隨著年初CAP1400堆型的初步設計通過國家能源局組織的審查，意味著這個由我國在引進美國AP1000核電技術基礎上自主研發(fā)的“升級版”堆型在技術上已定型并得到國家認可。而近日CAP1400的核心臺架實驗陸續(xù)通過核安全局的驗收，意味著CAP1400馬上要來了。根據國家核電計劃，CAP1400示范工程的第一臺機組將于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之一的CAP1400其安全性如何?經濟性有何優(yōu)勢?技術上有何獨到之處？自主化裝備體系建立情況如何?本報記者通過對多方進行采訪，力求描摹出CAP1400的大致模樣。

經濟性如何？

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，作為三代核電，CAP1400要想取得商業(yè)上的優(yōu)勢，保證經濟性是一個重要課題。

因為目前CAP1400的示范堆尚未開始建設，CAP1400的經濟性到底如何還有待驗證。目前其較二代核電的經濟性主要體現在設計中的性能參數和建造成本預算上。

據記者了解，CAP1400采用大機組設計，最大電功率達到1500MWe。而CAP1400擁有如此大的功率可能還要感謝西屋公司的“倒逼”。坊間一直流傳著關于技術轉讓時對CAP1400自主化認定的故事。當時在商談技術轉讓的時候,西屋公司和國家核電曾達成初步協(xié)議是我國的自主化項目功率必須達1350MWe才算具有自主知識產權，并可以獨立出口。經過相關專家初步估算之后認為我國有能力達到這一功率，雙方達成協(xié)議。上海核工程院依據此協(xié)議進行了設計。但隨后，西屋公司又提出了這個所謂的1350MWe是指凈功率，并非中方所認為的毛功率——技轉合同中并未寫明是毛功率還是凈功率。當時西屋公司認為國家核電會知難而退——可能西屋公司自己也很難做到這一點。隨后的故事我們都知道，國家核電接過了這一挑戰(zhàn)，而CAP1400設計通過審查也證實了我國已經完全突破了1350MWe的知識產權壁壘。

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

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

CAP1400總設計師鄭明光告訴記者，基于AP1000的模塊化技術，CAP1400優(yōu)化了模塊設計——在模塊化設計的同時，進行了簡化設計，系統(tǒng)和部件數量大幅減少，降低了建造成本和運維成本。

據國核工程公司相關負責人介紹，模塊化建造將縮短建造周期，而建造周期縮短產生的經濟效益是全方位的。同時，隨著我國裝備制造能力的提高，CAP1400對關鍵設備均進行了標準化和批量化設計，減少了建造成本。

根據計劃，CAP1400示范工程的一號機組建造周期56個月，2號機組50個月。

如何保證安全？

對于核電而言安全性無疑最被關注，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的安全性首先體現在采用了先進的非能動設計理念。采用了非能動堆芯冷卻系統(tǒng)、非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的組合設計。在不依賴外部電源的情況下，能確保極端事故條件下反應堆安全和余熱導出及堆芯衰變熱安全排出，事故發(fā)生72小時內無需人工干預，72小時后具備補給能力，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量級。據記者了解，目前二代核電站在極端事故條件下，只能保證0.5小時不需人工干預。

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

例如，CAP1400的反應堆壓力容器中取消了中子屏蔽板，這樣就降低了出現松動部件的風險；優(yōu)化了下腔室結構以提供更優(yōu)的堆芯入口流量分配，提高了安全性。

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

如何做到無硼調峰？

核電參與調峰？在多數人眼中核電參與調峰是一個滑稽的問題——對于貼著占比不到電源構成2%、穩(wěn)定而高效的清潔能源、高投資等標簽的核電而言，參與調峰完全是一種浪費。誠然，目前為了保證核電的經濟性，核電站并不參與電網調峰，但隨著核電機組在電網中的比例逐漸增加——比如達到美國那樣；在電網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；在國內預期核電會大規(guī)模發(fā)展的現實情況下，核電參與電網系統(tǒng)調峰或許并非天方夜譚。

而CAP1400在設計中似乎早已考慮了這個問題。

上海核工程設計研究院總體技術部主任助理王煦嘉告訴記者，目前世界核電界已經開始重視三代核電在更為經濟、清潔的情況下調峰能力提升問題，“這是為了應對未來核電大規(guī)模發(fā)展所做的準備之一。”據王煦嘉介紹，CAP1400具有靈活的運行能力，具備調峰能力。首先，CAP1400具備堆芯18至24個月換料能力，提升了電廠可利用率。同時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具有先進的燃料管理系統(tǒng)，具備負荷跟蹤和頻率控制能力。

據記者了解，CAP1400的堆芯功率由MSHIM(機械補償模式)控制，無需調硼，即可參與調峰又大大減少了放射性廢液產生量。

上海核工程設計研究院堆芯設計所主任楊波告訴記者，CAP1400的功率變化主要靠控制棒調節(jié)，相比當前的二代加機組有更好的調峰能力，但調峰能力不是絕對的，“按照設計，在燃料的前80%-85%的使用時間里，應該比較容易調峰。到后期的話，調峰會困難一些。”目前核電參與調峰的實際應用最多的可能就是法國，但是不同于法國普遍的通過調硼——主要是依靠一回路硼濃度的變化來調節(jié)，硼調節(jié)的話就要依靠稀釋或者是硼化，稀釋過程中會產生大量的廢水——這會造成一定的經濟成本和環(huán)境風險。

王煦嘉表示，CAP1400如果參與電網調峰，過程中相應產生的放射性廢物是比較少的。CAP1400調峰所產生的的放射性廢物量比二代加機組反應堆的廢物量會減少很多，因為并不是通過一回路的調硼來實現調峰。

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

裝備制造體系是如何煉成的？

大型核電項目對于國內社會經濟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，先進完整的核電裝備制造體系又是直觀的體現之一。

對于CAP1400而言，最大意義可能并不是突破了凈功率1350MWe的知識產權壁壘，而是通過CAP1400的國產化設計和未來的建造過程中，我國的裝備制造體系或將完成一次質的飛躍。

那么CAP1400的裝備制造體系是如何煉成的呢？據了解，為了順利完成AP1000示范堆和重大專項CAP1400的建設。國家核電從2009年就開始著手建立三代核電的合格供應商體系——幾乎涵蓋世界范圍內最先進的裝備制造企業(yè)。國家核電設備部主任張福寶告訴記者，“合格供應商不是與生俱來的，需要一個培育的過程。從國家核電誕生那天起，這件事就已經著手做了。”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備——多數設備企業(yè)都是從制造二代核電裝備而具備核裝備生產的能力——這不代表能夠制造三代核電設備。對此，國家核電成立之初就設立了三條主線的工作思路。一個是依托項目建設，第二個是重大專項，第三個是技術轉讓和設備國產化。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。

國家核電董事長王炳華在2014年三代核電AP/CAP合格供應商年會致辭中講到，“兩年來，AP/CAP合格供應商從57家增加到109家，大家堅持共同發(fā)展的方向，已經形成了利益共同體和價值共同體。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。而對于國內企業(yè)轉化吸收國外裝備制造業(yè)技術，國家核電做了大量的工作。

“首先我們在經過一定時間調研的基礎上，編制發(fā)布了一個合格供應商管理辦法，提出了CAP1400設備體系的標準。如果有意愿參與三代核電設備研發(fā)的企業(yè)，經過一定標準的審核，國家核電將幫助其進行西屋聯隊技轉包的吸收轉化。”記者了解到，國家核電接受的技術轉讓包中裝備制造相關的任務包占了絕大多數。因此，對于國家核電來說，如何通過技術轉讓，讓國內的裝備制造企業(yè)盡快掌握技術、消化吸收就是最重要的工作之一。而在技術消化吸收的基礎上再創(chuàng)新，就是技轉的第二步。國家核電在這個環(huán)節(jié)上發(fā)揮了非常重要的作用——設置了一個獨立的技術許可部，專門從事服務國內裝備企業(yè)接受技術轉讓的工作。

張福寶告訴記者，在國內企業(yè)接受技轉過程中，去國外相關企業(yè)進行培訓是一個重要步驟。而如果我們的企業(yè)在國內進行技術吸收的過程中需要技術支持與服務，國家核電也會根據合同聯系國外相關企業(yè)到現場來指導。同時，國家核電也會組織國內的裝備制造企業(yè)進行業(yè)務上的交流，這其中有合作也有競爭。而三代核電設備自主化也正是在這種合作和競爭中不斷的取得突破。