隨著年初CAP1400堆型的初步設(shè)計(jì)通過國家能源局組織的審查，意味著這個(gè)由我國在引進(jìn)美國AP1000核電技術(shù)基礎(chǔ)上自主研發(fā)的“升級版”堆型在技術(shù)上已定型并得到國家認(rèn)可。而近日CAP1400的核心臺架實(shí)驗(yàn)陸續(xù)通過核安全局的驗(yàn)收，意味著CAP1400馬上要來了。根據(jù)國家核電計(jì)劃，CAP1400示范工程的第一臺機(jī)組將于8月31號完成核島第一罐混凝土澆筑。

那么，作為國家重大科技專項(xiàng)之一的CAP1400其安全性如何?經(jīng)濟(jì)性有何優(yōu)勢?技術(shù)上有何獨(dú)到之處？自主化裝備體系建立情況如何?本報(bào)記者通過對多方進(jìn)行采訪，力求描摹出CAP1400的大致模樣。

經(jīng)濟(jì)性如何？

核電先期投入巨大是制約核電大發(fā)展的重要因素，也是對核電持不同意見者的重要觀點(diǎn)，作為三代核電，CAP1400要想取得商業(yè)上的優(yōu)勢，保證經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)重要課題。

因?yàn)槟壳癈AP1400的示范堆尚未開始建設(shè)，CAP1400的經(jīng)濟(jì)性到底如何還有待驗(yàn)證。目前其較二代核電的經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)中的性能參數(shù)和建造成本預(yù)算上。

據(jù)記者了解，CAP1400采用大機(jī)組設(shè)計(jì)，最大電功率達(dá)到1500MWe。而CAP1400擁有如此大的功率可能還要感謝西屋公司的“倒逼”。坊間一直流傳著關(guān)于技術(shù)轉(zhuǎn)讓時(shí)對CAP1400自主化認(rèn)定的故事。當(dāng)時(shí)在商談技術(shù)轉(zhuǎn)讓的時(shí)候,西屋公司和國家核電曾達(dá)成初步協(xié)議是我國的自主化項(xiàng)目功率必須達(dá)1350MWe才算具有自主知識產(chǎn)權(quán)，并可以獨(dú)立出口。經(jīng)過相關(guān)專家初步估算之后認(rèn)為我國有能力達(dá)到這一功率，雙方達(dá)成協(xié)議。上海核工程院依據(jù)此協(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)。但隨后，西屋公司又提出了這個(gè)所謂的1350MWe是指凈功率，并非中方所認(rèn)為的毛功率——技轉(zhuǎn)合同中并未寫明是毛功率還是凈功率。當(dāng)時(shí)西屋公司認(rèn)為國家核電會(huì)知難而退——可能西屋公司自己也很難做到這一點(diǎn)。隨后的故事我們都知道，國家核電接過了這一挑戰(zhàn)，而CAP1400設(shè)計(jì)通過審查也證實(shí)了我國已經(jīng)完全突破了1350MWe的知識產(chǎn)權(quán)壁壘。

大容量的CAP1400在渡過最初的設(shè)計(jì)難題之后，投運(yùn)后的規(guī)模效應(yīng)將十分明顯。同時(shí)，CAP1400的設(shè)計(jì)使用壽命為60年，較二代核電增加20年壽命，邊際收益十分可觀。業(yè)內(nèi)人士表示，一臺三代核電的邊際收益可能會(huì)是二代加核電的2倍左右。

同時(shí)，能量轉(zhuǎn)換效率大于37%(示范工程)，可利用率大于93%，非計(jì)劃停堆頻率≤1/堆年，更是CAP1400在經(jīng)濟(jì)性上超出同儕的又一指標(biāo)——對于基荷電源而言，能效就代表著效益。

CAP1400總設(shè)計(jì)師鄭明光告訴記者，基于AP1000的模塊化技術(shù)，CAP1400優(yōu)化了模塊設(shè)計(jì)——在模塊化設(shè)計(jì)的同時(shí)，進(jìn)行了簡化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)和部件數(shù)量大幅減少，降低了建造成本和運(yùn)維成本。

據(jù)國核工程公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，模塊化建造將縮短建造周期，而建造周期縮短產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益是全方位的。同時(shí)，隨著我國裝備制造能力的提高，CAP1400對關(guān)鍵設(shè)備均進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化和批量化設(shè)計(jì)，減少了建造成本。

根據(jù)計(jì)劃，CAP1400示范工程的一號機(jī)組建造周期56個(gè)月，2號機(jī)組50個(gè)月。

如何保證安全？

對于核電而言安全性無疑最被關(guān)注，作為我國三代核電自主化的代表堆型，CAP1400在安全方面有哪些過人之處?鄭明光告訴記者，CAP1400的安全性首先體現(xiàn)在采用了先進(jìn)的非能動(dòng)設(shè)計(jì)理念。采用了非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)、非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的組合設(shè)計(jì)。在不依賴外部電源的情況下，能確保極端事故條件下反應(yīng)堆安全和余熱導(dǎo)出及堆芯衰變熱安全排出，事故發(fā)生72小時(shí)內(nèi)無需人工干預(yù)，72小時(shí)后具備補(bǔ)給能力，大量放射性釋放到環(huán)境的概率小于10-7/堆年，安全性比二代核電提高兩個(gè)量級。據(jù)記者了解，目前二代核電站在極端事故條件下，只能保證0.5小時(shí)不需人工干預(yù)。

同時(shí)，CAP1400采用簡化設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)壓水堆相比部件數(shù)量顯著減少。這樣維修檢查的壓力減少，故障幾率大幅降低。

例如，CAP1400的反應(yīng)堆壓力容器中取消了中子屏蔽板，這樣就降低了出現(xiàn)松動(dòng)部件的風(fēng)險(xiǎn)；優(yōu)化了下腔室結(jié)構(gòu)以提供更優(yōu)的堆芯入口流量分配，提高了安全性。

對于反應(yīng)堆安全保障的重中之重——鋼制安全殼，CAP1400在設(shè)計(jì)中擴(kuò)大了安全殼尺寸，獲得了較大的自由容積、優(yōu)化布置和更大的安全殼內(nèi)壓分析裕量。在屏蔽廠房的設(shè)計(jì)上，采用鋼板混凝土結(jié)構(gòu)，具備抗大型商用飛機(jī)惡意撞擊能力，并優(yōu)化了空間布置，以提高人員可到達(dá)性和設(shè)備可維修性。

如何做到無硼調(diào)峰？

核電參與調(diào)峰？在多數(shù)人眼中核電參與調(diào)峰是一個(gè)滑稽的問題——對于貼著占比不到電源構(gòu)成2%、穩(wěn)定而高效的清潔能源、高投資等標(biāo)簽的核電而言，參與調(diào)峰完全是一種浪費(fèi)。誠然，目前為了保證核電的經(jīng)濟(jì)性，核電站并不參與電網(wǎng)調(diào)峰，但隨著核電機(jī)組在電網(wǎng)中的比例逐漸增加——比如達(dá)到美國那樣；在電網(wǎng)峰谷差距日益拉大的情況下——比如火電占比下降清潔能源比重上升的趨勢下；在國內(nèi)預(yù)期核電會(huì)大規(guī)模發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況下，核電參與電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)峰或許并非天方夜譚。

而CAP1400在設(shè)計(jì)中似乎早已考慮了這個(gè)問題。

上海核工程設(shè)計(jì)研究院總體技術(shù)部主任助理王煦嘉告訴記者，目前世界核電界已經(jīng)開始重視三代核電在更為經(jīng)濟(jì)、清潔的情況下調(diào)峰能力提升問題，“這是為了應(yīng)對未來核電大規(guī)模發(fā)展所做的準(zhǔn)備之一。”據(jù)王煦嘉介紹，CAP1400具有靈活的運(yùn)行能力，具備調(diào)峰能力。首先，CAP1400具備堆芯18至24個(gè)月?lián)Q料能力，提升了電廠可利用率。同時(shí)CAP1400具備混合氧化物燃料裝載能力，解決鈾資源缺乏后的替代問題。最后，CAP1400具有先進(jìn)的燃料管理系統(tǒng)，具備負(fù)荷跟蹤和頻率控制能力。

據(jù)記者了解，CAP1400的堆芯功率由MSHIM(機(jī)械補(bǔ)償模式)控制，無需調(diào)硼，即可參與調(diào)峰又大大減少了放射性廢液產(chǎn)生量。

上海核工程設(shè)計(jì)研究院堆芯設(shè)計(jì)所主任楊波告訴記者，CAP1400的功率變化主要靠控制棒調(diào)節(jié)，相比當(dāng)前的二代加機(jī)組有更好的調(diào)峰能力，但調(diào)峰能力不是絕對的，“按照設(shè)計(jì)，在燃料的前80%-85%的使用時(shí)間里，應(yīng)該比較容易調(diào)峰。到后期的話，調(diào)峰會(huì)困難一些。”目前核電參與調(diào)峰的實(shí)際應(yīng)用最多的可能就是法國，但是不同于法國普遍的通過調(diào)硼——主要是依靠一回路硼濃度的變化來調(diào)節(jié)，硼調(diào)節(jié)的話就要依靠稀釋或者是硼化，稀釋過程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水——這會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

王煦嘉表示，CAP1400如果參與電網(wǎng)調(diào)峰，過程中相應(yīng)產(chǎn)生的放射性廢物是比較少的。CAP1400調(diào)峰所產(chǎn)生的的放射性廢物量比二代加機(jī)組反應(yīng)堆的廢物量會(huì)減少很多，因?yàn)椴⒉皇峭ㄟ^一回路的調(diào)硼來實(shí)現(xiàn)調(diào)峰。

當(dāng)然，上海核工院的多位專家均表示，雖然CAP1400具有調(diào)峰能力，但是像火電一樣隨機(jī)地調(diào)峰也并不太適合于核電。如果有規(guī)則地調(diào)峰，按照設(shè)計(jì)來看是可以的。像CAP1400，反應(yīng)堆堆芯有89束控制棒組，其中48束是停堆棒，41束調(diào)節(jié)棒是可以參與反應(yīng)堆功率控制的。

裝備制造體系是如何煉成的？

大型核電項(xiàng)目對于國內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的意義而言并不僅僅是穩(wěn)定清潔的電力——大國重器可以很形象解釋先進(jìn)的重型裝備制造業(yè)在大國崛起之路中的重要作用。其中，先進(jìn)完整的核電裝備制造體系又是直觀的體現(xiàn)之一。

對于CAP1400而言，最大意義可能并不是突破了凈功率1350MWe的知識產(chǎn)權(quán)壁壘，而是通過CAP1400的國產(chǎn)化設(shè)計(jì)和未來的建造過程中，我國的裝備制造體系或?qū)⑼瓿梢淮钨|(zhì)的飛躍。

那么CAP1400的裝備制造體系是如何煉成的呢？據(jù)了解，為了順利完成AP1000示范堆和重大專項(xiàng)CAP1400的建設(shè)。國家核電從2009年就開始著手建立三代核電的合格供應(yīng)商體系——幾乎涵蓋世界范圍內(nèi)最先進(jìn)的裝備制造企業(yè)。國家核電設(shè)備部主任張福寶告訴記者，“合格供應(yīng)商不是與生俱來的，需要一個(gè)培育的過程。從國家核電誕生那天起，這件事就已經(jīng)著手做了。”張福寶表示，CAP1400的批量化、規(guī)?；陌l(fā)展，首先面臨的問題就是設(shè)備——多數(shù)設(shè)備企業(yè)都是從制造二代核電裝備而具備核裝備生產(chǎn)的能力——這不代表能夠制造三代核電設(shè)備。對此，國家核電成立之初就設(shè)立了三條主線的工作思路。一個(gè)是依托項(xiàng)目建設(shè)，第二個(gè)是重大專項(xiàng)，第三個(gè)是技術(shù)轉(zhuǎn)讓和設(shè)備國產(chǎn)化。這三條線就是建立三代核電、支撐三代核電規(guī)模化、批量化發(fā)展的基礎(chǔ)。

國家核電董事長王炳華在2014年三代核電AP/CAP合格供應(yīng)商年會(huì)致辭中講到，“兩年來，AP/CAP合格供應(yīng)商從57家增加到109家，大家堅(jiān)持共同發(fā)展的方向，已經(jīng)形成了利益共同體和價(jià)值共同體。這里不僅有中方企業(yè)，也有外方企業(yè)，不僅有國有企業(yè)，也有民營企業(yè)。”“很多民資企業(yè)在參與三代核電發(fā)展過程中取得了很大的成績。”張福寶告訴記者。而對于國內(nèi)企業(yè)轉(zhuǎn)化吸收國外裝備制造業(yè)技術(shù)，國家核電做了大量的工作。

“首先我們在經(jīng)過一定時(shí)間調(diào)研的基礎(chǔ)上，編制發(fā)布了一個(gè)合格供應(yīng)商管理辦法，提出了CAP1400設(shè)備體系的標(biāo)準(zhǔn)。如果有意愿參與三代核電設(shè)備研發(fā)的企業(yè)，經(jīng)過一定標(biāo)準(zhǔn)的審核，國家核電將幫助其進(jìn)行西屋聯(lián)隊(duì)技轉(zhuǎn)包的吸收轉(zhuǎn)化。”記者了解到，國家核電接受的技術(shù)轉(zhuǎn)讓包中裝備制造相關(guān)的任務(wù)包占了絕大多數(shù)。因此，對于國家核電來說，如何通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓，讓國內(nèi)的裝備制造企業(yè)盡快掌握技術(shù)、消化吸收就是最重要的工作之一。而在技術(shù)消化吸收的基礎(chǔ)上再創(chuàng)新，就是技轉(zhuǎn)的第二步。國家核電在這個(gè)環(huán)節(jié)上發(fā)揮了非常重要的作用——設(shè)置了一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)許可部，專門從事服務(wù)國內(nèi)裝備企業(yè)接受技術(shù)轉(zhuǎn)讓的工作。

張福寶告訴記者，在國內(nèi)企業(yè)接受技轉(zhuǎn)過程中，去國外相關(guān)企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)是一個(gè)重要步驟。而如果我們的企業(yè)在國內(nèi)進(jìn)行技術(shù)吸收的過程中需要技術(shù)支持與服務(wù)，國家核電也會(huì)根據(jù)合同聯(lián)系國外相關(guān)企業(yè)到現(xiàn)場來指導(dǎo)。同時(shí)，國家核電也會(huì)組織國內(nèi)的裝備制造企業(yè)進(jìn)行業(yè)務(wù)上的交流，這其中有合作也有競爭。而三代核電設(shè)備自主化也正是在這種合作和競爭中不斷的取得突破。