(中核总),负责管理核工业。在这种“翻牌”行政性总公司的体制下,各个既是法人又自负盈亏的基层单位反倒比在后来的集团体制下有更大的能动空间。这是诞生“华龙一号”原型的背景。

  2018年3月21日,中核集团福清核电6号机组完成反应堆穹顶吊装,这是国内第二台完成穹顶吊装的“华龙一号”核电机组。

  2018年1月28日,“华龙一号”全球首堆、中核集团福清核电5号机组反应堆压力容器顺利吊装入堆。

  完成秦山二期设计任务以后,核动力院应中广核集团之邀为其岭澳二期工程准备设计方案(属于供应商和客户之间的关系)。核动力院当初参考大亚湾的法国M310堆型,在减少一个回路的要求下重新设计出了60万千瓦核岛系统(后来在CNP1000命名后被回溯命名为CNP600)。这个过程已经让核动力院掌握了压水堆系列化的设计原则。由此,核动力院提出了两套百万千瓦级的设计方案:一套就是后来被命名为CNP1000的方案,它采用3个标准回路的结构。这是一个“激进”方案——虽然仍然参考了法国M310反应堆(堆芯是157盒),但CNP1000的堆芯是重新设计的,采用177盒燃料组件(全世界独一无二),而且反应堆压力容器的尺寸更大。另一套方案基本上是沿袭M310的设计,只进行一些局部的技术改进——这个“保守”方案就是后来被称为“岭澳翻版”的CPR1000。

  核动力院力荐它所主动设计的“激进”方案,因为从技术上看,增加堆芯燃料组件可以提高反应堆的热功率和堆芯设计的热工余量(这些参数全部需要自己试验验证出来);无论在安全性上还是在运行经济性上,新的设计都有望比法国人的技术更进一步。此外,重新设计堆芯意味着拥有自主知识产权。不过,由于只有使用法国反应堆的经验,所以中广核倾向于保持大亚湾核电站的技术路线(风险小、培训方便等),决定采用CPR1000的方案(产权归中广核,但向核动力院付钱)。当时核动力院已经开始着手进行概念设计和试验准备的CNP1000方案设计也就被暂时搁置了。

  1999年,军工体制改革,继承了中核总主要“遗产”的中核集团挂牌成立(工程建设部分另成立中核建),接管了三家设计院[核动力院(一院)、二院、728院]。中核集团成立后,提出把CNP1000作为集团的自主品牌来发展,于是以行政手段重新分配任务,由三家设计院联合设计。这个做法曾经引起中核集团内部对于技术方案的争论,一院和二院联合提出了CNP1000(二院负责土建设计),728院则联合美国西屋公司提出了另外的设计方案。最后,中核集团确定一院和二院的CNP1000为集团的核电自主化方案。1999年年底,中核集团在九华山庄开会,正式对外推出CNP1000。

  中核集团力推自主核电技术本来是件好事,但它当时的做法却包含了一个战略意图,即把CNP1000当作统一全国的核电技术路线的手段。一直与核工业主管部门有矛盾的中广核集团对这种“一统天下”的意图极为敏感。为抵制中核集团,它坚决不同意采用改变堆芯设计的CNP1000方案,并针锋相对地提出了CPR1000方案(M310堆芯不变,其他修改18项)。2001年,中广核正式提议建设岭澳二期两台机组,但因中核集团领导提出异议而导致岭澳二期项目搁浅。被激怒的中广核集团反过来更加坚决地反对中核集团的CNP1000。当时,电力系统也想在核电发展方面有一定的发展权并且已经拥有若干核电厂址,在看出中核集团与中广核之间的意见分歧后,也不同意中核集团“一统天下”的思路。为了打破僵局,后来中核集团与中广核达成协议,双方共同支持岭澳二期采用CPR1000方案。此后,中核集团重新力推CNP1000方案,但不再主张统一技术路线,决定自己要建核电站。

  CNP1000后来还遭受了又一次原本无须承受的挫折。虽然CNP1000最初是核动力院提出的设计方案,但中核集团为了控制项目主导权,通过行政命令方式让原本没有CNP1000开发经验、甚至曾经反对过这一方案的728院成为CNP1000方案的总包院。728院长期以来采用的是美国的设计标准,拿到项目后便把原来二院设计的厂房布置推倒重来,这就大大拖延了核安全局审批的工作进程。这种情况给了引进路线以口实,以业内相争不下为理由,索性提出引进第三代核电、实现一步跨越的方针。

  历史有点“诡异”的是,恰恰是引进路线促成了自主技术路线的“自赎”。为引进AP1000而成立的国核技收编了728院,反倒使中核集团只能依靠核动力院,当然也意味着更深度地控制它。更重要的是,引进路线自上而下的强行推进和AP1000的步步踉跄,反倒使中核集团和中广核再度产生自主开发的动力和机会。于是,中核集团走出“CNP1000→CP1000→ACP1000”的发展路线,中广核集团走出“CPR1000→CPR1000 →ACPR1000 ” 的发展路线;最后,在国家能源局的要求下,两者“融合”成为“华龙一号”。本文没有涉及后来的研发,两个集团都做了很多新的工作,尤其中广核后来加强了自主的技术研发,一定也有许多自己的技术。

  但无论如何,这两条技术路线的系统架构和基本技术都源自中国核动力研究设计院。这个事实大概可以解释为什么两个集团的两条技术路线“融合”起来时并无技术上的困难。但故事还没完:核动力院设计百万千瓦级核电站的基础是秦山二期,而它能够“凭空”(指没有原型堆)设计出来秦山二期的基础是中国从开发核潜艇动力堆以来的能力积累。至此,“华龙一号”的血脉已经清晰可见。

  2015年5月,我国“华龙一号”全球首堆示范工程——福清核电5号机组开工建设。

  由于对核潜艇工程的高度保密(其程度甚至超过航天)、理解复杂技术的困难以及行政管理体制的不合理,核动力院的业绩一直鲜为人知,它也一直处于一种边缘地位。在中国至今仍未摆脱的大工程行政分包体制下,人们看到的只是处于行政等级上层的“总包”方,而看不见真正负责开发核心技术的组织。例如,秦山二期建成后,负责土木建筑的总包院技术负责人成为院士,而核动力院负责核岛系统设计的总师闵元佑⑨却当不上。

  在2006年6月,我们曾访谈闵总,他的手总是在抖——那是因开发秦山二期核反应堆承受巨大压力而落下的病根。今天,核潜艇艇体的设计师被媒体尊崇为中国的“核潜艇之父”,但为潜艇开发了核动力系统的人却依旧默默无闻(这是奇怪的,因为核潜艇之所以被称为核潜艇,就是因为潜艇的动力源是核反应堆)。在十几年前各行政主体纷争不断的阶段,核动力院曾经想走一条为所有客户供应核岛系统的市场化道路,结果是中核集团撤换了有独立见解的院长,予以惩戒。

  在“军转民”最困难的时期(1980年代至1990年代前期),到一院视察的国防科工委领导对所见所闻潸然泪下。回到北京后,他要求九院派人去一院学习。九院是谁?就是“两弹”元勋邓稼先带出来的团队——中国核武器研究设计院。让这样的单位向一院学习,可见核动力院的事迹有什么样的分量。根据2006年7月20日《环球时报》(第8版)的报道,印度从1991年开发核潜艇以来的15年间,花了100多亿美元,因为实在难以完成核动力装置的建造,不得不向俄罗斯租借核潜艇。相比之下,中国对核动力院前40年的全部投资还不及购买一个外国核电站的钱,而被饿得骨瘦嶙峋且经常受气的核动力院却为中国核海军贡献了关键技术、装备和中国自主发展核电的技术基础。也是在那个时期,到核动力院视察的国家科委主任宋健也流了泪,他在一院干部大会上说:“世世代代的中国人将不忘你们的伟大贡献,你们受委屈了!”

  今天重提往事,是因为伴随中国核动力成长的英雄主义和献身精神不可遗忘,何况这种精神恰恰符合技术开发的逻辑。事实上,改革不合理体制的技术逻辑和市场逻辑都可以说清楚,只不过本文不是地方。当我们十几年前访问时,核动力院的第三代总师队伍已经成长起来,整个技术团队也越来越变成以四川籍人员为主的状况。屈指一算,该院的第四代总师们今天也应该开始担纲。希望年轻一代继承前辈的精神,希望今天的中核集团领导们善待核动力院,也希望核动力院的领导们善待前辈。

  4

  尾声

  “华龙一号”的技术源头到底在哪里,本文已经解释清楚,虽然这个源头比一般人想象的更久远、更复杂。

  2018年2月20日,央视新闻频道播出一个探访四川909基地的节目,通过高星斗、吴观和等几位老人的回忆,非常简要地回顾了建造第一个陆上模式堆的历程。节目还提到,模式堆的厂房已经被拆除。数年前,年轻一代工程师们拆除屏蔽墙时,在铅块底下发现了一句字迹模糊的话:“孩子们,辛苦了。”不知道是谁写的。一位出生在夹江的后辈工程师说:“看得哈哈大笑,老一辈可能知道我们要干这个活,提前给我们写下这句话。”

  前辈们当然知道这些设施在完成服役后会被拆除,也许他们当时建得太牢固,所以幽默地留给“孩子们”这句话。我们普通人可能以为,只要建起核设施就算有核能力了。其实不然,只有能把退役的核设施安全地拆除并处理掉核废料,即完成核设施的全部生命周期,一个国家才算真正拥有核能力。中国第一代核潜艇已经退役,而核动力院也已经以自己的整套退役技术,安全、干净地处理完相应的所有核设施。从这个意义上讲,前辈的话其实也是对“孩子们”的嘱托。

  标记为144号屏蔽墙铅块格中的“孩子们,辛苦了”

  “孩子们”也没有忘记父辈。我们引用一位当年被父母从北京带到909基地的人在回忆童年往事时写下的一段话:

  35年后,我已有了自己的孩子。回想初到基地的时光,心中却总有一种莫名的感伤。是的,当我被爸爸牵着手,踏上这块土地的时候,我的命运在懵懂中已完全被改变了,这里成了我的第二故乡。我的父辈们,当年一腔热血,来到这片“天无三日晴,地无三尺平”的基地,为的是“三线建设”,为的是让毛主席他老人家睡好觉。他们似乎没有想过孩子的未来,而我们也就在他们的忽略中,在这闭塞又单纯的环境下长大了。回想起我们的成长,回想起我们基地的变化,我甚至无法理解他们当时那义无反顾的举动。但我不能不从心底里敬重我的父辈们——那些为我国核动力事业发展“献了青春献终身,献了终身献子孙”的老知识分子、老工人……

  让我们记住本文在讲述中国核动力工业史时提到的那些名字,虽然我们应该记住更多的名字。他们以及领导了他们的开国元帅和将领们,才是传说中的“中国核潜艇之父”——不是一两个人,而是一个群体。他们也是中国核电技术的奠基人。

  在网络上刊出的上述央视报道的文字版下方,有一个网友是这样留言的:“没什么可骄傲的;尤其是改革开放给我们带来多少国外先进技术。自力更生,其实就是解决有没有的问题。但是,是否先进,就一定不是。”

  如果他是真心这样想的,那么就有道理可讲。改革开放以来,中国没有白白得到过任何一项“国外先进技术”,不仅要付出,有时甚至是要付出巨大的代价,而且不同工业或企业引进技术的效果经常呈现天壤之别(拿至今还以组装外国品牌为主的汽车工业对比一下核电,就可以明白其含义)。引进效果迥异的原因正是本文在证明的逻辑:技术引进的效果取决于中国工业的“吸收能力”,而“吸收能力”的来源是自主开发;没有自主开发或自主开发努力不足的工业或企业,不是被外国企业控制,就是干脆灭亡。因此,中国今天能够走多远,是因为昨天付出了多大的努力;中国明天能够走多远,也取决于今天付出多少努力。至于以为躺着不动就能从天上掉“馅儿饼”,那是痴心妄想。

  这就是中国核动力院的历史所证明的道理。为什么当引进路线不能兑现自己的承诺时,中国的核电发展没有踉跄,反而更好?为什么当美国要制裁中国核动力工业时,中国只是轻蔑地“呸”了一声?原因就是中国有那样一支队伍。用不着怀疑:如果中国的航空母舰将来成为核动力的,那么其核动力系统也只能由继承前辈精神的那支队伍干出来。而且,他们一定干得出来。

  还是在上述央视播出的节目中,曾经亲手参与建造中国第一个核潜艇陆上模式堆的黄士鉴(时年79岁)⑩在回顾历史时,面对记者的镜头淡然地说:“我们干了一件事,当年就是这么默默无闻,现在回过头来又觉得它惊天动地,走过来了,而已。”

  图为时年79岁的黄士鉴。

  面对这样的精神,核动力院的历史已经成为一种超越某种具体技术成就的符号,象征着中国今天力量的来源以及明天必须坚持的方向。

  永远的“909基地”,永远的“核一院”,永远的中国核动力研究设计院。

  注释:

  ①孟戈非,男,1920年出生于山东济南市。1938年参加抗日战争并加入中国共产党,抗战胜利后进入东北。1953年起任长春第一汽车制造厂生产主任。1958年年末被调到二机部,以原子能所副所长的身份直接领导了中国核潜艇动力装置研发团队,后任二机部科技局副局长等职务。1960年代前半期,他在建立核动力研究机构的问题上与二机部领导发生分歧,“文革”中遭受迫害,没有再参加后来的潜艇动力堆工程。“文革”后,他在中国科学院工作。赵仁恺在为孟戈非的书(2002)写的序言中说:“我认为当时孟戈非同志高瞻远瞩,从全局出发,高度负责地向有关领导提出核动力的研究设计开发应该统筹规划,远近结合,建设一个配套的、具有赶超条件的核动力研究设计基地的指导思想是正确的,提出的规划建议是有意义的。可惜由于当时意见分歧,再加上接踵而来的‘文化大革命’,一片红心,多少辛苦,在翘望中与委屈中不了了之。”孟戈非大约在2010—2011年期间去世。

  ②赵仁恺(1923年2月16日—2010年7月29日),汉族,江苏省南京市人,1946年毕业于国立中央大学机械系。1958年9月加入核潜艇动力装置研发团队,被任命为设计组组长;1961年年底调任研究和建造某生产堆(为核武器生产燃料)的技术负责人;1965年再度回到核潜艇队伍;1966年初冬率设计团队赴909基地,以技术负责人之一的身份参与了第一个核潜艇陆上模式堆的建造全过程。曾任中国核动力研究设计院副院长兼总工程师。赵仁恺是中国核动力装置的第一位总设计师,两院院士,为中国的核动力事业做出了杰出的贡献。

  ③李乐福是核潜艇动力装置研发团队的早期领导人之一。但我们无法查到关于他的信息,只知道他因为身体不好去世较早。实际上,由于核潜艇项目高度保密,所以许多参与者的信息都无从查到——他们确实是默默地为国奉献。

  ④彭士禄,1925年11月出生,男,汉族,广东省海丰县人,是中共早期烈士、农民运动领袖彭湃之子。1956年毕业于莫斯科化工机械学院,后又在莫斯科动力学院核动力专业进修,1958年回国。1959年加入核潜艇动力装置研发团队,全程参与了第一个核潜艇陆上模式堆的建造过程,后任反应堆工程的技术总负责人和现场指挥。陆上模式堆建成后,年轻气盛的彭士禄因对海军把909基地退还给二机部不满,于1971年率一部分人到国防科工委七院在武汉的一个单位单独成立核动力堆设计机构,后与719所合并(孟戈非,2002:337、361-364)。1980年代,彭士禄回归核工业系统。1994年,他当选为中国工程院院士。

  ⑤《往昔岁月》(中国核动力研究设计院,2006:68)提供了邹心银的一份“官方”简历:男,汉族,1934年8月出生,湖北宜昌人。1963年从北京电力学院热工专业毕业,先后在水电部电力学院、北京715所、核动力院二所等单位工作。1965年4月加入中国共产党。1970年在某工程建设中荣立三等功。多次获“先进工作者”“优秀共产党员”称号。1982年8月因病去世。(48岁“因病去世”是什么含义,我们都明白。)

  ⑥周圣洋,男,曾在哈尔滨军事工程学院海军工程系学习进修;1960年被海军任命为核潜艇总体设计分组负责人,后来在机构变动中加入反应堆的开发团队,曾任715所的行政领导,并在夹江参与了建造陆上模式堆的全过程;1981年起任中国核动力院院长;1982年12月被调到上海担任728院院长;1987年因病离休;1993年3月在上海病逝,享年67岁。

  ⑦钱积惠是上海人,1959年从哈尔滨工业大学热工专业毕业,1968年调到909基地。1984年中国加入国际原子能机构后,他被派到维也纳做了3年的技术外交官;1987年回国后,他走上核动力院的领导岗位,1989年8月被中核总任命为核动力院院长。在担任院长期间,他对管人、管钱不感兴趣,总是从战略角度看问题,对赢得中央支持、挽救核动力院作出巨大贡献。在核动力院的历史上,他是以一位“内战外行、外战内行”的院长而著称。1992—2002年,他任国际原子能机构副总干事长。退休回国后,他落户成都,选择永远守候核动力院。21世纪初年,钱积惠为自主发展核电奔走呼号,被引进路线的官员斥之为中国核电界反对引进的“极端分子”。

  ⑧任和,1983年5月接替周圣洋出任核动力院院长,1988年退休,1995年2月在成都病逝,享年65岁。

  ⑨闵元佑,男,1939年5月出生,上海市人。1963年毕业于哈尔滨工业大学反应堆工程专业,全程参加了核潜艇陆上模式堆一回路主系统的设计、安装与调试。1984年起任核动力院设计部副主任及驻金山石化总厂设计队副队长,负责45万千瓦金山石化核热电站的设计工作。曾负责新型核潜艇动力装置方案的设计和研究,参加和负责60万、90万千瓦及小型核电站的方案论证。1992年起任秦山核电站二期工程副总设计师及反应堆和主冷却剂系统总设计师。2018年7月在成都去世。

  ⑨黄士鉴就是前述1970年8月30日在现场计算核实196堆达到满功率的那位工程师。根据不完整信息,他从上海交通大学毕业,1960年代初期在715所工作,1969年从北京来到909基地,曾任核动力院总工程师。

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本文来源:新浪军事 作者:瞭望智库 责任编辑:点点

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