口述：原核工業(yè)部常務副部長、現(xiàn)任國家核電技術公司專家委員會主任 陳肇博
三代核電自主化過程中，我國制造業(yè)屢創(chuàng)奇跡
2013年6月10日，中國核自儀公司與美國馬丁公司在美國華盛頓簽署協(xié)議，聯(lián)合開發(fā)新一代核反應堆安全級數(shù)字化儀控系統(tǒng)。
AP1000的自主化還留下一個“尾巴”，那就是數(shù)字化儀控技術。在AP1000的技術轉讓中，數(shù)字化儀控技術不在轉讓之列，西屋公司的理由是該技術產(chǎn)權不在西屋公司。實際上，西屋公司早先自己開發(fā)了數(shù)字化儀控技術，但后來將這一技術賣給了ABB公司。我們也曾要求ABB公司轉讓這項技術，但他們不同意。不僅是美國公司，當時歐洲公司的數(shù)字化儀控技術也不轉讓。這就逼著中國自己開發(fā)這項技術。
與馬丁公司合作開發(fā)數(shù)字化儀控
世界上大部分核電站的自動保護和控制系統(tǒng)都是老一代“模擬式”的，因為大部分核電站是上個世紀七八十年代建設的，那個時候數(shù)字技術剛開始發(fā)展。但本世紀以來，數(shù)字化儀控技術發(fā)展很快，許多大型的石化企業(yè)、冶金企業(yè)和燃煤電站都采用了數(shù)字化儀控。國外只有少數(shù)較新的核電站，如法國的N4核電站采用了數(shù)字化儀控系統(tǒng)，也有個別二代核電站把模擬式儀控改造為數(shù)字化儀控。所有三代核電站都采用了數(shù)字化儀控。這是一項高端技術，當年法國N4核電站采用數(shù)字化儀控遇到很大困難，為此，核電站還拖延了兩年工期。
在中國，當時只有田灣核電站使用了西門子公司提供的數(shù)字化儀控系統(tǒng)。在田灣核電站的調試和運營中，我們感到數(shù)字化儀控技術對核電站的確非常有用，使操作簡化、準確，防止了假信號和減少了誤操作，提高了機組負荷因子和安全性。
如果中國不能實現(xiàn)儀控技術的自主化，那么未來只能購買美國或歐洲的儀控系統(tǒng)，這對即將要建設一大批核電站的中國來講，將付出很高的代價。當時，我們在與歐美公司接觸時，他們對儀控系統(tǒng)要價已非常高，兩個機組儀控系統(tǒng)的價格高達兩三億美元。其實，這套系統(tǒng)的硬件，包括各種測試儀表、壓力計、溫度計、各種控制柜、計算機等都很便宜的，總價值就幾千萬美元，但真正值錢的就是軟件。因為數(shù)字化儀控系統(tǒng)的軟件開發(fā)投入較大，擁有很多的專利，所以一旦向中國轉讓了技術，他們就不再可能靠賣數(shù)字化儀控而獲取高額利潤了。
正在我們?yōu)殡y的時候，出現(xiàn)一個機遇。美國的軍工制造企業(yè)——洛克希德·馬丁公司（下稱“馬丁公司”）希望利用他們掌握的FPGA技術進入核電領域，在數(shù)字化儀控方面參與國際競爭。但他們沒有搞過民用核電站的儀控，尚沒有美國核安全部門（NRC）發(fā)給的許可證。他們需要找到一個具體的項目來設計出用于核電的儀控系統(tǒng)，并取得NRC的許可證。當時中國的核電發(fā)展勢頭很好，他們就到中國尋找合作機會。馬丁公司選擇了與國家核電下屬的國核自儀公司進行合作。
在國家核電成立之初，我們就成立了一家公司，叫國核自儀系統(tǒng)工程公司（下稱“國核自儀”），其主要任務就是開發(fā)核電站的數(shù)字化儀控。這是國家核電和上海自動化儀表公司合資成立的公司，該公司主要負責數(shù)字化儀控系統(tǒng)的軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成、現(xiàn)場安裝、調試、售后服務等工作，而數(shù)字化儀表等設備硬件將在上海自動化儀表公司的工廠進行生產(chǎn)。
國核自儀的總經(jīng)理是原田灣核電站的副總工程師，姓邱。之前，我在江蘇核電公司任董事長時將他從上海核工程研究設計院聘請到田灣核電站，他參與了江蘇核電公司引入俄羅斯技術的談判。俄方推薦采用德國先進的數(shù)字化儀控系統(tǒng)，他作為田灣核電站儀控負責人，從與西門子公司談判開始，參加了這套國內(nèi)核電站第一次采用的數(shù)字化儀控系統(tǒng)設計、制造、安裝、調試直到投入運行的全過程。他精通業(yè)務，工作勤奮，外語好，得到俄方領導和西門子公司的尊重和表揚，他的團隊曾用詳實的數(shù)據(jù)駁回了西門子公司索賠1800萬歐元的無理要求，捍衛(wèi)了我方利益。田灣工程完工后他回到上海核工程研究設計院。國家核電成立之后，將他從上海核工程研究設計院抽調出來組建國核自儀。
經(jīng)過幾年的艱苦創(chuàng)業(yè)，目前國核自儀已有員工300多人，與馬丁公司的合作順利進行。目前有20人在美國馬丁公司的核電儀控基地與美方人員一起進行科研開發(fā)。現(xiàn)已建成核島保護系統(tǒng)的平臺（NuPAC），預計今年10月份完成獨立驗證與確認，可望于明年通過美國核安全監(jiān)管部門（NRC）的通用性審評和批準。核電站控制平臺（NuCON）已實現(xiàn)其基本功能，正進行平臺軟件的測試和修改工作，并已與兩家燃煤電廠簽訂合同，提供實驗性數(shù)字化儀控設備，并已發(fā)貨。CAP1400數(shù)字化儀控工程樣機預計于2015年內(nèi)建成。
總之，數(shù)字化儀控這個難點正在逐步攻克，具有自主知識產(chǎn)權的CAP1400將包含具有自主知識產(chǎn)權的數(shù)字化儀控。根據(jù)與馬丁公司簽訂的合同，雙方對NuPAC都具有完全知識產(chǎn)權。至于NuCON平臺，則完全由中方開發(fā)，擁有自主知識產(chǎn)權。
馬丁公司對FPGA（可編程控制器）掌握得很好，它的特點是將部分軟件固化到硬件中，防止黑客攻擊。這比AP1000采用的技術更先進。
2012年10月，國內(nèi)制造首臺AP1000蒸汽發(fā)生器支撐板安裝完成并開始換熱管的穿管過程。
設備國產(chǎn)化中的多個“世界第一”
在AP1000設備國產(chǎn)化過程中，還有三件事值得一提。
一是AP1000獨有的鋼制安全殼（CV），這是直徑40米、高65米、厚4厘米的特種鋼制成的龐大的核安全二級的容器，是非能動安全系統(tǒng)的一個重要組成部分。這個龐然大物在過去的核電站中是沒有的，也沒有工廠制造過。
西屋認為中國不具備制造這個容器的條件，推薦由意大利的Ansaldo公司制造。實際上Ansaldo公司過去也從來未制造過這種容器，對它也是第一次。既然過去誰也沒做過，我們中國是否有能力自己做？這個問題被尖銳地提了出來。當時中核建23公司分析研究西屋提出的技術要求后，提出我們可以按美國的設計和技術要求，自己制造。于是國家核電與中核建23公司建立了股份制的海陽核設備工廠，承擔起自己制造CV容器和核電站各種模塊的任務。
根據(jù)美方的技術要求，我們先后請寶鋼和鞍鋼都生產(chǎn)出來制造CV容器的特種鋼板，經(jīng)過兩年多的努力，我們制造出并在核電站現(xiàn)場拼裝焊接成功了世界第一個CV容器，其總成本差不多相當于Ansaldo公司報價的一半，也沒有什么技術轉讓，反而形成了一系列中方的專利。
第二個是主管道。二代核電站的主管道都是由多節(jié)鍛件在現(xiàn)場焊接而成，而AP1000要求主管道作為一個整體鍛造成形，沒有焊縫，并有適度彎曲，而且還要在管中部壓出一個環(huán)形接口，以備與波形管相連接。這樣的主管道進一步提高了安全性和可靠性，但工藝十分復雜。世界上沒有廠家做過。外方報了天價。當我們把這個消息告知機械行業(yè)各廠家后，有8家企業(yè)組成5個團隊要求開展主管道研制。經(jīng)過整整兩年的艱苦努力，由431、煙臺努瑪爾、鞍鋼重機、川化機組成的431團隊，以及二重、吉林中意三家都成功地完成了AP1000特殊主管道的研制，得到了國家核安全局的認可，獲得依托項目供貨合同，依托項目兩個1號機組已經(jīng)完成主管道安裝，2號機已開始安裝。其價格只有外國廠家報價的三分之一，我們?nèi)〉昧艘慌鷮＠?
第三是安全殼內(nèi)用的特殊電纜。這種電纜要耐高溫、耐輻射、經(jīng)得住高溫熱水浸泡，而且不含鹵族元素（氯、氟等），當發(fā)生管道破裂和反應堆損壞時，電纜能在相當長時間內(nèi)不損壞。這種特殊要求的電纜世界各國都沒有生產(chǎn)過，沒有任何廠家愿意提供。上海的民營企業(yè)上上電纜廠接過這一艱巨的試制任務，經(jīng)過近兩年的努力，做了各種嚴酷條件下的考驗和試驗，生產(chǎn)出了完全合格的產(chǎn)品，并取得了專利，為我國今后CAP1400自主化批量生產(chǎn)解決了一大難題。
類似的例子還有不少。在三代核電自主化過程中，我們中國制造業(yè)充滿信心，攻關陷陣，創(chuàng)造了一系列奇跡，推動我國制造業(yè)在技術和管理上達到一個新高度。這不僅為我國核電自主化建設，也為核電走出去參加國際市場競爭，奠定了堅實基礎。
結束語
黨中央、國務院在本世紀初決策引進先進的三代核電技術，為我國核電在高水平技術上發(fā)展奠定基礎，同時爭取了時間，搶占了世界新一輪核電發(fā)展的先機。展望未來，我們無比興奮。今年是在福島核事故以后我國重新啟動核電建設的一年，其特點是將開始建設一批三代機型核電站，主要是CAP1000和CAP1400。今后會逐年加速，向著核電大國和核電強國的目標快速前進。一個龐大而嶄新的高科技清潔能源產(chǎn)業(yè)，將成為我國可持續(xù)發(fā)展和改善環(huán)境的利器，對實現(xiàn)偉大的中國夢將做出重大貢獻。
