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張祿慶

      2014年全國能源工作會議上，國家能源局長吳新雄提出“安全高效發展核電、適時啟動核電重點項目建設”后，又引起業內人士關于能不能開建AP1000新項目的討論。本文將分析國內已開建的4臺AP1000機組的現狀及存在問題，繼2009年、2011年后，第3次闡述筆者這期間一貫的觀點，即目前就新建AP1000機組為時仍然過早。當前工作的重中之重應是加強領導、全力以赴保證AP1000在建項目調試順利開展。

1. 未固化的設計施工文件并不成熟

      三門1號機組開工時， AP1000還只是個“概念股”，許多設計驗證試驗因經費困難未能開展。美國核管會（NRC）突出了一把政治，趕在中國招標不能再次延期的2005年底，匆忙批準了西屋公司遞交的設計控制文件（DCD）第15版，使之形式上具備了投標資質。但這版設計文件只適用于建在中國的AP1000。直到6年后的2011年底，NRC重新修正批準了多次升版后的第19版DCD文件，美國電力企業才獲準在本土建造AP1000機組。去年3月，美國兩個廠址上4臺機組開工后，因工程質量問題，造成工期拖延、預算大幅超支。美國國內其它擬建的AP1000項目均被業主撤銷或長期擱置。在世界核電市場上，AP1000也因報價太高、首批工程業績不佳等原因，曾多次參加國際招投標，除中國外毫無斬獲。2009年4月三門開工依照的設計文件實際上并不完全符合NRC最后批準的第19版，談不上成熟。

      三門開工時，美國已經30年沒有新建核電廠了。西屋公司應提供的施工圖數量遠遠趕不上施工現場的需要，窩工等圖成為常態。朝令夕改的設計，使得設計修改已逾2萬份。工期拖延兩年以上，已是不爭的事實。業主為此需多支付數十億貸款利息。如果按照2009年和2011年少數人的一再忽悠，真的在2011年建設一批AP1000機組，現在的損失將更加慘重。

2. AP1000總體性能有待調試與試運行實際驗證

      或許有人會認為，今后施工圖慢慢齊全了，就不會再拖期了。遺憾的是現實并不如此簡單。調試的目的是全面檢驗核電工程建設繼設計、設備制造、建筑安裝三階段的質量，確認核電廠功能滿足設計和使用要求，使得核電廠能在設計規定的運行工況下安全運行。經驗證明，調試是一項頭緒繁雜、耗時費力的系統工程。而AP1000機組的調試將更麻煩，因為目前發現的超大量的設計修改，只是在建安階段發現錯誤后趕工修改的。誰也無法擔保，這些修改在系統單獨調試和多系統聯調階段不會發現新問題。

      這種確實存在的風險源自于AP1000設計沒有得到完全的試驗驗證。AP600研發期間，西屋公司曾開展過許多非能動安全試驗研發工作，得到NRC的最終設計批準，但始終未能得到上工程的機會。AP1000增大單機功率，也因此產生一系列重要的非能動安全試驗驗證課題。由于缺乏資金支持，AP1000研發進展緩慢，主要進行了AP600原理試驗的理論拓展和程序計算，許多應該在大型臺架上進行的試驗研究并未完成甚至一直未開展，無法提交試驗結果來驗證AP1000的設計計算，更不用說提出設計修改了。在NRC審批設計文件19版和美國電廠建設運行聯合許可證（COL）申請時，核管會主席曾因此投了反對票。但是 NRC最終還是沒有堅持必須完成所有涉及驗證才能批準COL的原則，采納了西屋公司的建議，將涉及非能動安全功能設計的臺架試驗及需要時的設計修改，以及大型臺架的檢查、測試、分析、驗收標準（ITAAC）等工作，改為用中國首堆和首三堆的調試過程中的實堆測量結果替代。這樣不僅省去了由西屋公司自建大型試驗臺架的大筆資金，而且將臺架試驗驗證的全部風險轉嫁到中國商用核電廠上。中國首批商用核電廠調試階段的工程驗證，已不再是通常理解的設計確認，而轉變成為實實在在的設計開發，存在重新設計與安裝返工的風險。

      對西屋公司的動機，我們還可以從國核技隆重推出的林誠格先生專著——《非能動安全先進壓水堆核電技術》一書中，有關電廠調試的第20章20.3.1和20.3.2等節的敘述，領略到不能更直白的表述。只是需要提請注意，2010年該書出版時，NRC尚未做決定，林先生已經出書實際上認賬，至少中國的首三臺機組將用于AP1000的非能動性功能設計驗證與工藝檢測試驗。“周瑜打黃蓋，一個愿打，一個愿挨”，NRC干嘛不順水推舟呢？

      林先生在書中寫道，“超出AP600設計證書以外的、且不隨廠址不同而改變的、AP1000所要求的那些試驗僅在首堆和首三堆上進行。而這些試驗的目的是用于進一步確認符合AP1000設計特性的性能參數”。這類僅安排在首堆和首三堆做的試驗共有8項，涉及穩壓器波動管、不調硼負荷跟蹤，以及實現非能動安全功能的安全殼內置換料水箱、堆芯補水箱和整個自動降壓系統等重要系統設備部件，以便進行設計驗證。“一旦這些試驗已證實與非能動系統功能相一致,今后核電廠不需再做類似試驗。進行該類試驗會引起核1級設備,包括一回路設備的顯著的熱瞬態,因而宜加以適當限制”。但林先生沒好意思挑明，如果發現試驗結果與設計偏差超過限值，則必須對已安裝好的系統動手術修改，并重做驗證試驗。這樣的系統設計修改，原本應該在臺架試驗時解決掉，對于商用堆完全不存在這樣的風險。現在，中國的首批4臺AP1000就要撞大運了，而美國的后續電廠則將坐享其成、安然無事。中國花高價建設的首批商用核電廠就這樣糊里糊涂、不明不白地成了西屋技術的試驗田。可是，我們未能因此共享到一點點AP1000知識產權。我們不禁要問：這樣的技術轉讓協議保護了誰的利益？

3. 尚未打結的屏蔽式主泵研制

      最令人揪心的是俗稱為核電廠“心臟”的屏蔽式主泵，簡稱屏蔽泵原型樣機的研制。首先，我們來重溫一下2009年3月9日出版的新華社《瞭望東方》周刊刊登的國核技董事長接受該刊采訪，就批量推廣AP1000問題的講話實錄：“我覺得在這方面還得講究科學。在AP1000的技術當中，變化最大的就是泵，就是在以往全球核電站建設過程當中，都是采用的軸封泵，那么在三代核電當中采用的是更加先進的、終身免檢修的屏蔽電機泵。這種屏蔽泵目前美國EMD公司正在研制。我剛從美國回來，在西屋開完年會之后，我去匹茲堡在EMD待了一天時間，對整個泵的研制過程，做了一個檢查和評估，結論就是目前進展非常順利。第一臺泵要在今年的7月29號正式上臺架做實驗。所有工作都調整完之后，這臺泵要在這個臺架上滿負荷運行500小時。所謂滿負荷就是流量、壓力、溫度，要和平常運行的參數完全一樣，然后連續運行500小時這個泵如果沒有任何問題，就算實驗驗證通過了。這臺泵一過，我們這三代的AP1000在技術層面上的問題就解決了，我認為就可以啟動中國后批AP1000建設的項目”。

      這里董事長傳達出幾個非常重要的信息：① 以前的商用壓水堆和其它三代壓水堆機組均采用軸封泵，只有AP1000為了實現其全非能動（All passive，AP）安全，不得不采用同等功率下效率低、流量小的屏蔽泵，不僅談不上先進，反倒成為事關AP1000成敗的核心問題之一；② EMD從未制造過這么大功率、帶兩個惰轉飛輪的核電屏蔽泵，故需要首先研制一臺樣機泵；③ 這臺樣機泵在臺架上滿負荷連續運轉500小時后，就算研制成功，就可以60年免維修。然而沒人會真的相信這個神話。④ 董事長業已敏銳地覺察到主泵之重要。因此他科學、清晰地指出，屏蔽泵問題不完全解決，就不能批量推廣AP1000

      必須指出，為了滿足美國國會禁止軍用屏蔽泵的高科技出口中國的限制，西屋公司承諾，另行設計、制造用于中國AP1000機組的屏蔽泵。在技術轉讓談判時，西屋公司明確表示，不轉讓主泵結構設計的5個關鍵源程序，只給二進制代碼。這就是說，沒有源程序，就如同給你一個“黑匣子”。中方無從知道程序結構及其中經驗參數的數值及其適用范圍。也就是說既不知其然，又不知其所以然，更不可能在其基礎上再創新。

      此外，屏蔽泵用到較多第三方制造的關鍵部件和材料,諸如石墨自潤滑軸承，陶瓷密封端子、屏蔽套薄鋼板、主泵轉軸和鑄造不銹鋼泵外殼等。西屋公司指出，這些不在技術轉讓之列。沒有這些材料和部件，設備國產化將受很大限制。一有風吹草動，美國控制住某些獨門配套材料的對華出口，就卡住了西屋屏蔽泵國產化，也就掌控住中國發展AP1000機組的命脈。它再次證明核心技術是根本買不來的。國核技個別領導鼓吹的西屋公司答應“100%保證AP1000技術轉讓的完整性、100%實現AP1000關鍵設備國產化”，完全是一張空頭支票。
 
      屏蔽泵樣機第一次臺架試驗，比董事長預告日期晚了40多天。另行設計的屏蔽泵試驗結果并不“非常順利”，連個流暢和動力需求都未算對。據發表的有關文章透露，由于主泵出力低于設計值、電機溫度偏高、飛輪和屏蔽套與推力盤等關鍵部件相繼受損、變頻器故障等原因，屏蔽泵設計數度修改，臺架試驗多次中斷，研制周期拉長了一年多。董事長認定的“500小時滿負荷連續運行”的驗收指標，本來已短得不像話，不知怎么就變成了完全不是一個概念的“累計運行500小時”。這樣用幾次試驗一分攤，樣機泵最長連續運行也只有一、二百小時左右。如果核電廠裝上生來就得帶“起搏器”（變頻器）的“心臟”（主泵），過個十天半個月，再給你來次停跳，這樣的核電廠還有安全性和經濟性可言嗎？據人民網報道， 2012年4月16日臺架試驗完成儀式上，西屋總裁稱，這臺樣機泵可以運行許多年，根本不提什么60年。出席儀式的國核技董事長對這兩項改動沒有表示詫異，似乎早有預料。聽說美國人早就否認了“60年免維修”一說，指出這是中國人自己忽悠的，合同中沒有這個承諾。至今沒有任何人能從完成區區500小時試驗合乎邏輯地演繹出可“終生免維修”。

      事情遠沒有到此結束。與我國大多數工程實踐不同，這臺樣機泵將用于電廠運行。首批主泵自2012年年中運抵現場后一直不順，只得不止一次返廠修理。屏蔽泵的研制與鑒定，特別是其長期連續運行性能與失電惰轉性能等，至今都沒能有各方均認可的結論。既然屏蔽泵研制并未完結，怎么能再開工新項目呢？

      據悉，因涉及材料和工藝等重大修改，盡管西屋公司無理反對，國家核安全局已決定，等主泵今年下半年再次返廠后，將用一臺產品泵重做性能鑒定試驗，根據試驗結果判定是否對屏蔽泵放行。筆者十分贊賞并堅決擁護國家核安全局堅持自主執法、確保核電安全的執法行動，把好核安全監管最后關口。

4. 保證順利開展AP1000機組調試是重中之重

      目前的AP1000工程可說是處于“設計難以固化、風險難以預計、成本難以承受”的困難境地，主泵研制還無最后定論，一臺機組都未調試，離商用化批量推廣還有很長的路要走。筆者建議，為了扭轉形象，盡可能減少企業經濟損失，盡快驗證AP1000機組性能，擺在業主集團面前重中之重的任務應是：加強領導，專人負責組織和協調各方面的力量，科學編制調試大綱和制定各種預案，全力以赴，盡可能保證調試順利開展，完成后轉入試運行。在此期間，國家有關部門更好地履行核安全和行政監管職責。

      國內外核電廠成功運行經驗表明，調試過程中的高功率運行時間不長，總體性能考驗還主要靠首臺機組至少試運行一年，根據經驗反饋進行整治后，再批量推廣最為科學合理。今年就開工建設新的AP1000機組，為時實在太早。如果企業迫于無奈，決定并得到政府有關部門核準開工新的AP1000項目，即使能按期建成發電，那也難以應對0.43元/千瓦時核電標桿電價的嚴峻挑戰，決策和核準的責任風險太大，建議慎重考慮。

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