邢繼：“華龍一號”是安全標準最高的核電站
本報記者 鄭蔚
“11月27日，我國自主三代核電‘華龍一號’全球首堆——中核集團福清核電5號機組首次并網成功。這在核電站建設進程中是一個重大節點。”中核集團首席專家、“華龍一號”總設計師、中國核電工程有限公司總工程師邢繼昨天告訴記者。
9月4日下午，生態環境部在京向中核集團福建福清核電有限公司頒發福清核電5號機組運行許可證。當天下午，福清核電5號機組首爐燃料裝載正式開始。很快，總計177組燃料組件順利入堆，標志著該機組進入主系統帶核調試階段。
邢繼說：“我們將在今年年底前完成核反應堆滿負荷168小時運行試驗。通過‘168大考’，福清5號機組才能完美交付運行。”
“華龍一號”的成功研制，將使我國成為繼美、法、俄之后又一個具有獨立自主知識產權的三代核電技術的國家。“‘華龍一號’將是世界上安全標準最高的核電站之一。”邢繼說。
11月24日，邢繼獲“全國勞動模范”稱號。
“我們正簽核電協議，福島核電事故發生了”
邢繼對2011年3月11日這一天的記憶特別深刻。
他說，這是所有核電行業從業人員都忘不了的一天。這一天，改寫了全世界關于核電安全的標準。
那天下午，日本時間14時46分，日本遭遇了里氏9.0級大地震。地震發生時，福島第一核電廠6臺機組中的1、2、3號機組正運行發電，4、5、6號機組在停堆檢修。地震導致核電廠所有的廠外供電喪失，3個正在運行的反應堆自動停堆。按設計要求，廠內應急柴油發電機自動啟動，一切尚在可控狀態。
但地震發生46分鐘后，令人恐怖的災難發生了：地震引發的海嘯卷起了超過14米的海浪，抵達日本東北海岸。海嘯以不可抵擋之勢淹沒了福島第一核電廠按照防護最大5.5米海浪建造的防御設施，涌入的海水侵襲了所有的核電機組。應急柴油發電機電源、直流供電系統均遭遇滅頂之災，核電廠頃刻之間喪失了所有的交直流電源。
“福島第一核電廠被海嘯襲擊的當天，我正在北京參加引進美國西屋公司AP1000核電技術的簽約儀式。正在簽約時，得知日本發生大地震的消息。簽約現場都是我們核電行業的人，立即就開始擔心日本核電站的安危。當時還不知道地震引發的海嘯究竟有多嚴重、造成的危害有多大，于是大家就不斷打電話了解相關信息，非常急切地想知道當地核電廠的受災情況。”邢繼回憶說。
而福島正無法抗拒地走向恐怖的深淵：由于電力完全喪失，外部救援無法實施，1、2、3、4號機組的堆芯迅速升溫，鋯金屬包殼在高溫下與水作用產生了大量氫氣。次日下午3時36分，1號機組燃料廠房發生氫氣爆炸；14日11時01分，3號機組燃料廠房又發生氫氣爆炸；15日6時，4號機組燃料廠房發生氫氣爆炸，大量放射性物質向周邊泄漏。
“福島核事故從核電站斷電斷水導致堆芯熔毀，再到鋯-水反應引發氫氣爆炸，每一步的惡化都沒有超出人們的認識和預計，再現和印證了人們對嚴重核事故后惡化現象的認知。”邢繼說，“它也再次印證了墨菲定律，那些我們原先認為概率很低的事故，似乎不可能發生的事故，依然有可能發生。”
福島核事故舉世震驚，全球原本高速發展的核電快車幾乎同時被踩下了“剎車”。有的西方國家因此宣布從此不再發展核能。中國政府的反應是非常迅速的，3月16日，福島核事故還沒有消停，國務院就召開會議決定立即對我國核電站進行全面的安全檢查，同時全面審查在建核電廠，暫停審批新上核電項目。國家核安全局在下達的《福島核事故后核電廠改進行動通用技術要求》中，提出了更高的安全標準。
“當時，挫折感確實很大。為了CP1000核電項目，我們中核集團奮斗了十多年，已經通過了國家核安全局的嚴格審定，眼看具有三代特征的CP1000項目要正式開工，福清核電廠都已經準備給機組澆筑第一方混凝土了，突然項目被叫停。但即使在這樣的非常時刻，我始終認為中國需要核電，國家發展核電的大方向不會改變，改變的只是政府對核安全的要求更高了。”邢繼說，“我當時想的是如何盡快地把團隊從迷茫失落的氛圍中拉出來，按照國家提出的‘建造國際上安全標準最高的核電站’的要求，和同事們一起拿出安全標準更高的設計方案，這就是后來的‘華龍一號’。”
福島第一核電廠從技術等級來說，是第二代核電站，二代核電站的安全標準是必須考慮電站發生可能性較大的事故，這叫“設計基準事故”，而對可能性較低的“超設計基準事故”，只需在設計時適當考慮，而不是必須考慮。但第三代核電站的安全標準更高，必須考慮概率極低的“超設計基準事故”。
“福島核事故，確實讓整個核電行業警醒了很多。正是歷次核事故的慘痛教訓，讓行業不斷摸索核電怎么能更加安全的理論和方法。”邢繼說。
在2012年3月的核安全峰會上，中國政府宣布“在確保安全的基礎上高效發展核電”的核電發展戰略。中國核電人有了明確方向：我國仍將大力發展核電，但必須是 “更安全的核電”！
“能動+非能動”，打造獨特的“縱深防御”
“核電站設計師和火電站設計師最大的區別，就是我們設計時主要的關注點不是發電，而是如何確保核安全。因此，核電站作為投資密集型產業，它一半的投資是用在確保核安全上的。”邢繼說，“我們核電站最重要的一個安全理論叫‘縱深防御’，就是對可能的核事故層層設防，只要其中某一個層面能保證安全功能，就能確保核安全的可靠性，避免核事故發生。”
“華龍一號”最大的特征是“能動和非能動相結合的安全系統”，正是這一系統使它成為國際上安全標準最高的核電站之一。邢繼介紹說：“福島核電站的安全設計只有能動安全系統，它必須依靠電力來實現和保障安全；一旦失去電力，整個安全系統就癱瘓了。這種因為相同的原因而導致所有具有相同安全功能的系統全部喪失，我們稱之為‘共模故障’。所以我們設計核電站時，必須考慮什么情況可能會導致‘共模故障’，以及怎么防止‘共模故障’的發生。于是就提出了‘冗余設計’，就是只有一套交流電源不夠，還要有第二套交流電源，甚至2套直流電源備用；但如果備份電源離得很近，很可能同時被損壞，因此備份系統要保持足夠的距離，這叫‘實體隔離’。可一旦‘實體隔離’還不夠，所有能動型的交直流電源都喪失了，就必須有不依靠電力就能發揮安全作用的非能動安全措施，這叫‘多樣化原則’。”
何為“非能動系統”？就是不依賴電源，而是利用重力、溫差、密度差這樣的自然驅動力來實現流體的流動和傳熱等功能的設施。假如“華龍一號”機組遭遇停電事故，安全殼非能動熱量導出系統將會啟動，3個冷卻水箱總共裝有2700噸冷卻水，將作為安全殼內釋熱的最后的冷卻手段。當反應堆冷卻劑系統壓力降到一定數值時，水箱將自動向反應堆冷卻劑系統注入含硼水以保證堆芯的冷卻。
“‘華龍一號’在最主要的三道安全屏障上，都設置了‘能動+非能動’的安全系統。”邢繼說，“這三道安全屏障，從內到外，最里層的是核燃料芯塊的包殼，鈾235芯塊被金屬殼包裹，只要金屬管不破損，放射性物質就不會被泄漏；第二道屏障是一回路承壓邊界，它必須能承受高溫高壓。一回路的主要構件有反應堆、蒸汽發生器、主管道、主泵、穩壓器等等，通過蒸汽發生器把二回路的水加熱成蒸汽，從而驅動汽輪機發電。整個反應堆的一回路構成一個封閉系統，其承壓的邊界就是包容放射性物質的第二道屏障。”
“第三道屏障就是反應堆廠房的安全殼，它是一個預應力混凝土結構，可以承受前兩道屏障失控引發的高溫高壓，包容從前兩道安全屏障里泄漏的放射性物質。在安全殼的設計上，還考慮了應對各種自然災害和極端事件，所以設計成大容量的雙層安全殼，內殼是主安全殼，應對反應堆、一回路出現的問題；外殼是次安全殼，有1.8米厚，用來抵御外部突發事件的破壞力。比如，能抗住大飛機撞擊，甚至航油的燃燒，以及龍卷風、臺風的侵襲。內殼和外殼之間，還形成負壓，以保證即使內殼受損，放射性物質也不會從內殼中泄漏到環境中去。”
正是這三道實體屏障與其他安全系統的共同作用，構成了“華龍一號”的“縱深防御”體系。
“華龍一號”的運行經濟性也頗為出色。相比國內在運核電機組，“華龍一號”177組的堆芯設計，可將發電功率提高5%～10%，并可將換料周期從原來的12個月延長至18個月，大大降低了機組的運行成本。“華龍一號”整個核電機組的壽命，也從過去二代核電站的40年提高到了60年。
邢繼強調說：“核電站第三代和第二代的區別，發電效能提高尚在其次，主要是在安全性上。”
“華龍一號”綜合系統總設計師魏峰告訴記者，三代核電站的安全性明顯優于二代核電站：福島核電廠的安全等級是1×10-5，事故的概率是十萬分之一。而“華龍一號”堆芯的毀損概率為1×10-6，即百萬分之一；放射性物質外泄概率為1×10-7，即千萬分之一，要比福島核電廠低出2至3個數量級。
“華龍一號”的安全設計也區別于歐美一些第三代核電站。歐洲有的三代核電站只建了冗余的能動系統，而沒有設置非能動系統；美國的三代核電站是以非能動系統為主，只設了少量的能動系統，唯有 “華龍一號”在安全系統設計中兼顧了能動系統和非能動系統。
“至善至真，才是大國工匠的標準”
福清在福州的南翼，依山面海。
福清核電站向海而建。采用“華龍一號”技術建造的福清5號、6號機組的主廠房高達72米，外殼直徑為48米。遠遠望去，巍峨的穹頂或映著藍天白云，或襯著南海落日，氣勢十分壯觀。
在四川南充長大的邢繼，從小向往著大海。1983年高考時，老師建議擅長繪畫的他去考美院，從來不干預他興趣愛好的父母卻一致期望他去學理工科。
“家父是天津大學畢業的，家母畢業于北師大，都從事石油教育。他們這一代人，刻骨銘心的就是‘服從祖國需要’。記得家父說過，油田到哪里，油田學校就搬到哪里，我們的家也就搬到哪里。我們家先是到玉門，再到四川。實業報國，是我父母這代人心中根深蒂固的理念，所以他們一定要我學理工科。而我那時也特別喜歡國防軍工，所以高考填的志愿是哈爾濱船舶工程學院船舶工程專業，最后被該校核動力裝置專業錄取。”邢繼說。
哈爾濱船舶工程學院前身是哈軍工，首任校長是陳賡大將。邢繼入學報到當天，才知道學校的所有作息安排：起床、吃飯、上課、熄燈，都是吹軍號的。這讓渴望投入國防軍工事業的邢繼既興奮又好奇。當時，中國還沒有一座核電站，他所知的“核”也僅限于“中國有了原子彈”，對核工業可謂一無所知。踏進大學，核的神秘大門才漸漸向他打開，他不僅知道了核潛艇，而且還知道了世界上曾有國家對中國進行“核訛詐”。
“那時我們專業連統一的部編教材都沒有，教材全是學校老師自己編寫的。有位老教授叫杜澤，對核動力裝置特別有研究，我們非常敬佩他。”邢繼說，“我們的母校可以說影響了我的一生。毛主席曾給哈軍工題過‘工學’兩字，根據這兩字的內涵，后來形成了我們的校訓，‘大工至善，大學至真’。做工程的，必須至善至真。至善至真，才是大國工匠的標準啊。”
1987年，邢繼畢業后進入了核二院，開始了核電生涯。但當時國內只有秦山一期一座在建核電站，他只能去參與火電廠的設計。秦山二期上馬后，當時的總師倪武英指名調邢繼去參與秦山二期建設，“倪總特別嚴謹，是他教會了我怎么當總師。”邢繼說，“即使我當了總師之后，已退休的倪總依然給我寫信，告訴我作為總師要注意些什么。我特別感動。”
“作為總師，‘能動+非能動’的安全系統是不是您的創意？”記者問他。
“這不是我個人的創意，是我國幾代核電科研人員在學習和探索中逐漸形成的，是集體智慧的結晶。”邢繼坦誠地說，“從1999年起，中核集團就啟動了百萬千瓦級壓水堆核電廠的概念設計，最早提出了CNP1000，后來又發展為CP1000和ACP1000；同時，中廣核也自主研發了采用157組燃料組件的三代核電品牌ACRP1000。2013年4月，國家能源局主持召開了自主創新三代核電技術合作協調會，中核集團和中廣核同意將ACP1000和ACP1000+融合，聯合開發‘華龍一號’。”
2014年8月22日，國家能源局和國家核安全局聯合專家評審通過了‘華龍一號’總體技術方案。
2015年5月7日，中國自主三代核電技術 “華龍一號”首堆示范工程——中核集團福清核電站5號機組正式開工建設。計劃建設周期72個月，目前有望提前完成。制圖：邢千里
焦點解讀
自主創新是立足世界之本
文匯報：公眾最關心的還是核電站的安全，“華龍一號”怎么防止發生福島核電站類似的氫氣爆炸事故？
邢繼：在我們的多項“能動+非能動”安全措施中，有一個非能動安全殼消氫系統，裝了幾十臺非能動氫氣復合器。一旦發生事故，可以通過催化復合來消除氫氣，限制安全殼內的氫氣濃度在燃燒和爆炸限值以下。所以我們說不會發生氫氣爆炸事故，是有扎實措施的。而且由于我們的“能動+非能動”設計理念，“華龍一號”機組可滿足“事故后72小時電廠自治要求”。一旦發生事故，“能動+非能動”安全系統會運行，預防堆芯熔毀，保證壓力容器完整性，消除氫氣爆燃及爆炸風險。
文匯報：核能利用對我國經濟社會發展的重要意義是什么？為什么我國必須發展核電產業？
邢繼：中國已向世界做出了2030年二氧化碳排放達到峰值，非化石能源比重達到20%的莊嚴承諾。截至十二五末，我國能源消費結構中煤炭占比64%，非化石能源占比12%，其中核電僅為2%左右。能源結構的不合理導致環保問題日益突出，我國能源結構亟待調整。核電作為清潔能源和非化石能源的主力能源，在治理霧霾方面具有重要作用。一臺百萬千瓦核電機組與一般同等規模燃煤電廠相比，每年可減排二氧化碳約600萬噸，環保效應非常明顯。
核電產業是高科技戰略產業，是一個國家核心競爭力的重要體現和標志。“華龍一號”包含6萬多臺套設備，涉及設備供應商5300多家，對我國高端裝備制造業的整體轉型升級意義也十分重大。
文匯報：“華龍一號”走出去的情況如何？
邢繼：核電“走出去”已成為國家戰略。有了“華龍一號”，中國核電走出去將從“借船出海”走向“造船出海”，于國、于民、于能源發展，都意義重大。目前，中核集團已出口3臺“華龍一號”，有2臺已開工建設。據測算，我們每出口1臺核電機組相當于出口30萬輛汽車，能拉動裝備和設計超過百億元人民幣，全壽命周期超過千億元人民幣。
文匯報：“華龍一號”的成功，給了我們什么啟示？
邢繼：真正的核心技術只能靠我們自己創造。尤其在當前百年一遇的世界大變局下，沒有核心技術，就會受制于人。自主創新是立足世界之本，我們必須有這個底線思維。“華龍一號”獲得了743件專利、120項軟件著作權。我們團隊曾去法國一個上世紀70年代建設的實驗基地參觀，很震撼，他們的研究基地占據了整整一個山谷，山谷兩邊全是實驗裝置。正是因為他們在基礎研究上投入了大量的人力、物力和財力，核電技術世界領先。法國的能源消費中，核電已占70%。所以無論是基礎研究，還是重大項目研究，我們一定不能急功近利，更不能輕言放棄，必須目光長遠地穩扎穩打、步步推進。
從我們“華龍一號”的研發團隊來說，我認為6個字很重要：堅守、協同、奉獻。核電是最復雜的能源系統，我們堅守自主創新，永不放棄，才能“使命必達”。