引言

    2007年，正式掛牌的國(guó)家核電技術(shù)公司（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)核技”），受命代表國(guó)家受讓美國(guó)西屋第三代核電技術(shù)，負(fù)責(zé)實(shí)施浙江三門1、2號(hào)機(jī)組和海陽(yáng)1、2號(hào)機(jī)組四臺(tái)首批AP1000自主化依托項(xiàng)目的工程管理，并通過(guò)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新，形成我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電技術(shù)品牌。在技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同談判過(guò)程中，國(guó)核技提出，只要中方能夠利用轉(zhuǎn)讓的技術(shù)研發(fā)出功率超過(guò)AP1000設(shè)計(jì)功率（125萬(wàn)千瓦）的機(jī)型，就可以擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。但是西屋公司為了保護(hù)自己的利益，提出只要這類機(jī)型的功率小于135萬(wàn)千瓦，知識(shí)產(chǎn)權(quán)仍舊屬于西屋公司，只有研制出功率大于135萬(wàn)千瓦的機(jī)型，中方才可以擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。國(guó)核技接受了這個(gè)條件，決定開發(fā)設(shè)計(jì)功率為140萬(wàn)千瓦的CAP1400機(jī)型。后來(lái)，國(guó)家科技部頒布的2006-2020年16個(gè)國(guó)家重大科技示范工程中的大型壓水堆核電廠示范工程項(xiàng)目，其建設(shè)內(nèi)容從中核集團(tuán)自主研發(fā)多年的CP1000，轉(zhuǎn)為國(guó)核技即將開始研發(fā)的CAP1400。

    作為AP1000全球首堆工程的三門1號(hào)機(jī)組，自2009年3月底澆灌第一罐混凝土后，歷經(jīng)艱難曲折，重大核心設(shè)備研制一再受阻，原定2013年底并網(wǎng)發(fā)電的工期一再推遲，直到2016年底才總算是完成了冷試、熱試的主要試驗(yàn)項(xiàng)目。在此，筆者愿向三門核電業(yè)主建言：1、切忌浮躁和僥幸心理，沉下心來(lái)組織人員認(rèn)真總結(jié)所有冷、熱態(tài)調(diào)試試驗(yàn)結(jié)果，特別是非能動(dòng)安全系統(tǒng)和美國(guó)核管會(huì)NRC向美國(guó)四臺(tái)AP1000在建機(jī)組頒發(fā)的建造運(yùn)行許可證（COL）中與調(diào)試有關(guān)的許可證修正項(xiàng)，并與機(jī)組的技術(shù)規(guī)格書進(jìn)行對(duì)比分析；2、如發(fā)現(xiàn)有需補(bǔ)做或重做的試驗(yàn)，應(yīng)及時(shí)安排落實(shí)，對(duì)非能動(dòng)安全系統(tǒng)重做的試驗(yàn)，應(yīng)該仔細(xì)分析與技術(shù)規(guī)格書產(chǎn)生差異的原因是操作錯(cuò)誤或檢測(cè)儀表錯(cuò)誤等偶然因素，還是該系統(tǒng)實(shí)際中的固有因素，若是后者，由于涉及到機(jī)組事故處理的安全問(wèn)題，則應(yīng)向國(guó)家核安全局和集團(tuán)匯報(bào)；3、要堅(jiān)持核工業(yè)部的優(yōu)良傳統(tǒng)，調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)的缺陷或潛在隱患，應(yīng)該在本階段徹底解決，絕不能帶病轉(zhuǎn)階段。需知，反應(yīng)堆裝料后，再有什么差錯(cuò)，問(wèn)題處理將由于帶放射性操作而變得難上加難；4、在上述工作的基礎(chǔ)上，向國(guó)家核安全局提交能經(jīng)受的住國(guó)內(nèi)外核電專家評(píng)審和歷史考驗(yàn)的熱態(tài)調(diào)試報(bào)告，再轉(zhuǎn)入下階段工作。

    鑒于AP1000屏蔽主泵實(shí)際制造過(guò)程中出現(xiàn)的大量問(wèn)題尚未有明確結(jié)論，特別是2016年進(jìn)行的試驗(yàn)并未驗(yàn)證該屏蔽主泵能否長(zhǎng)期安全穩(wěn)定滿功率運(yùn)行，許多業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為應(yīng)該按照國(guó)際慣例，待三門1號(hào)機(jī)組經(jīng)過(guò)1年的試運(yùn)行并加以改進(jìn)后，才可以開展后續(xù)工程的建設(shè)。

    隨著CAP1400研發(fā)工作的開展，西屋公司橫生枝節(jié)，蓄意刁難，提出要進(jìn)一步明確135萬(wàn)千瓦的定義，這意味著CAP1400的實(shí)際功率為140萬(wàn)千瓦的話，上網(wǎng)凈功率可能不足135萬(wàn)千瓦，則知識(shí)產(chǎn)權(quán)仍屬于西屋公司。為此，國(guó)核技領(lǐng)導(dǎo)決定將CAP1400的實(shí)際功率提高到150萬(wàn)千瓦，針對(duì)山東石島灣示范工程的具體場(chǎng)址條件，甚至可高達(dá)158萬(wàn)千瓦，以擺脫西屋公司的無(wú)理糾纏，但是這對(duì)CAP1400的研發(fā)和工程建設(shè)均增加了不小的難度。本文將通過(guò)與AP1000依托項(xiàng)目機(jī)組實(shí)際情況的對(duì)比，分析CAP1400在技術(shù)和工程管理方面面臨的主要挑戰(zhàn)。這些無(wú)法回避的挑戰(zhàn)能否順利解決，將決定著CAP1400工程建設(shè)的順利與否，必須予以充分重視。

    挑戰(zhàn)之一：非能動(dòng)安全系統(tǒng)空前嚴(yán)酷的極限工作條件

    與二代改壓水堆技術(shù)相比，三代壓水堆技術(shù)的顯著特點(diǎn)是具有一套較為完整的預(yù)防和緩解嚴(yán)重事故后果的工程設(shè)施，從而顯著提高了機(jī)組的安全性。所謂嚴(yán)重事故，是指核電廠反應(yīng)堆堆芯發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞，甚至導(dǎo)致大量放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放的重大事故。為防止大量放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放，最容易想到的方法是將嚴(yán)重事故時(shí)產(chǎn)生的堆芯熔融物始終保持在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)，即所謂的“堆芯熔融物壓力容器內(nèi)滯留（IVR）“技術(shù)。

    IVR基于的原理是：當(dāng)反應(yīng)堆發(fā)生堆芯熔化時(shí)，用安全殼內(nèi)置換料水箱的水注滿反應(yīng)堆堆腔，利用冷熱端的密度差和高程差形成的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行自然循環(huán)，非能動(dòng)的導(dǎo)出堆芯熔融物的熱量，以避免熾熱的堆芯熔融物將壓力容器下封頭熔穿。這種情況下必須考慮的風(fēng)險(xiǎn)是所謂的沸騰危機(jī)，即在這種非能動(dòng)傳熱條件下，從下封頭導(dǎo)出熱量的最大熱流密度必須小于該工況下的臨界熱流密度，使壓力容器外壁傳熱始終處于泡核沸騰狀態(tài)。否則，當(dāng)下封頭熱流密度超過(guò)臨界熱流密度時(shí)，泡核沸騰將突然轉(zhuǎn)為膜態(tài)沸騰，使傳熱狀況急劇惡化，壓力容器的壁溫迅速增加，進(jìn)而熔穿壓力容器，導(dǎo)致從壓力容器流出的堆芯熔融物與堆腔中的水發(fā)生猛烈的蒸汽爆炸，使事故進(jìn)一步擴(kuò)大，從而對(duì)反應(yīng)堆堆腔和安全殼的完整性造成不可接受的后果。

    對(duì)于IVR技術(shù)的這種風(fēng)險(xiǎn)，經(jīng)濟(jì)合作和發(fā)展組織（OECD）十分重視，并于1994年啟動(dòng)了為期3年的RASPLAV試驗(yàn)計(jì)劃，由俄羅斯庫(kù)爾恰托夫原子能研究院牽頭，包括美國(guó)西屋公司和法國(guó)阿?，m在內(nèi)的14家科研機(jī)構(gòu)共同參加，使用真實(shí)的堆芯材料對(duì)IVR開展試驗(yàn)研究。此外，美國(guó)愛德華國(guó)家工程和環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（INEEL）的J.H.Scobel計(jì)算得到“堆芯熔融金屬層的峰值熱流密度為1720kW／m2，在該處的臨界熱流密度為1890kW／m2，前者與后者之比為0.91”。換種說(shuō)法，最小燒毀比（臨界熱流密度與最大熱流密度之比）為1.1，而通用的反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則規(guī)定的最小燒毀比一般不得低于1.3。鑒于最大熱流密度與臨界熱流密度之間的裕度太小，導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)的不確定度難以接受。故而，法國(guó)和俄羅斯兩大核電供應(yīng)商都放棄了IVR技術(shù)，改用堆芯捕集器來(lái)預(yù)防和緩解嚴(yán)重事故。堆芯捕集器始終保持堆腔的干燥狀態(tài)，一旦堆芯熔融物熔穿下封頭，即可直接進(jìn)入設(shè)置在安全殼筏基內(nèi)的熔融物收集腔，并由冷卻水非能動(dòng)的導(dǎo)出熱量，使之凝固，從而避開了蒸汽爆炸風(fēng)險(xiǎn)，以保障安全殼完整性，避免大量放射性物質(zhì)向外釋放。

    值得注意的是，在我國(guó)三代核電技術(shù)國(guó)際招標(biāo)期間，法國(guó)阿?，m公司曾公開撰文指出西屋公司AP1000的IVR技術(shù)存在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。一家公司在招標(biāo)過(guò)程中對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的技術(shù)公開提出質(zhì)疑，這在國(guó)際招標(biāo)史上非常罕見。

    上世紀(jì)八十年代，西屋公司將包括IVR在內(nèi)的非能動(dòng)安全技術(shù)用于60萬(wàn)千瓦的中等功率機(jī)組AP600的概念設(shè)計(jì)上，并安排了大量的程序計(jì)算和科研試驗(yàn)研究，最終于1998年得到了美國(guó)核管會(huì)（NRC）的最終設(shè)計(jì)批準(zhǔn)（FDA）。后來(lái)，西屋公司將這套非能動(dòng)安全理念拓展到百萬(wàn)千瓦級(jí)AP1000的設(shè)計(jì)上。盡管功率翻了一番，增至了125萬(wàn)千瓦，但由于缺少經(jīng)費(fèi)等原因，在研發(fā)過(guò)程中很多結(jié)果是直接從AP600的試驗(yàn)結(jié)果中推演出來(lái)的。直到中標(biāo)中國(guó)三代核電，才補(bǔ)做了一些試驗(yàn)研究和理論分析。在美國(guó)核管會(huì)對(duì)西屋公司提交的設(shè)計(jì)控制文件（DCD）第15版到第19版的評(píng)審過(guò)程中，IVR只是做了理論計(jì)算，沒(méi)有再做試驗(yàn)研究。

    現(xiàn)在CAP1400的設(shè)計(jì)功率又比AP1000大了20%，堆芯燃料裝載量也比AP1000有大幅度增加。因此，眾多業(yè)內(nèi)專家均對(duì)IVR技術(shù)應(yīng)用于CAP1400機(jī)組上的工程可靠性極為關(guān)注。2014年8月，為了驗(yàn)證CAP1400的設(shè)計(jì)，國(guó)核技決定開展非能動(dòng)堆芯冷卻、熔融物滯留、非能動(dòng)安全殼冷卻、堆內(nèi)構(gòu)件水力特性、堆內(nèi)構(gòu)件流致振動(dòng)、蒸汽發(fā)生器及其關(guān)鍵部件性能等方面的六大關(guān)鍵試驗(yàn)，這些工作是非常必要的。但使人費(fèi)解的是，其他五個(gè)試驗(yàn)都是由行業(yè)內(nèi)具備科研實(shí)力的權(quán)威科研機(jī)構(gòu)承擔(dān)，而其中安全風(fēng)險(xiǎn)最大的一個(gè)試驗(yàn)——CAP1400 熔融物壓力容器內(nèi)滯留試驗(yàn)(IVR)項(xiàng)下“全尺寸下封頭外壁臨界熱流密度和流道流動(dòng)試驗(yàn)”卻是由上海交大承擔(dān)。一般認(rèn)為，高等院校擅長(zhǎng)的是機(jī)理性試驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)工程實(shí)際進(jìn)行大量的簡(jiǎn)化和條件假設(shè)，得出一些機(jī)理性的試驗(yàn)結(jié)果。然而這對(duì)于核電技術(shù)所需的工程驗(yàn)證試驗(yàn)顯然是不夠的。

    筆者認(rèn)為，對(duì)于全尺寸下封頭IVR工程驗(yàn)證試驗(yàn)，核心關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是對(duì)反應(yīng)堆堆芯熔化全過(guò)程這一世界級(jí)難題的準(zhǔn)確掌握和精確模擬；二是精確模擬堆外冷卻水的非能動(dòng)全尺寸驅(qū)動(dòng)力和流道。二者缺一不可，否則都會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果正確性產(chǎn)生重大影響，很難起到工程驗(yàn)證的作用。據(jù)上海交大介紹，IVR試驗(yàn)的下封頭材料采用了核電廠原型材料，是該項(xiàng)試驗(yàn)的一大創(chuàng)新點(diǎn)。但與上面兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)相比，反應(yīng)堆壓力容器下封頭材料的影響是次要的。由于筆者不掌握第一手材料，不知道上海交大是如何分析描述反應(yīng)堆堆芯熔化的全過(guò)程，以及上海交大是否將其試驗(yàn)結(jié)果與OECD的試驗(yàn)以及美國(guó)愛德華國(guó)家工程和環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（INEEL）的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行過(guò)對(duì)比和綜合分析。

    2014年9月下旬，在國(guó)家能源局組織的核電新項(xiàng)目開工可行性專家研討會(huì)上，國(guó)核技董事長(zhǎng)王炳華曾表示會(huì)后將安排國(guó)核技專家就此問(wèn)題與參會(huì)專家交流，但后續(xù)始終未做過(guò)進(jìn)一步的說(shuō)明。因此，業(yè)界專家對(duì)CAP1400中IVR技術(shù)工程可靠性的安全疑慮，至今仍未消除。

    挑戰(zhàn)之二：關(guān)鍵核心設(shè)備和系統(tǒng)性能的新高

    在AP1000技術(shù)招投標(biāo)和中標(biāo)后的合同談判過(guò)程中，國(guó)核技主要負(fù)責(zé)人和籌備組領(lǐng)導(dǎo)都一再宣稱西屋公司做出了 “三個(gè)100%”的承諾，即：100%滿足首批四臺(tái)AP1000核電機(jī)組工程建設(shè)需要、100%保證AP1000技術(shù)轉(zhuǎn)讓的完整性和100%實(shí)現(xiàn)AP1000關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。然而，近十年的實(shí)際情況卻完全揭示了西屋公司三個(gè)100%的口頭承諾與其實(shí)際做法大相徑庭，實(shí)質(zhì)上就是一條，100%地保證西屋公司和美國(guó)的利益。

    要明確的是，西屋公司向中方進(jìn)行的技術(shù)轉(zhuǎn)讓，只是轉(zhuǎn)讓技術(shù)在中國(guó)的使用權(quán)，而非知識(shí)產(chǎn)權(quán)。因?yàn)樵诩夹g(shù)轉(zhuǎn)讓合同中的約定是，中方可以利用AP1000技術(shù)在國(guó)內(nèi)建設(shè)核電廠，如若向國(guó)外出口中國(guó)AP系列機(jī)組或者轉(zhuǎn)讓其技術(shù)，都必須得到西屋公司的書面同意。即便是中方使用轉(zhuǎn)讓的技術(shù)自主研制出來(lái)的關(guān)鍵設(shè)備，在出口時(shí)也必須向西屋公司支付相應(yīng)的專利使用費(fèi)。

    隨著本世紀(jì)初一批兩代改壓水堆核電機(jī)組的開工建設(shè)，我國(guó)核電設(shè)備制造能力顯著提高，在AP1000技術(shù)轉(zhuǎn)讓清單中的許多設(shè)備和原材料，如重型鍛件、AP1000主管道、鋯材的國(guó)產(chǎn)化，以及AP1000燃料組件等的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)都較快地得以實(shí)現(xiàn)。但由西屋公司獨(dú)家供貨的核心設(shè)備和系統(tǒng)，如屏蔽主泵和核電廠全數(shù)字化儀控系統(tǒng)等，卻由于種種原因，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。也就是說(shuō)，西屋公司 “向中國(guó)100%的技術(shù)轉(zhuǎn)讓和100%支持中國(guó)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化”等承諾實(shí)際上已被束之高閣。

    西屋公司為了實(shí)現(xiàn)全部采用非能動(dòng)安全系統(tǒng)的目標(biāo)，不得不放棄迄今為止全世界所有商用壓水堆核電廠無(wú)一例外采用的軸封式主泵，轉(zhuǎn)而采用效率低、功率和流量難以做大的屏蔽式主泵。西屋公司的這種屏蔽式主泵在美國(guó)核潛艇和航母上有較豐富的使用經(jīng)驗(yàn)，但這類屏蔽泵的功率、流量以及運(yùn)行方式與商用核電廠大不相同，特別是核電廠屏蔽主泵上必須加裝巨大的惰轉(zhuǎn)飛輪，以滿足核電廠主泵外電源斷電后，惰轉(zhuǎn)時(shí)間不低于30秒鐘的要求。增設(shè)飛輪將對(duì)泵軸的受力、主泵的動(dòng)平衡，以及軸承可能發(fā)生的偏磨等造成很大的影響。此外，西屋公司為兌現(xiàn)其對(duì)美國(guó)國(guó)會(huì)“絕對(duì)不向中國(guó)泄露軍用屏蔽泵技術(shù)”的承諾，借口保密原因，不向中國(guó)轉(zhuǎn)讓屬于西屋公司的5個(gè)熱工流體設(shè)計(jì)源程序，而只提供二進(jìn)制代碼，造成中方技術(shù)受讓企業(yè)不可能從二進(jìn)制代碼了解到軟件設(shè)計(jì)中的具體技術(shù)，特別是程序中采用的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，大大增加了消化吸收再創(chuàng)新的難度，無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正的技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

    由于以上原因，西屋公司只能重新研制AP1000的屏蔽主泵，對(duì)西屋公司來(lái)說(shuō)也是首次制造，決不是一個(gè)成熟的商用產(chǎn)品。更意想不到的是，主泵工程樣機(jī)的第一次臺(tái)架試驗(yàn)竟然連泵腔的流場(chǎng)及電力需求量都計(jì)算錯(cuò)誤。這使人不禁產(chǎn)生懷疑，原來(lái)的屏蔽泵設(shè)計(jì)軟件或許根本不能涵蓋AP1000如此大功率、高流量的屏蔽主泵設(shè)計(jì)。這期間，兩次工程樣機(jī)在美國(guó)完成性能試驗(yàn)后送到三門現(xiàn)場(chǎng)，短暫停留后又返回美國(guó)修理，直到2015年年底第三次發(fā)運(yùn)后，才在現(xiàn)場(chǎng)開始了冷熱調(diào)試。不僅如此，主泵驗(yàn)收的要求之一也從連續(xù)運(yùn)行500小時(shí)降級(jí)成為累計(jì)運(yùn)行500小時(shí)，使其與軸封泵7000小時(shí)的臺(tái)架運(yùn)行試驗(yàn)要求之間的差距更加相去甚遠(yuǎn)。所謂屏蔽主泵可以60年免維修，也被西屋公司予以否定，說(shuō)是少數(shù)中國(guó)專家替西屋吹噓的。

    西屋公司對(duì)AP1000的主泵研制尚且如此，由中方制造商研制CAP1400屏蔽主泵則將更加困難。第一，CAP1400的功率比AP1000增大了20%，因而對(duì)屏蔽主泵流量的要求也要大的多。第二，中方研制的CAP1400屏蔽主泵必須按照中國(guó)交流電50Hz的頻率設(shè)計(jì)，這將使得屏蔽主泵的尺寸要比采用美國(guó)交流電60Hz頻率設(shè)計(jì)的AP1000屏蔽主泵大40%左右，給主泵與蒸汽發(fā)生器下封頭的連接造成更大的困難。2014年，時(shí)任國(guó)家能源局局長(zhǎng)吳新雄在國(guó)核技董事長(zhǎng)王炳華的陪同下前往美國(guó)西屋公司考察屏蔽泵等重要設(shè)備的制造時(shí)，西屋公司當(dāng)時(shí)未能就AP1000屏蔽主泵何時(shí)能研制出來(lái)這一問(wèn)題給予吳新雄局長(zhǎng)明確答復(fù)。2014年9月，在國(guó)家能源局核電新項(xiàng)目開工可行性專家研討會(huì)上，國(guó)核技當(dāng)時(shí)展示的也僅是一堆零部件，并沒(méi)有組裝成工程樣機(jī)進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)。因此，吳新雄局長(zhǎng)在針對(duì)CAP1400新項(xiàng)目開工問(wèn)題總結(jié)時(shí)提出，在核心關(guān)鍵設(shè)備的技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有梳理清楚之前不開工新項(xiàng)目。時(shí)隔兩年多，至今國(guó)核技依然沒(méi)有提供CAP1400屏蔽主泵工程樣機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果，也就是說(shuō)現(xiàn)在實(shí)際上沒(méi)人能講清楚CAP1400的屏蔽主泵何時(shí)能研制成功。

    由于對(duì)國(guó)產(chǎn)化屏蔽主泵的研制信心不足，作為一種后備方案，國(guó)核技還委托了德國(guó)KSB公司研發(fā)用于CAP1400機(jī)組的濕繞組主泵。由于KSB公司是專業(yè)做沸水堆主泵的公司，雖然承諾給國(guó)核技研發(fā)CAP1400的濕繞組主泵，但是對(duì)KSB公司來(lái)說(shuō)，研制如此大功率的濕繞組主泵也是第一次。KSB公司提出所有的研制經(jīng)費(fèi)由其自行承擔(dān)，但要求國(guó)核技同意，一旦研制成功，所有CAP1400所需主泵都得采用KSB公司的主泵。從2014年年底前的首次臺(tái)架試驗(yàn)失敗，直到2016年4月，由于一些難以攻克的技術(shù)難關(guān)，KSB公司宣布擱置濕繞組主泵的開發(fā)。據(jù)說(shuō)現(xiàn)在又應(yīng)國(guó)核技要求，重新啟動(dòng)研發(fā)工作?？磥?lái)，CAP1400屏蔽主泵的自主設(shè)計(jì)成功的風(fēng)險(xiǎn)將比AP1000屏蔽主泵的國(guó)產(chǎn)化難的多，如果采用濕繞組主泵，CAP1400主泵的自主設(shè)計(jì)則更將無(wú)從談起。

    現(xiàn)在數(shù)字化儀控系統(tǒng)也出現(xiàn)了類似情況。2016年，西屋公司在上海獨(dú)資成立了西屋中國(guó)工程技術(shù)及運(yùn)營(yíng)中心，加速推進(jìn)數(shù)字化儀控系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備和部件的本地化戰(zhàn)略，這顯然是不想與中方合作，企圖獨(dú)占中國(guó)AP系列核電廠的數(shù)字化儀控系統(tǒng)市場(chǎng)。由于西屋公司不轉(zhuǎn)讓數(shù)字化儀控系統(tǒng)技術(shù)，連國(guó)核技都只能轉(zhuǎn)向另一家著名公司尋求幫助。據(jù)權(quán)威專家透露，中核集團(tuán)和中廣核集團(tuán)為了能自主開展承建的AP1000項(xiàng)目的實(shí)際工作，希望西屋公司能轉(zhuǎn)讓數(shù)字化儀控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，西屋公司表示AP1000數(shù)字化儀控系統(tǒng)技術(shù)不轉(zhuǎn)讓，如果需要，兩個(gè)集團(tuán)可分別向西屋公司訂購(gòu)10套。到目前為止，筆者尚不清楚CAP1400數(shù)字化儀控系統(tǒng)是合作開發(fā)，還是由國(guó)核技自主研發(fā)。

    挑戰(zhàn)之三：不正常的商用核電廠建設(shè)程序

    集我國(guó)核電建設(shè)近四十年的經(jīng)驗(yàn)之大成，核電界普遍認(rèn)識(shí)到，核電廠建設(shè)階段的所有活動(dòng)都圍繞著核電廠業(yè)主的根本目標(biāo)進(jìn)行，即在保證“安全第一、質(zhì)量第一”的前提下，在預(yù)先確定的建設(shè)周期和投資總額范圍內(nèi)建成核電機(jī)組。業(yè)主要根據(jù)所采用的機(jī)型選擇最適當(dāng)?shù)某薪▎挝唬?fù)責(zé)交鑰匙工程或者做為EPC總承包商。總承包商將負(fù)責(zé)制定相應(yīng)的里程碑節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度，選擇有資質(zhì)的土建、安裝承包單位，按照進(jìn)度要求提前訂購(gòu)長(zhǎng)周期重大設(shè)備，并負(fù)責(zé)工程現(xiàn)場(chǎng)的管理和各種協(xié)調(diào)工作。總體上說(shuō)，核電廠建設(shè)的各大承包商和業(yè)主的基本利益是一致的，都會(huì)盡力按照業(yè)主的要求完成合同規(guī)定的分類工作。總承包商首先要與業(yè)主商定的是設(shè)計(jì)輸入固化（或稱凍結(jié)）期限，也就是說(shuō)在該設(shè)計(jì)輸入固化期限之后，無(wú)論是業(yè)主還是承包商，都不能再提出對(duì)核電廠設(shè)計(jì)輸入的重大修改，否則，提出方應(yīng)對(duì)由此產(chǎn)生的工程延期進(jìn)而導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失承擔(dān)全部責(zé)任。但在三門1號(hào)機(jī)組的工程實(shí)踐中卻完全看不到這一點(diǎn)。

    三門核電業(yè)主原先打算建造的是中核集團(tuán)自主研發(fā)的二代改CP1000機(jī)組，根據(jù)三代壓水堆技術(shù)國(guó)際招標(biāo)的結(jié)果，政府有關(guān)部門指定三門項(xiàng)目改為AP1000國(guó)產(chǎn)化依托項(xiàng)目，所以建設(shè)機(jī)型也就必須采用AP1000技術(shù)。由于AP1000是由西屋公司獨(dú)立研發(fā)的第三代核電技術(shù)，因此在三門核電機(jī)組建設(shè)合同談判中，業(yè)主理所當(dāng)然地提出由西屋公司實(shí)施交鑰匙工程，至少要做EPC的總承包商。但西屋公司堅(jiān)決不同意，只愿意提供核島主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和技術(shù)服務(wù)。最后，只能由當(dāng)“學(xué)生”的國(guó)核技設(shè)計(jì)院做為4個(gè)自主化依托項(xiàng)目機(jī)組的總承包商。而國(guó)核技設(shè)計(jì)院由于缺乏經(jīng)驗(yàn)，在工程進(jìn)度和各項(xiàng)工作安排中均聽命于西屋公司。

    現(xiàn)在回顧這段歷史，西屋公司堅(jiān)決不做總承包商是有深層次原因的。中國(guó)進(jìn)行三代壓水堆國(guó)際招標(biāo)時(shí)，曾兩次推遲開標(biāo)時(shí)間，主要是因?yàn)槲魑莨镜腁P1000設(shè)計(jì)尚未得到美國(guó)核監(jiān)管當(dāng)局NRC的安全設(shè)計(jì)批準(zhǔn)。直到不能再延期開標(biāo)的2005年年底，NRC才頒發(fā)了對(duì)AP1000設(shè)計(jì)控制文件（DCD）第15版的批準(zhǔn)，使得AP1000在中國(guó)具備了投標(biāo)的基本條件，且最終使西屋得以中標(biāo)。但在該批準(zhǔn)書頒布后一個(gè)月左右，當(dāng)美國(guó)核電業(yè)主聯(lián)合西屋公司提出新建AP1000機(jī)組COL申請(qǐng)要求時(shí)，NRC明確指出，西屋公司必須修改之前的設(shè)計(jì)文件資料，并于半年內(nèi)重新提交審查。但西屋公司此次重新提交資料后，卻未能得到NRC認(rèn)可，西屋公司又陸續(xù)修訂提交了DCD16、17和18版，直到六年后的2011年底，NRC才批準(zhǔn)了西屋公司提交的DCD第19版，DCD第15版隨之被廢止?？梢姡魑莨緦?shí)際早就知道它必須修改當(dāng)時(shí)的AP1000設(shè)計(jì)文件，才能滿足NRC在美國(guó)建造AP1000機(jī)組的相關(guān)核安全要求。在2007年，中美雙方簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同和依托項(xiàng)目建造合同時(shí)，盡管文件中明確規(guī)定以DCD第15版進(jìn)行設(shè)計(jì)，但西屋公司又誘以他們已開始進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，故而在技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同中又規(guī)定，西屋公司要及時(shí)向中方提供設(shè)計(jì)修改的資料。更耐人尋味的是，在DCD第19版批準(zhǔn)發(fā)布后，當(dāng)NRC在討論美國(guó)核電業(yè)主提出的COL申請(qǐng)時(shí)，其主席仍然投了反對(duì)票，并憤而辭職。據(jù)美國(guó)媒體報(bào)道，美國(guó)四臺(tái)在建的AP1000機(jī)組也是一再拖期，且其業(yè)主堅(jiān)稱拖期損失應(yīng)由西屋公司承擔(dān)，西屋公司也實(shí)際支付了大筆賠償金。

    事實(shí)上，西屋公司在2007年以后就開始為申請(qǐng)AP1000在美國(guó)的批準(zhǔn)持續(xù)進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，從而導(dǎo)致大量的設(shè)計(jì)修改文件源源不斷地從美國(guó)發(fā)到三門現(xiàn)場(chǎng)，甚至有的修改文件尚未執(zhí)行，新的修改文件又到了。更可笑的是，每一份設(shè)計(jì)文件不論其有效與否都要向業(yè)主收取費(fèi)用。西屋公司當(dāng)然知道這些文件的實(shí)施必將導(dǎo)致三門核電機(jī)組建設(shè)的拖期。修改文件總數(shù)高達(dá)兩三萬(wàn)份，對(duì)三門核電建設(shè)周期的影響至少長(zhǎng)達(dá)5年左右。這對(duì)業(yè)主造成了數(shù)百億元的財(cái)務(wù)損失，但由于西屋公司作為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的老手，堅(jiān)決不做總承包商，故而逃避了總承包商的賠償責(zé)任，只承擔(dān)了其合同金額百分之幾的賠償?？梢詫?duì)比近期媒體上披露的數(shù)據(jù)，由于西屋公司承建的美國(guó)四臺(tái)AP1000機(jī)組工程進(jìn)度嚴(yán)重拖期造成的賠償?shù)仍?，東芝公司到2016年5月因核電項(xiàng)目拖期造成的虧損高達(dá)44億美元。而國(guó)核技設(shè)計(jì)單位出于對(duì)西屋公司技術(shù)的渴望，能有這樣免費(fèi)獲得設(shè)計(jì)修改文件的機(jī)會(huì)當(dāng)然不會(huì)放棄，所以對(duì)三門項(xiàng)目的拖期既沒(méi)能力，也沒(méi)有積極性干預(yù)。事實(shí)證明，西屋公司原本就是要把中國(guó)四臺(tái)商用核電廠依托項(xiàng)目當(dāng)做完善其AP1000知識(shí)產(chǎn)權(quán)的試驗(yàn)田，根本不關(guān)心建設(shè)工期，西屋公司承諾的“100%滿足首批四臺(tái)AP1000核電機(jī)組工程建設(shè)需要”完全是一張不想兌現(xiàn)的空頭支票。在這樣的大背景下，三門核電業(yè)主只有自認(rèn)倒霉。

    西屋公司從2007年就開始進(jìn)行屏蔽主泵的研制工作，原以為花個(gè)兩三年的時(shí)間即可完成試制，殊不知難度之大完全超出其預(yù)想，這是造成三門1號(hào)機(jī)組直到2016年初才開始進(jìn)行大規(guī)模調(diào)試的主要原因。而現(xiàn)在的數(shù)字化儀控系統(tǒng)，則更暴露了西屋公司背棄自己的諾言，要用其獨(dú)門技術(shù)來(lái)控制中國(guó)核電市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)自身利益的最大化。

    現(xiàn)在回頭來(lái)看三門1號(hào)機(jī)組等依托項(xiàng)目拖期的主要原因，前期主要是因?yàn)锳P1000技術(shù)不成熟，施工設(shè)計(jì)圖紙難以固化，出現(xiàn)大量修改，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法施工，掩蓋了當(dāng)時(shí)屏蔽主泵研制已經(jīng)拖期的事實(shí)，直到土建基本完工后，屏蔽主泵研制問(wèn)題這一造成項(xiàng)目進(jìn)一步拖期的主要原因才凸顯出來(lái)，而且至今仍未徹底解決。業(yè)內(nèi)皆知，建造一種新機(jī)型核電廠，最容易造成工程拖期的主要因素就是設(shè)計(jì)圖紙是否固化和新使用的重大關(guān)鍵設(shè)備研制是否順利這兩個(gè)方面，因此都必須先固化設(shè)計(jì)圖紙和取得重大關(guān)鍵核心設(shè)備工程試驗(yàn)成功，這既是客觀規(guī)律，也是開工的必要條件。而三門AP1000依托項(xiàng)目正是由于采用了不正常的核電建設(shè)程序，違背了這一規(guī)律，因此在這兩個(gè)方面出了問(wèn)題，導(dǎo)致工程一直拖期。

    CAP1400工程建設(shè)與三門情況不一樣的是，作為國(guó)家重大科技示范工程，建設(shè)經(jīng)費(fèi)由國(guó)家出資，國(guó)核技作為EPC總承包商。從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，國(guó)核技的積極性和經(jīng)費(fèi)保證似乎要好于三門依托項(xiàng)目，況且DCD第19版已得到美國(guó)NRC的批準(zhǔn)，CAP1400的設(shè)計(jì)全靠國(guó)核技自身的再創(chuàng)新能力。由于CAP1400沿襲了AP1000的系統(tǒng)配置和雙環(huán)路布置方案，只是為了增大反應(yīng)堆機(jī)組功率，因此國(guó)核技也僅僅對(duì)壓力容器尺寸和堆芯燃料組件數(shù)目、一回路主管路口徑，以及安全殼增容等方面進(jìn)行了放大，以便設(shè)計(jì)圖紙種類和數(shù)量、土建設(shè)施的力學(xué)計(jì)算等方面可以大量借鑒AP1000的設(shè)計(jì)，再加上幾年前CAP1400數(shù)度申請(qǐng)開工未獲批準(zhǔn)，設(shè)計(jì)圖紙似乎應(yīng)有足夠的時(shí)間加以設(shè)計(jì)固化和細(xì)化。但是示范工程的難度大多轉(zhuǎn)移到設(shè)備制造上，我國(guó)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的大型設(shè)備，如壓力容器、堆內(nèi)構(gòu)件、蒸汽發(fā)生器等，均還從未生產(chǎn)過(guò)尺寸這么龐大的設(shè)備，這使得這些設(shè)備的制造成功率和制造周期都值得特別關(guān)注。如前文分析，長(zhǎng)周期重大設(shè)備的制造，特別是屏蔽主泵的研制，將是工程建設(shè)關(guān)鍵路徑的決定性因素。另外，由于缺乏設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，DCD第19版提出的在反應(yīng)堆屏蔽廠房頂部結(jié)構(gòu)需采用鋼板混凝土的施工要求在三門、海陽(yáng)依托項(xiàng)目中均未實(shí)施，現(xiàn)在CAP1400工程必須根據(jù)新頒布的HAF102要求，采用鋼板混凝土施工，也給反應(yīng)堆屏蔽廠房施工帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)。

    如果在IVR技術(shù)未得到充分驗(yàn)證，屏蔽主泵問(wèn)題未解決，關(guān)鍵核心設(shè)備國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題未得到明確之前，在2017年開工CAP1400項(xiàng)目勢(shì)必重蹈三門核電的覆轍，不僅將給國(guó)家利益造成重大損失，也將對(duì)中國(guó)三代核電技術(shù)的自主化和出口造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。再退一步說(shuō)，即使2017年開工，也已無(wú)法滿足《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中提出的“2020年，CAP1400示范工程力爭(zhēng)建設(shè)完成”的目標(biāo)。因此，近期內(nèi)開工CAP1400的迫切性需要再斟酌。反之，在三大挑戰(zhàn)得到合理解決后，通過(guò)認(rèn)真吸取AP1000依托項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，合理掌握CAP1400示范工程的開工時(shí)機(jī)，才可能按照預(yù)定工期取得較理想的結(jié)果。

    結(jié)語(yǔ)

    無(wú)論中外，核電項(xiàng)目從來(lái)都是國(guó)家政治、外交、經(jīng)濟(jì)博弈的籌碼。一方面，我們必須考慮到特朗普政府上臺(tái)后，極力追求的是美國(guó)國(guó)家利益，對(duì)華政策尚不明朗，未來(lái)中美雙方在核電合作方面無(wú)疑也存在極大的不確定性。另一方面，作為美國(guó)西屋的最大股東，日本東芝近年來(lái)也正面臨嚴(yán)重的財(cái)務(wù)困難，最近更是因?yàn)槠浜穗姌I(yè)務(wù)虧損導(dǎo)致股價(jià)連續(xù)下跌，其最高決策層已發(fā)生變動(dòng)，甚至傳說(shuō)東芝已決定西屋公司今后不再參加新的核電建設(shè)，而專注于核電運(yùn)行和檢修技術(shù)服務(wù)。因此，從這個(gè)角度說(shuō)，現(xiàn)在討論AP1000和CAP1400項(xiàng)目開工問(wèn)題也是為時(shí)尚早，更不是開工后續(xù)AP1000和CAP1400項(xiàng)目的最佳時(shí)機(jī)。

    三代核電技術(shù)引進(jìn)在未來(lái)幾年內(nèi)仍將是中美、中日大國(guó)博弈的重要籌碼之一，鑒于“十二五”和“十三五”核電發(fā)展規(guī)劃均已無(wú)法完成，2030年的中國(guó)核電發(fā)展規(guī)劃中，自主研發(fā)的華龍一號(hào)、CAP1400，以及引進(jìn)的AP1000應(yīng)該如何布局，是一個(gè)值得認(rèn)真研究的戰(zhàn)略問(wèn)題。