来源:中国科学报
“华龙一号”示范工程福清核电5号、6号机组。过东海/摄
核能工业是一种怎样的存在?
15年前,22岁的陕北女孩曹宇华刚走出大学校园,那时的她只知道,这项事业关乎国家安全与国民经济。
过去很长一段时间内,我国的核能事业有一句响亮的口号——“干惊天动地事,做隐姓埋名人”,年轻的“核三代”们,能否继承衣钵、续写辉煌?
曹宇华选择接过核能事业的“接力棒”,跨越近2000公里,来到东南沿海。在这里,她成为国之重器“华龙一号”的首位女高级操纵员。她在这里立业成家、生儿育女,与许多的前辈和同辈人一道,许万家灯火,见证中国核能事业新的艰苦与荣耀。
“操纵”国之重器“华龙一号”
从福州市区沿着高速一路向南,是一片蔚蓝海域。这里长年可以看到绿树、沙滩、海鸥,以及我国完全自主研发的第三代核电技术“华龙一号”全球首堆工程。
“华龙一号”模拟机房是培养“华龙一号”操纵员的地方,和全球首堆5号机组的主控室按照一比一比例设计。核电站操纵员是核电站的安全守护者,培养一名核电厂操纵员的成本相当于和成年人体重差不多的黄金价格,所以,操纵员又被称为“黄金人”。曹宇华现在是一名操纵人员模拟机培训教员,致力于培养优秀的“华龙一号”“黄金人”。
操纵人员工作站是“华龙一号”的“大脑”,工作站的屏幕里有核电机组300多个系统的控制与监视,密密麻麻的参数与符号代表着反应堆是否启动、装置运行是否正常安全,以及电力是否传输到了千家万户。
曹宇华是这个“大脑”的“指挥官”。向记者介绍工作时,她的眼睛里瞬间有了光,一口浓郁的陕北口音,流露着自信与自豪。
2008年,22岁的曹宇华第一次来到这里,当时的景致远不如今日壮观。福清核电还在土建、安装阶段,她被安排在田湾核电站参加了32个月的操纵员培训,并通过了VVER堆型操纵员资格考试。
成为“黄金人”非常不易,成为女“黄金人”更不易。有人说,在时间长度上,操纵员培训相当于攻读了一个博士学位。
操纵员选拔、培训周期很长,他们要学习40多门课程,内容涵盖核电站的基础理论知识、主控室的实操培训等,大概经过上百次考核并通过之后,才能进行操纵员最终的考试。而不同的堆型,培训考核内容完全不同。
“核安全高于一切,操纵员必须有过硬的本领。”曹宇华告诉《中国科学报》。
机会来了。2018年,“华龙一号”全球首堆示范工程——中核集团福清核电5号机组正在建设中,曹宇华入选“华龙一号”首批操纵员培训人员名单。她白天参加培训,晚上加班编制、完善技术文件,处理日常事务。
2019年6月,曹宇华通过了“华龙一号”高级操纵员考试,成为“华龙一号”首位女“黄金人”。
推倒重来的“涅槃”
从“华龙一号”向西,2000公里外的大山深处,是“华龙一号”重要的科研基地之一、老一辈核工业人朝乾夕惕的九〇九基地。
这里四面环山、丛林茂密,复古的红砖,陈旧的筒子楼,房间里摆放着的手摇计算机、算盘和木尺,书架上已有霉味的泛黄旧书,无一不在讲述它们所见证的历史。
彭士禄和赵仁恺两位“老总”曾经住在办公楼不远处。他们是邻居,住在用石头和泥巴垒建的低矮平房里,屋内是破旧的木板床、掉皮的墙壁、漏风的窗户……
就在这样的环境中,老一辈核工业人发出了中国第一度核电。
1996年,秦山二期设计任务完成,现场顺利开工。中国核动力研究设计院(以下简称核动力院)原院长张森如却突然召集了10多名年轻技术骨干回到九〇九基地,针对中国百万千瓦核电技术开展封闭式研讨。
为什么一定要有百万千瓦核电技术?
“华龙一号”副总设计师刘昌文记得,20多年前的成都,一到冬天枯水期就限电,城市里到处黑漆漆一片。着眼于满足国家电力需求、能源结构调整和核电大规模发展的需要,还是要走自己的路,发展更大规模的电力。
买外国的不行吗?
在2007年以前,大型核电站的蒸汽发生器的设计技术及知识产权都掌握在少数几家外国公司手中。国内百万千瓦级核电站的蒸汽发生器均由外国公司负责设计,技术转让条件苛刻,价格昂贵。
从小长在核电厂大院的邵亦武见过父辈们“看脸色”的现场,“外国技术人员在现场服务时藏着掖着,核工业人一定要自立自强”。
要突破技术瓶颈,促进中国核电产业转型升级,就必须进行自主创新,掌握关键技术。
那次讨论决定了中国核电自主化的技术方向,为“华龙一号”的诞生埋下了“种子”。
当年,核动力院启动了自主百万千瓦核电技术的研发攻关工作,提出了相关方案。经过14年的埋头攻关,2010年底,中国核能行业协会组织全国专家审查方案,与会专家认为,方案解决了中国自主百万千瓦核电技术从无到有的问题,是一项重大突破。
2011年3月8日,天气晴朗,福清现场的10多台挖掘机已经就位,发出的轰隆声似乎要盖过海浪声。第三天,巨大深坑已显现,当人们干得热火朝天时,日本福岛核事故使世界哗然。
之后,我国提出“按照全球最高安全要求新建核电项目,新建核电机组必须符合三代安全标准”。
“武装到牙齿”的安全保障
全球最高安全要求意味着什么?
“中国核电厂绝不会发生类似福岛核事故的事件。”刘昌文告诉《中国科学报》,“华龙一号”的安全性已经达到了全球最高标准,在安全保障上已经“武装到牙齿”了。
在设计上,“华龙一号”最突出的特点是能动系统与非能动系统结合。所谓“能动”,即靠电驱动安全系统,保障核电站运行,这是全世界几乎所有核电堆芯的主要系统。
而有了非能动的加持,一旦发生断电、停堆等极端情况,堆芯依靠重力、温差和压缩空气等自然力来驱动安全系统,通过蒸发、冷凝、对流、自然循环等自然过程带走热量,让亟待释放的堆芯余热引起的高温及时“刹车”。
“非能动系统使核电站有了72小时的自动‘窗口期’,一旦发生意外事故,‘华龙一号’72小时内不需要外部干预,依靠非能动手段就可以将堆芯的热量导出,保证机组安全。”刘昌文说。
同为“华龙一号”首批高级操纵员的李宗霖告诉《中国科学报》,堆芯熔化概率,即导致反应堆堆芯严重损坏并熔化的严重事故的发生概率,是一个重要指标。“华龙一号”三代核电技术的堆芯熔化概率是十的负六次方,大量放射性释放概率小于十的负七次方,也就是千万分之一的概率。
此外,“华龙一号”拥有双层安全壳,可以抵御大飞机的撞击,抗9级地震。
2020年11月27日,“华龙一号”全球首堆——中核集团福清核电5号机组首次并网成功。2021年1月30日、2022年3月25日,福清核电5号、6号机组分别投入商业运营,“华龙一号”全球首堆示范工程全面建成。
今年5月5日,“华龙一号”全球首堆示范工程正式通过竣工验收,充分证明了其技术的安全性、先进性、成熟性。
中国三代核电走出国门
曹宇华的前辈朱晓斌再有1年半就要退休了。
朱晓斌很自豪,在即将退休的时候,能看到“华龙一号”走向全国、走出国门。
中国第三代核电技术完成了“从0到1”的蜕变,接下来,如何遍地开花,输送清洁低碳、安全高效的能源服务千家万户,是“华龙一号”的新使命。
距离福清不远的福建漳州核电现场塔吊林立,面朝大海的灰色“城堡”即将拔地而起,这是“华龙一号”首个批量化建设的工程。1号、2号机组预计分别在2024年和2025年建成并投入商用。
2021年3月和4月,“华龙一号”海外首堆——巴基斯坦卡拉奇2号机组与3号机组相继并网成功,这是中国自主三代核电“华龙一号”海外建设的重大里程碑。
授人以鱼不如授人以渔。作为曾到海外接受培训的“黄金人”,朱晓斌和同事成为了海外操纵员的培训教员,他们高质量完成了巴方2号和3号机组首批1500余名运维人员的百万千瓦机组堆型培训工作,并承担起联合调试和试运行的管理工作。
“国际核电市场的竞争非常激烈。”秦山核电党委书记吴炳泉说,“而我们的一大优势,在于我们有着强大的队伍,这是助力‘华龙一号’走出去的重要支撑。”
我国已成为继美、俄、法等国家之后掌握自主三代核电技术的国家,实现了从引进到出口、从跟跑到并跑的跨越。
“华龙一号”的海外需求越发旺盛。2021年,曹宇华接到了新任务,组织开发对外“华龙一号模拟机培训介绍”课程,拍摄全英文视频7小时,助力“华龙一号”“走出去”……