中国援建巴基斯坦核电站往事:沙漠中的核电出口第一站

澎湃新闻记者 杨漾

2017-05-20 07:29 来源:澎湃新闻

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恰希玛核电工程的建成,标志着中国跨入了核电站出口国的行列。朱镕基曾赞扬恰希玛核电站是发展中国家之间“南南合作”的典范。上图为C1、C2合照。
“那时晚上出门,得先拿根棍子撵一撵野草丛里的蛇和蜥蜴。”1995年,当吕荣樑作为上海核工程研究设计院(下称上海核工院)恰希玛(Chashma)一期工程的现场经理来到巴基斯坦时,由中国成套出口至巴基斯坦的核电工程距离浇筑第一罐混凝土(FCD)已过去近两年时间。电厂周围的人工运河边芦苇高耸,中方人员的驻地中国村依然很荒芜。
上世纪90年代开始,来自中国核电设计院、设备公司、安装公司和土建公司的人员分批次来到位于巴基斯坦旁遮普平原柴尔沙漠西北部的恰希玛核电站。恰希玛核电项目一期工程(C1)是中国以交钥匙形式向巴基斯坦提供的一座30万千瓦压水堆核电站,以秦山一期核电站为参考,主合同总价(含技术转让)5.8亿美元、燃料合同总价(含备件)0.42亿美元, 由中方全面负责设计、设备采购、土建施工、设备安装、人员培训、电站调试等工作。
“进市区都不用带护照,对于巴基斯坦人来说,呶,中国人的脸就是最好的护照。”吕荣樑指了指脸颊,回忆起某次去当地军事博物馆参观,工作人员一看是中国人,热情地邀请他登上一辆中国制造的坦克车、搂着他的肩膀合影,“这就是中巴友谊。”
此前不久,中国核工业人刚刚亲历了国内民用核能零的突破。1991年12月15日凌晨,在上海以南115公里的浙江海盐县,中国大陆第一座30万千瓦核电站——秦山核电站并网发电,标志着中国成为继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后,世界上第7个能够自主设计、建造核电站的国家。
秦山核电站并网发电16天后,中巴两国在北京签定了合作建设巴基斯坦恰希玛核电站的协议。此后近20年里,双方又续签了同为30万千瓦的C2、C3、C4核电工程合同。多年来,曾赴恰希玛核电站现场工作的中方人员亲切地互称为“恰友”,如今他们分布在中国由南至北的各个核电基地,但碰面时还是会习惯性地行使传统的巴基斯坦“拥抱”礼仪。
中国巴基斯坦核电站合作合同签字仪式现场合照
沙漠核电站——软土地基上的设计创新
下了飞机,从巴基斯坦首都伊斯兰堡到恰希玛核电站的距离约为280公里,一路颠簸,差不多需要6小时方能抵达。一位德国技术专家在体验了当地环境条件后说:即使恰希玛黄金遍地,也不愿意再去了。沙漠地区人烟稀少,夏季长达7个月之久,极端气温高达52摄氏度,且昼夜温差大,早穿皮袄午穿纱。
“基坑下面,最高温度67度,手都无法抓住钢筋,到了中午不得不停止施工。”为了配合恰希玛核电站现场施工,从1993年3月至2000年9月,吕荣樑及其前后几任上海核工院现场经理,在当地负责处理电站施工和调试过程中出现的与设计相关的技术问题。
这是中国自行设计建造、首次出口商用核电工程,也是当时全国最大、最复杂、高新技术含量最高的成套出口项目。作为友好邦邻,中巴双方围绕和平利用核能的交流始于上世纪70年代。1986年9月,中巴两国政府签署和平利用核能合作协议。在此基础上,巴方通过组团来华调研和培训、联合研究等方式了解了秦山核电厂的建设情况,及中方的核电设计、设备制造和工程施工能力,提出了在巴基斯坦合作建设核电厂的意向。
其实,巴基斯坦民用核能的起步早于中国。1972年,采用加拿大重水堆技术的巴基斯坦第一座核电站——设计电功率为13.7万千瓦的坎努普核电站投入商运。但对于相对主流的轻水堆核电厂,巴方缺乏如中国在秦山核电上积累的工程经验。在油气等资源匮乏的巴基斯坦,拉闸限电是家常便饭,伊斯兰堡每日定时停电,一些农村地区每天仅能维持两至四小时电力。
频繁互访后,巴方于上世纪80年代末向中国提出援建一座60万千瓦级压水堆核电站的要求。当时的中国核工业总公司(中国核工业集团公司前身,下称中核总)明确表示,中国尚在研究60万千瓦压水堆核电技术,秦山30万千瓦压水堆核电工程即将建成,技术上比较有把握。屡次磋商后,1990年,中核总确定,中方技术方案以秦山一期为基础,根据巴方厂址作适应性改进。
秦山一期核电站
以秦山为参考电站,不等于简单的工程翻版。对于核工程设计总包方来说,最苛刻的,首先是当地的非岩性砂土地基。
正在开挖施工的C1核岛基础
“秦山厂址是岩石地基,几十万吨重的核电厂造在岩石上,沉降条件非常理想。恰希玛厂址的砂土地基就不一样了,厂址勘探深达200米还是砂土,当时非常担心砂土地基上核岛厂房沉降的不均匀性。核岛厂房(注:包括核反应堆装置和一回路系统)基础比压高,而常规岛厂房(注:包括汽轮发电机组及其配套设施)基础比压低,如果核岛厂房和常规岛厂房的沉降量出现差异,造成主蒸汽管道和主管道的破裂就麻烦了。” 吕荣樑对澎湃新闻(www.thepaper.cn)说,这是设计过程中遇到的最大挑战,不仅国内从未有过在砂土地基上建造核电站的先例,在国际上也很罕见,难度大、可供借鉴的经验很少,只能重新摸索。
经过两年的科研攻关,上海核工院的设计团队最终决定保持秦山的工艺应用系统不变,重新设计厂房布置。为了减少不均匀沉降的影响,设计中把反应堆厂房、核辅助厂房、电气厂房和核燃料贮存厂房构成一个整体的核岛建筑群,坐落在同一个85mX87m方形底板上,反应堆厂房位于核岛中央位置,尽可能使核岛重心与底板几何中心重合,使底板受载均匀。“ 形心和重心相结合,那么沉降就均匀了。恰希玛的布置,和国内核电站的布置都不一样。到了核岛工程施工末期,整个核岛沉降了5.8厘米,基本均匀。” 吕荣樑称。
除了砂土地基外,由于恰希玛厂址位于地震多发区域,其地震加速度为0.25g(SSE),高于秦山地区的0.15g(SSE)。如果采用按秦山核电站抗震要求设计制造的核级设备,绝大多数设备设计将无法满足核安全评审要求。因此,所有与核安全相关的厂房、管道、设备等都需重新设计、重新分析和计算。
中巴合作施工现场
整个C1工程包括设备2万余台件,仪表和控制平台1万余台套,阀门1万余个,相互用管线连接,组成200多个系统。1993年8月1日上午8时30分,C1浇筑第一罐混凝土,进入施工建造阶段。2002年6月13日并网发电,当年8月21日反应堆达到满负荷运行。2000年9月,临时验收并交付巴方管理运行。2001年3月,恰希玛一期核电工程组通过最终验收。 国际原子能机构对恰希玛核电站进行了审查,认为这个核电站符合国际标准,运行安全可靠。
但电站交付巴方运行后,平均负荷因子却不到80%。负荷因子是指一座核电站实际发电量占额定发电量的比例,这其中涉及到设备成熟度、操作熟练程度等方面的原因。随后,中巴双方又签订了技术支持合同,巴方不断将运行参数报送给中方,由中方技术团队反馈技术意见、制定设备维修保养大纲,这使得机组的运行越来越顺利,电厂可利用率高达90%以上。
C1投运后的表现,为后续合作奠定了基础。2003年,C2项目启动第一轮技术谈判。2005年12月28日,C2浇灌第一罐混凝土 。2011年3月14日,C2并网成功。
C1的”孪生版”,恰希玛二号核电机组穹顶吊装
从中方培训走出去的巴基斯坦工程师
在恰希玛四台30万千瓦核电机组的设计、建造、调试过程中, 中国为巴方培养了一大批高级核电技术及管理人员,这也成为中巴友谊之桥的枢纽。
当时来中国接受培训的巴基斯坦工程师,都具备高学历,很多有欧美留学背景,也有部分中国留学生。除上海核工院外,巴方人员来华培训的另一个流向是电厂。巴基斯坦首批核电操作员就是中国秦山核电厂培训出来的。这些从恰希玛项目成长起来的巴方人员,如今大多都已成为巴基斯坦核工业体系中的骨干力量。
夜色中的C1
曾担任上海核工院C2项目现场经理的王国英介绍说,从C2开始,巴基斯坦方面形成了一套外派联络官机制。驻上海的联络官每4-6个月更换一次,除了核工院外,该联络官还负责与项目总承包商中原对外工程公司及核电设备制造商的驻沪人员对接。迄今为止,巴方为恰希玛工程总共派出过36位驻上海联络官。巴基斯坦原子能委员会的现任总工程师,就是当初来沪的第一任联络官。
“能够外派到中国来当联络官的都是非常优秀的工程师,回到巴基斯坦后,基本都会被任命到更重要的岗位上。”据王国英介绍,联络官对接设计、采购、施工、运行等全产业链,会在该职位上经受全方位的历练。
除核电专业人员的培养、能源结构改善之外,巴基斯坦的工业制造水平,也在恰希玛工程中大为提升。在C1工程建造阶段,巴基斯坦使用的还是单一的手工机床,没有大型开挖机和运输卡车,全靠人力和毛驴顶上。中国分包给巴方的施工任务,均存在拖迟现象。
到了C2项目上,巴方提出了装备国产化要求。为此,中方从中挑选出一批技术要求和制造难度相对较低的设备,先由中方提供技术设计图纸,再交给巴方的重型工业机械公司进行详图设计和制造,同时由中方人员驻厂监制。从C2到C3、C4项目,巴制设备的比例有了很大提升。
中国核工业体系的完善与提升
从秦山核电站到C1,再到在C1基础上作出概率安全评价系统应用、最终热阱冷却塔设计、内陆核电厂闭式冷却循环、严重事故预防与缓解等11项重大项目改进的C2,继而C3、C4,恰希玛电站的安全性和经济性逐渐提升,中国自主设计的30万千瓦核电站的核电安全设计技术达到了“二代加”标准,中国核电站技术品牌又上了一个台阶,包括研发系、设计标准、设计管理、核电审评、核电材料、核电燃料、设备制造、核电人才在内的中国核工业“八大体系”,都有了大幅提升。
当时,由于西方工业国家对巴基斯坦实行核电设备禁运,导致部分国外订货无法落实。通过恰希玛工程,中国自主设计、自主制造核电设备的能力与水平全面提高。资料显示,C1和C2两座核电站绝大部分设备材料都实现了国产化,国内主要核设备制造厂为项目提供设备材料,C2项目的国产化率达到86%,电气贯穿件、非能动氢气复合器、主给水泵等一些原本只能进口的设备通过了国产化。
此外,恰希玛项目作为中国第一座出口核电站,为了与国际接轨,中方大量采用了国际/国外标准和规范,逐步建立起与国际/国外标准接轨的、适应本国特点的核电厂设计、建造标准体系。与此同时,中方的国际技术谈判和商务谈判能力也在实践中得到了很好的锻炼和经验积累。恰希玛工程,促使中国核电完成了从原型堆到商用堆的转变。
C1压力容器吊装就位
C1首次达到满功率
从时间轴上回过头看,秦山核电站建成后,国内培养出了一大批技术骨干和专家。紧接而来的恰希玛项目,则汇聚了中国各家核电企业的技术骨干力量。如今,这群在恰希玛沙漠中,曾历经烈日和沙尘考验的人员,不断分赴国内各个核电站,成为了中国核电事业的主力。
截至目前,中国已向巴基斯坦出口了4台30万千瓦级核电机组、2台百万千瓦级核电机组,C4预计于2017年中成功投运。如今,仍有一大批工程建造、技术服务人员奋战在柴尔沙漠中。
责任编辑:李跃群澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 恰希玛核电,巴基斯坦,援建,核电出口,一带一路,秦山,上海核工院,澎湃

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