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叶奇蓁,浙江海宁人,著名核反应堆及核电工程专家。1934年9月出生于湖北武汉,1955年7月毕业于上海交通大学电力工程发电专业。历任中国生产发电两用堆设计总设计师,中核集团核工业第二研究设计院副总工程师,核工业计算机应用研究所所长,中国核工程公司副总经理,核电秦山联营有限公司副总经理,秦山核电站二期600MW核电站工程总设计师等;系中国工程院院士,国防科学技术工业委员会专家咨询委员会委员、核安全专家委员会委员。
第一座核反应生产堆的设计、建设、调试启动,第一座原型核电站的设计与建设,第一座商用核电站秦山核电二期工程……中国核能事业发展中的诸多“第一”,都凝聚着我国早期无数核电专家的心血。享受国务院特殊津贴的有突出贡献专家、中国工程院能源与矿业工程学部院士叶奇蓁正是这些专家之一。他参与过许多技术路线、堆型选择、主要技术指标的确定工作,主持过大量可行性研究及总体设计,组织并实施过很多自主设计及其重大技术方案的审定。这位国家“能源智囊团”的主要成员把自己的全部心血和智慧、理想和抱负、忠贞和挚爱,一切都奉献给了祖国的核电事业。
与核电的不解之缘
1955年7月,21岁的叶奇蓁从上海交大毕业。次年,品学兼优的他被选派去苏联莫斯科动力学院攻读研究生学位。在那里,他像海绵一样汲取着电力知识。1960年,获电力系统专业副博士学位后,他立即启程回国,参加祖国的建设。
叶奇蓁从核工业第二研究设计院开始走上了中国核工业的开拓之路。当时,学电力系统专业的叶奇蓁从没想过会去搞核能。怎么办?从头学吧。从电力控制到核能控制,基础的东西有相同之处,但毕竟是一个全新领域。当时,正赶上苏联政府撕毁了同中国政府签订的几百个合同,撤走了全部在华专家,带走所有图纸和资料,停止供应中国建设需要的重要设备。面对苏联专家留下的一个个极为棘手的问题,叶奇蓁与我国第一代核工业人一道,艰苦奋斗,勇敢面对。
20世纪60年代,叶奇蓁参与我国武器级钚生产堆控制和仪表的研制项目,主持运行及事故动态分析和运行及事故处理规则、调试启动大纲的编制,为生产堆按时建成和安全运行作出了贡献。70年代,担任生产发电两用堆设计总工程师,主持制定了工程总体方案、洞体内主厂房布置方案、低参数汽轮机方案及技术规范、两用堆控制及保护方案、洞体内防原子弹冲击波袭击等方案。80年代初,他主持筹建核工业计算机应用研究所,组织计算机管理信息系统的开发,其间主持编制了秦山核电一期工程的计划网络及计划管理软件的开发,为我国核电做出了自己的贡献。从电力到核能的经历,让叶奇蓁被选为我国自主设计、自主建造、自主管理、自主运营的第一座商用核电站——秦山核电二期工程的技术负责人。
作为秦山二核总设计师的他,有宽广和深厚的专业技术知识,并善于听取、协调各方面的意见,从而确保了决策更加科学合理。
生活中的叶奇蓁,总是笑眯眯的,平易近人,和蔼可亲,有着特别的亲和力。然而,他对工作要求十分严格,一是一,二是二,十分认真,容不下半点马虎或草率。
当年风华正茂的叶奇蓁,如今已两鬓斑白,成为国家“能源智囊团”的主要成员。
2007年12月6日,中国国家能源领导小组国家能源专家咨询委员会成立,由叶奇蓁等40名国内专家组成。叶奇蓁说,时任国务院副总理曾培炎在出席国家能源专家咨询委员会全体会议时强调,能源研究要有国际视野、创新思维、科学方法,要重点围绕能源节约、能源结构、能源科技、能源安全、体制机制、国际合作等问题开展调查研究,并指出要不断创新发展观念、开拓发展思路,发挥专业特长和团队优势,认真研究我国能源发展面临的重大问题,积极探索符合国情的能源发展道路,为能源宏观决策献计献策。
国家能源专家咨询委员会是国家能源领导小组的咨询机构,主要围绕国家能源发展战略和规划、重大能源政策以及能源领域的重大问题开展研究,提出政策建议,为国家能源决策提供服务。委员会下设煤炭、电力与核能、油气、可再生能源、能源节约、能源经济等6个专业委员会,叶奇蓁列在“电力与核能”这个专业委员会。
见证中国“核电发展的春天”
1978年改革开放之前,中国核工业是以军为主,增强国防实力。1964年爆炸原子弹,1967年爆炸氢弹,1971年第一艘核潜艇下水,这3件事昭示出中华民族自强不息、团结奋进的民族精神,向世界展现一个不断上升、不断发展中的国家形象。1978年以来,中国核工业在保军转民第二次创业的道路上一路飞奔,从建起了中国大陆自己的第一座核电站——秦山核电站为起点,以前所未有的高速迅猛发展,一座座核电站纷纷建设并投入使用。在这个过程中,以叶奇蓁为代表的中国核电人坚持发展民族核电产业,付出了自己的智慧与汗水,他们的雄心和魄力、他们的使命感、他们的探索,永远成为鼓舞人们的力量。
20世纪六七十年代是国际上核电发展的黄金时期。早在1970年2月8日,周恩来总理就提出:“二机部(核工业部)不能只是爆炸部,还要搞核电站。我国发展核电站的方针是:“安全、实用、经济、自力更生。”改革开放的到来,将周总理的这句话变成了现实,也把中国核工业推进国际市场竞争中。
1982年12月30日,在第五届全国人大第五次会议上,中国政府向全世界郑重宣布了建设秦山核电站的决定。1985年3月,秦山核电站浇灌第一罐混凝土,1991年12月15日首次并网发电,年发电量为17亿千瓦时。从此,中国拉开了核电建设的序幕。
秦山核电站的建成发电,结束了中国大陆无核电的历史,标志着“中国核电从这里起步”,被誉为“国之光荣”。1986年1月,国务院常务会议决定在原址上建设秦山核电二期工程。1995年12月,国家计委正式批准开工。叶奇蓁受命为中国核工程公司(秦山核电二期工程的建设单位)副总经理,后任秦山二期600兆瓦核电站工程总设计师,全面负责工程建设的技术工作。在叶奇蓁眼里,座落于浙江省海盐县城武原镇东8公里的秦山镇杭州湾畔的秦山核电站,濒临东海杭州湾,并且邻近上海、杭州等特大城市,背靠秦山,风景如画、水源充沛、交通便利,又靠近华东电网枢纽,是建设核电站的理想之地。国务院给秦山二核确定的建设方针是“以我为主,中外合作”。毕生从事技术工作的叶奇蓁,深知这8个字沉甸甸的分量。
在此之前,被称作“一期工程”的秦山核电站,在中国成功建成首座原型核电站,实现了我国大陆核电零的突破。秦山二期是我国核电发展的又一座里程碑,要实现商用核电站的建设,采用国际先进标准,与国际接轨,经济上又要具有与常规火电的竞争力。以叶奇蓁为代表的秦山二期人,在昔日一片的荒滩上创建、营运并管理着一个现代化的商用核电站。
在摸索中,秦山二期核电工程带给人们的是一个个惊喜:1号机组反应堆厂房安全壳穹顶采用了整体吊装新技术,这是中外核电建设史上首次大胆之举。当重达173吨的庞然大物稳稳地盖住反应堆厂房时,它的成功抢回了两个月的工期。压力容器堆内构件安装,由于外商没有提供安装用的弹簧秤,他们又一次面临两难选择。要么重新订货,需要3个月至半年时间到货;要么不用弹簧秤,但如果失败,后果严重。秦山二期核电工程又一次闯难关,在几套科学方案措施的保证下,没有用弹簧秤,压力容器堆内构件安装成功了!2002年4月15日,秦山二期核电工程1号机组提前47天投入商业运行,创造了我国核电建设史上的奇迹。
坚持中国核电自主化跨越
一年一度的换料大修是一场没有硝烟的战斗,其成功与否直接关系到发电机组在下一个燃料循环中能否安全、稳定地运行。秦山二期1号机组投运至今依靠自己的力量,先后成功地进行了多次换料大修。
核电站是高技术集成项目,自主发展核电是一个国家综合实力的体现。从某种意义上说,核电国产化之路能否走通,关键就看在核心技术的掌握上能否突破。从一开始,“自主化”对秦山二期核电工程就有着具体的内涵:按照国际标准,秦山二期核电工程采用30万千瓦一个环路的标准设计概念自主进行设计、建设;技术方案、总体参数的选定和工程设计都自主进行;重大科研开发、试验和验证都依托于国内核动力试验基地;在“以我为主”的前提下,引进部分设计软件,设计中的难点采取国外咨询;核燃料采用国产核燃料组件;核电站的设备材料尽可能由国内生产,国内尚无能力加工制造的关键设备,采取国际招标采购;工程的土建、安装、设备采购、调试、运行都实现自主管理。
叶奇蓁说:“尽管有国外百万千瓦核电站设计作参考,也有秦山一期30万千瓦核电站的设计经验,秦山二期60万千瓦核电站与之相比,设计上仍然存在很大差异,涉及反应堆堆芯、主回路系统布置及相关辅助系统的改变,许多参数需要经过专门试验或计算得到。”为了掌握核心技术,设计出符合国际先进标准和具有自主知识产权的核电站,核电秦山联营有限公司和核工业二院、中国核动力研究设计院等单位的科研人员通力合作,克服重重困难,引进了上百个设计分析软件,收集了全套参考电站的图纸资料和标准,并先后进行了包括堆芯设计、安全壳内布置、堆内构件与压力容器之间的水层厚度选择等300多项涉及核心技术的创新和改进,使反应堆本体安全性能、安全系统可靠性和冗余度、防范和缓解严重事故能力等得到全面优化,并使自主设计率达到90%。
正是我国科技工作者对一座核电站的几百个系统、30余万个部件、上百万张设计图纸如同“庖丁解牛”式的反复磨合,反复实践,才使中国核电的自主化能力得到大幅度的提升。叶奇蓁十分高兴:秦山二期核电站的成功建设,锻炼和培养了一批优秀的技术和管理人才,实现了出产品、出经验、出人才的总体要求秦山二期核电站的建设与投入商业运行,使中国实现了由自主建设小型原型堆核电站到自主建设大型商用核电站的重大跨越,对促进中国核电国产化发展,进而拉动国民经济发展发挥重要作用。
2010年4月,通过技术改进和创新,中核集团开发出了具有自主知识产权的百万千瓦级压水堆核电机组。据叶奇蓁介绍,国产化二代改进型核电机组作为引进二代核电技术的消化吸收和持续改进,实施了以“177堆芯”、“单堆布置”和“双层安全壳”三大改进为代表的22项重要改进,具有安全性、成熟性、经济性。同时,主要设备将实现国产化,机组整体国产化率将不低于在建二代改进型核电机组。
一生中硕果累累的叶奇蓁最得意的作品还是秦山二期核电工程。作为总设计师的他,以坚韧不拔的科研精神,在其全面负责的设计和科研方面,结合实际,努力创新,形成了一批新技术和新成果。
在叶奇蓁眼里,在核电自主创新的道路上耽误不得,更耽误不起,寄望民族核电自主创新的种子能够在中国生根发芽,结出丰硕的果实。
发展内陆核电正当其时
一说到核电站,不少人就会把它和原子弹联系起来,核电站如果出现事故,会不会像原子弹一样爆炸?对此,叶奇蓁明确表示核电站绝对不可能产生原子弹爆炸。“虽然核电站使用的和原子弹一样的铀235,但是纯度不同,绝对不会产生爆炸,完全是可控的。”叶奇蓁用喝酒的例子来做介绍,压水堆核电站相当于啤酒,大概5%～10%的酒精,而原子弹相当于白酒,差不多60多度,由于浓度不一样,白酒用火一点就能着,而啤酒怎么点也点不着。
座落在深圳东部的大亚湾核电站是中国第一座大型商用核电站。2010年5月23日,大亚湾核电站监测发现,一回路冷却水放射性碘核素和放射性气体轻微上升,5月28日放射性水平达到平衡并保持稳定,初步判断有一根燃料棒的包壳可能存在微小裂纹。一时间,有媒体曝中国大亚湾核电站“核泄漏”。对此,叶奇蓁强调:这是不确切的。他说,并没有导致大亚湾核电基地及周边地区放射性水平升高,没有对环境造成核泄漏。“大亚湾核电站是个别燃料棒出现了破损,裂变气体泄漏只是到了工艺系统。但放射性物质还包容在主环路压力边界及安全壳两道屏障内,不会对环境带来影响。”他说,带着破损燃料运行,在国外也是有的。因为一个堆里有四五万根燃料棒,运行3年,有可能出现个别燃料棒破损;设计中本身就允许万分之二的破损率。“目前中国大陆上正在运行的核电机组共有11台,装机容量达8900兆瓦。这些核电站始终保持安全运行的良好记录,负荷因子达到85%～92%,运行水平处于全球中上等水平。”
叶奇蓁说:“随着核电运行经验的增加,全世界都发现了核电技术的一些不足,从而对核电技术提出了新的要求,主要还是针对如何提高核电的安全性和经济性。随着我国核电技术的进步,在吸取国外经验的同时,这些改进我们已经或正在进行。”
目前,在国内电力生产构成中,主要有“火电”、“水电”以及“核电”三大类,其中火电一直雄居主导地位,占全国总机组比例高达70%。火电的原材料是煤炭,有分析认为“电荒”是因为“煤荒”。专家指出,目前全世界每使用3吨煤中,就有1吨以上是中国烧的。我国的煤炭储量并非世界第一,人均还低于世界平均水平,年开采量却是世界第一,这对中国社会可持续发展带来严重的隐患。
煤炭对火电发展的牵制,自然就给了水电和核电以新的发展空间。我国虽然水资源丰富,主要集中在西南地区,由于地质条件的限制和距离因素,有些地区用水发电并不合算,而且水电受气候影响很大。叶奇蓁身在秦山,而心中装着整个中国核电大发展的宏图。叶奇蓁认为,核电固然不能解决全国性的电力大问题,但它有助于解决部分地区的电力短缺问题,因为并非每个地方都有火力以及水力发电的优势,这些地方如果完全依靠向外省购电,一方面输电成本很高,另一方面有赖于电网的可靠性,在紧要关头缺乏能源的基本的保证。
“核电是一种不排放二氧化硫、二氧化碳等污染物的清洁能源,基本上是零排放。普通60万千瓦火电机组每年会产生7万吨二氧化硫、603万吨二氧化碳,以及大量煤灰等废弃物。与火电水电相比,核电工业耗能低,而且环保。”叶奇蓁介绍,同样的百万千瓦机组,火电一天需要的煤差不多要装一整列火车,而核电1年只需要30机组原料,用1节火车车厢就够装了。“核电站,即利用核燃料中铀裂变后释放出的能量进行发电。在铀同位素中,只有铀235原子核吸收中子后会发生核裂变。以铀原子核裂变为例,一个铀235核吸收了一个中子而分裂成两个较轻的原子核,并产生2~3个新的中子,同时发生的质量亏损,转变为很大的能量,这就是核裂变反应。铀235原子核完全裂变放出的能量即核能,即1千克铀235裂变释放的能力相当于2700吨标准煤燃烧释放的能量。”
目前世界上共有440多座核电站运行,而且大部分建在内陆地区,其中美国、法国、日本所拥有的核电站占了总数的半成。中国其实是一个人均占有资源相当匮乏的国家,核电站只需消耗很少的核燃料,就可以产生大量的清洁电能,而且对于中国来说提高电网的抗灾害能力,建设紧急情况下不依赖燃料运输的支撑电站,核电站都显得尤为必要。叶奇蓁说:“随着中国经济的发展,核电将是解决能源问题的重要途径。”他强调,中国建设内陆核电,势在必行。
中国核电站迄今为止都建在沿海,主要原因是沿海经济发展比较迅速,电网容量较大,能承受核电大机组运行,且距产煤地较远,又缺乏水力资源,核电的建设能改变完全依赖北煤南运、西电东送的困境。叶奇蓁说,目前情况发生了很大变化,内陆的中西部地区经济、电网容量都有了很大发展,有些省份同样缺乏煤炭和水力资源,因此,就需要核电建设来缓解缺电的矛盾。
在电力需求的强力推动下,湖北、湖南、江西、安徽、重庆等内陆省份近年来正竞相成为中国第一批内陆核电站所在地,过去几十年只能在沿海地区发展核电的格局已被打破,中国核电建设正向内陆地区迈进。据悉,中国首座内陆核电站已在湖南桃花江开工,中国在核电厂址规划中已确定相当一部分可选的内陆厂址,其中有些厂址已开展许多工作,诸如地质、水文、气象、地震、交通、人口等方面积累了大量数据,有的还开展了初步可行性研究及审评,当地政府和广大公众也积极支持发展核电,这些都将推动中国内陆核电站建设。
“在内陆建设核电站既有必要,也有可能。只要处理好废水排放的问题,不会对环境和安全产生影响。”据叶奇蓁介绍,目前在中国发展内陆核电站,从技术上是完全成熟的,目前设计的液态流出物处理系统的实际运行水平远低于国际标准要求,而且中国国产的核电机组有明显的经济优势。
随着国家发展核电由“适度发展”转变为“积极推进”,再到现在的“大力推进”核电建设,观念上的重大转变帮助中国迎来了核电发展的春天。许多项目均采用了在引进国外技术基础上,经过消化、吸收、再创新后形成的中国自主设计的“二代加”百万千瓦级压水堆核电技术,这成为支撑诸多核电工程的技术“灵魂”。叶奇蓁说,在掌握“二代加”技术的基础上,中核集团确立了一个清晰的技术路线图,那就是“应用一代、研发一代、预研一代,让中国核电技术不断地、有计划地向前发展”。
中国拟将2020年核电装机容量扩大至7000万千瓦,相关规划正待国务院批复。“如果实现7000万千瓦,中国核电装机容量将位居世界第二。我们不但要做核电大国,更要做核电强国。”这意味着,中国核电发展正在“升温”。核能成为中国能源优化发展的发展方向。
从繁华都市到西北边陲,从戈壁荒滩到群山峻岭,在我国核工业生产、建设的第一线留下了叶奇蓁匆匆的足迹。风风雨雨几十载,叶奇蓁把智慧和才华都献给了他挚爱的核工业和核电国产化事业。为了核工业的建设与核电的发展,叶奇蓁以事业为家,很少有时间与自己的家人团聚,他最愧疚的是对孩子的早年的成长过问得太少,一辈子大多数时间都在跟图纸、文件、数据打交道,自己少有一些业余爱好也难得有时间操练。他一辈子不变的情结是:知识报国!■
叶奇蓁,浙江海宁人,著名核反应堆及核电工程专家。1934年9月出生于湖北武汉,1955年7月毕业于上海交通大学电力工程发电专业。历任中国生产发电两用堆设计总设计师,中核集团核工业第二研究设计院副总工程师,核工业计算机应用研究所所长,中国核工程公司副总经理,核电秦山联营有限公司副总经理,秦山核电站二期600MW核电站工程总设计师等;系中国工程院院士,国防科学技术工业委员会专家咨询委员会委员、核安全专家委员会委员。
第一座核反应生产堆的设计、建设、调试启动,第一座原型核电站的设计与建设,第一座商用核电站秦山核电二期工程……中国核能事业发展中的诸多“第一”,都凝聚着我国早期无数核电专家的心血。享受国务院特殊津贴的有突出贡献专家、中国工程院能源与矿业工程学部院士叶奇蓁正是这些专家之一。他参与过许多技术路线、堆型选择、主要技术指标的确定工作,主持过大量可行性研究及总体设计,组织并实施过很多自主设计及其重大技术方案的审定。这位国家“能源智囊团”的主要成员把自己的全部心血和智慧、理想和抱负、忠贞和挚爱,一切都奉献给了祖国的核电事业。
与核电的不解之缘
1955年7月,21岁的叶奇蓁从上海交大毕业。次年,品学兼优的他被选派去苏联莫斯科动力学院攻读研究生学位。在那里,他像海绵一样汲取着电力知识。1960年,获电力系统专业副博士学位后,他立即启程回国,参加祖国的建设。
叶奇蓁从核工业第二研究设计院开始走上了中国核工业的开拓之路。当时,学电力系统专业的叶奇蓁从没想过会去搞核能。怎么办?从头学吧。从电力控制到核能控制,基础的东西有相同之处,但毕竟是一个全新领域。当时,正赶上苏联政府撕毁了同中国政府签订的几百个合同,撤走了全部在华专家,带走所有图纸和资料,停止供应中国建设需要的重要设备。面对苏联专家留下的一个个极为棘手的问题,叶奇蓁与我国第一代核工业人一道,艰苦奋斗,勇敢面对。
20世纪60年代,叶奇蓁参与我国武器级钚生产堆控制和仪表的研制项目,主持运行及事故动态分析和运行及事故处理规则、调试启动大纲的编制,为生产堆按时建成和安全运行作出了贡献。70年代,担任生产发电两用堆设计总工程师,主持制定了工程总体方案、洞体内主厂房布置方案、低参数汽轮机方案及技术规范、两用堆控制及保护方案、洞体内防原子弹冲击波袭击等方案。80年代初,他主持筹建核工业计算机应用研究所,组织计算机管理信息系统的开发,其间主持编制了秦山核电一期工程的计划网络及计划管理软件的开发,为我国核电做出了自己的贡献。从电力到核能的经历,让叶奇蓁被选为我国自主设计、自主建造、自主管理、自主运营的第一座商用核电站——秦山核电二期工程的技术负责人。
作为秦山二核总设计师的他,有宽广和深厚的专业技术知识,并善于听取、协调各方面的意见,从而确保了决策更加科学合理。
生活中的叶奇蓁,总是笑眯眯的,平易近人,和蔼可亲,有着特别的亲和力。然而,他对工作要求十分严格,一是一,二是二,十分认真,容不下半点马虎或草率。
当年风华正茂的叶奇蓁,如今已两鬓斑白,成为国家“能源智囊团”的主要成员。
2007年12月6日,中国国家能源领导小组国家能源专家咨询委员会成立,由叶奇蓁等40名国内专家组成。叶奇蓁说,时任国务院副总理曾培炎在出席国家能源专家咨询委员会全体会议时强调,能源研究要有国际视野、创新思维、科学方法,要重点围绕能源节约、能源结构、能源科技、能源安全、体制机制、国际合作等问题开展调查研究,并指出要不断创新发展观念、开拓发展思路,发挥专业特长和团队优势,认真研究我国能源发展面临的重大问题,积极探索符合国情的能源发展道路,为能源宏观决策献计献策。
国家能源专家咨询委员会是国家能源领导小组的咨询机构,主要围绕国家能源发展战略和规划、重大能源政策以及能源领域的重大问题开展研究,提出政策建议,为国家能源决策提供服务。委员会下设煤炭、电力与核能、油气、可再生能源、能源节约、能源经济等6个专业委员会,叶奇蓁列在“电力与核能”这个专业委员会。
见证中国“核电发展的春天”
1978年改革开放之前,中国核工业是以军为主,增强国防实力。1964年爆炸原子弹,1967年爆炸氢弹,1971年第一艘核潜艇下水,这3件事昭示出中华民族自强不息、团结奋进的民族精神,向世界展现一个不断上升、不断发展中的国家形象。1978年以来,中国核工业在保军转民第二次创业的道路上一路飞奔,从建起了中国大陆自己的第一座核电站——秦山核电站为起点,以前所未有的高速迅猛发展,一座座核电站纷纷建设并投入使用。在这个过程中,以叶奇蓁为代表的中国核电人坚持发展民族核电产业,付出了自己的智慧与汗水,他们的雄心和魄力、他们的使命感、他们的探索,永远成为鼓舞人们的力量。
20世纪六七十年代是国际上核电发展的黄金时期。早在1970年2月8日,周恩来总理就提出:“二机部(核工业部)不能只是爆炸部,还要搞核电站。我国发展核电站的方针是:“安全、实用、经济、自力更生。”改革开放的到来,将周总理的这句话变成了现实,也把中国核工业推进国际市场竞争中。
1982年12月30日,在第五届全国人大第五次会议上,中国政府向全世界郑重宣布了建设秦山核电站的决定。1985年3月,秦山核电站浇灌第一罐混凝土,1991年12月15日首次并网发电,年发电量为17亿千瓦时。从此,中国拉开了核电建设的序幕。
秦山核电站的建成发电,结束了中国大陆无核电的历史,标志着“中国核电从这里起步”,被誉为“国之光荣”。1986年1月,国务院常务会议决定在原址上建设秦山核电二期工程。1995年12月,国家计委正式批准开工。叶奇蓁受命为中国核工程公司(秦山核电二期工程的建设单位)副总经理,后任秦山二期600兆瓦核电站工程总设计师,全面负责工程建设的技术工作。在叶奇蓁眼里,座落于浙江省海盐县城武原镇东8公里的秦山镇杭州湾畔的秦山核电站,濒临东海杭州湾,并且邻近上海、杭州等特大城市,背靠秦山,风景如画、水源充沛、交通便利,又靠近华东电网枢纽,是建设核电站的理想之地。国务院给秦山二核确定的建设方针是“以我为主,中外合作”。毕生从事技术工作的叶奇蓁,深知这8个字沉甸甸的分量。
在此之前,被称作“一期工程”的秦山核电站,在中国成功建成首座原型核电站,实现了我国大陆核电零的突破。秦山二期是我国核电发展的又一座里程碑,要实现商用核电站的建设,采用国际先进标准,与国际接轨,经济上又要具有与常规火电的竞争力。以叶奇蓁为代表的秦山二期人,在昔日一片的荒滩上创建、营运并管理着一个现代化的商用核电站。
在摸索中,秦山二期核电工程带给人们的是一个个惊喜:1号机组反应堆厂房安全壳穹顶采用了整体吊装新技术,这是中外核电建设史上首次大胆之举。当重达173吨的庞然大物稳稳地盖住反应堆厂房时,它的成功抢回了两个月的工期。压力容器堆内构件安装,由于外商没有提供安装用的弹簧秤,他们又一次面临两难选择。要么重新订货,需要3个月至半年时间到货;要么不用弹簧秤,但如果失败,后果严重。秦山二期核电工程又一次闯难关,在几套科学方案措施的保证下,没有用弹簧秤,压力容器堆内构件安装成功了!2002年4月15日,秦山二期核电工程1号机组提前47天投入商业运行,创造了我国核电建设史上的奇迹。
坚持中国核电自主化跨越
一年一度的换料大修是一场没有硝烟的战斗,其成功与否直接关系到发电机组在下一个燃料循环中能否安全、稳定地运行。秦山二期1号机组投运至今依靠自己的力量,先后成功地进行了多次换料大修。
核电站是高技术集成项目,自主发展核电是一个国家综合实力的体现。从某种意义上说,核电国产化之路能否走通,关键就看在核心技术的掌握上能否突破。从一开始,“自主化”对秦山二期核电工程就有着具体的内涵:按照国际标准,秦山二期核电工程采用30万千瓦一个环路的标准设计概念自主进行设计、建设;技术方案、总体参数的选定和工程设计都自主进行;重大科研开发、试验和验证都依托于国内核动力试验基地;在“以我为主”的前提下,引进部分设计软件,设计中的难点采取国外咨询;核燃料采用国产核燃料组件;核电站的设备材料尽可能由国内生产,国内尚无能力加工制造的关键设备,采取国际招标采购;工程的土建、安装、设备采购、调试、运行都实现自主管理。
叶奇蓁说:“尽管有国外百万千瓦核电站设计作参考,也有秦山一期30万千瓦核电站的设计经验,秦山二期60万千瓦核电站与之相比,设计上仍然存在很大差异,涉及反应堆堆芯、主回路系统布置及相关辅助系统的改变,许多参数需要经过专门试验或计算得到。”为了掌握核心技术,设计出符合国际先进标准和具有自主知识产权的核电站,核电秦山联营有限公司和核工业二院、中国核动力研究设计院等单位的科研人员通力合作,克服重重困难,引进了上百个设计分析软件,收集了全套参考电站的图纸资料和标准,并先后进行了包括堆芯设计、安全壳内布置、堆内构件与压力容器之间的水层厚度选择等300多项涉及核心技术的创新和改进,使反应堆本体安全性能、安全系统可靠性和冗余度、防范和缓解严重事故能力等得到全面优化,并使自主设计率达到90%。
正是我国科技工作者对一座核电站的几百个系统、30余万个部件、上百万张设计图纸如同“庖丁解牛”式的反复磨合,反复实践,才使中国核电的自主化能力得到大幅度的提升。叶奇蓁十分高兴:秦山二期核电站的成功建设,锻炼和培养了一批优秀的技术和管理人才,实现了出产品、出经验、出人才的总体要求秦山二期核电站的建设与投入商业运行,使中国实现了由自主建设小型原型堆核电站到自主建设大型商用核电站的重大跨越,对促进中国核电国产化发展,进而拉动国民经济发展发挥重要作用。
2010年4月,通过技术改进和创新,中核集团开发出了具有自主知识产权的百万千瓦级压水堆核电机组。据叶奇蓁介绍,国产化二代改进型核电机组作为引进二代核电技术的消化吸收和持续改进,实施了以“177堆芯”、“单堆布置”和“双层安全壳”三大改进为代表的22项重要改进,具有安全性、成熟性、经济性。同时,主要设备将实现国产化,机组整体国产化率将不低于在建二代改进型核电机组。
一生中硕果累累的叶奇蓁最得意的作品还是秦山二期核电工程。作为总设计师的他,以坚韧不拔的科研精神,在其全面负责的设计和科研方面,结合实际,努力创新,形成了一批新技术和新成果。
在叶奇蓁眼里,在核电自主创新的道路上耽误不得,更耽误不起,寄望民族核电自主创新的种子能够在中国生根发芽,结出丰硕的果实。
发展内陆核电正当其时
一说到核电站,不少人就会把它和原子弹联系起来,核电站如果出现事故,会不会像原子弹一样爆炸?对此,叶奇蓁明确表示核电站绝对不可能产生原子弹爆炸。“虽然核电站使用的和原子弹一样的铀235,但是纯度不同,绝对不会产生爆炸,完全是可控的。”叶奇蓁用喝酒的例子来做介绍,压水堆核电站相当于啤酒,大概5%～10%的酒精,而原子弹相当于白酒,差不多60多度,由于浓度不一样,白酒用火一点就能着,而啤酒怎么点也点不着。
座落在深圳东部的大亚湾核电站是中国第一座大型商用核电站。2010年5月23日,大亚湾核电站监测发现,一回路冷却水放射性碘核素和放射性气体轻微上升,5月28日放射性水平达到平衡并保持稳定,初步判断有一根燃料棒的包壳可能存在微小裂纹。一时间,有媒体曝中国大亚湾核电站“核泄漏”。对此,叶奇蓁强调:这是不确切的。他说,并没有导致大亚湾核电基地及周边地区放射性水平升高,没有对环境造成核泄漏。“大亚湾核电站是个别燃料棒出现了破损,裂变气体泄漏只是到了工艺系统。但放射性物质还包容在主环路压力边界及安全壳两道屏障内,不会对环境带来影响。”他说,带着破损燃料运行,在国外也是有的。因为一个堆里有四五万根燃料棒,运行3年,有可能出现个别燃料棒破损;设计中本身就允许万分之二的破损率。“目前中国大陆上正在运行的核电机组共有11台,装机容量达8900兆瓦。这些核电站始终保持安全运行的良好记录,负荷因子达到85%～92%,运行水平处于全球中上等水平。”
叶奇蓁说:“随着核电运行经验的增加,全世界都发现了核电技术的一些不足,从而对核电技术提出了新的要求,主要还是针对如何提高核电的安全性和经济性。随着我国核电技术的进步,在吸取国外经验的同时,这些改进我们已经或正在进行。”
目前,在国内电力生产构成中,主要有“火电”、“水电”以及“核电”三大类,其中火电一直雄居主导地位,占全国总机组比例高达70%。火电的原材料是煤炭,有分析认为“电荒”是因为“煤荒”。专家指出,目前全世界每使用3吨煤中,就有1吨以上是中国烧的。我国的煤炭储量并非世界第一,人均还低于世界平均水平,年开采量却是世界第一,这对中国社会可持续发展带来严重的隐患。
煤炭对火电发展的牵制,自然就给了水电和核电以新的发展空间。我国虽然水资源丰富,主要集中在西南地区,由于地质条件的限制和距离因素,有些地区用水发电并不合算,而且水电受气候影响很大。叶奇蓁身在秦山,而心中装着整个中国核电大发展的宏图。叶奇蓁认为,核电固然不能解决全国性的电力大问题,但它有助于解决部分地区的电力短缺问题,因为并非每个地方都有火力以及水力发电的优势,这些地方如果完全依靠向外省购电,一方面输电成本很高,另一方面有赖于电网的可靠性,在紧要关头缺乏能源的基本的保证。
“核电是一种不排放二氧化硫、二氧化碳等污染物的清洁能源,基本上是零排放。普通60万千瓦火电机组每年会产生7万吨二氧化硫、603万吨二氧化碳,以及大量煤灰等废弃物。与火电水电相比,核电工业耗能低,而且环保。”叶奇蓁介绍,同样的百万千瓦机组,火电一天需要的煤差不多要装一整列火车,而核电1年只需要30机组原料,用1节火车车厢就够装了。“核电站,即利用核燃料中铀裂变后释放出的能量进行发电。在铀同位素中,只有铀235原子核吸收中子后会发生核裂变。以铀原子核裂变为例,一个铀235核吸收了一个中子而分裂成两个较轻的原子核,并产生2~3个新的中子,同时发生的质量亏损,转变为很大的能量,这就是核裂变反应。铀235原子核完全裂变放出的能量即核能,即1千克铀235裂变释放的能力相当于2700吨标准煤燃烧释放的能量。”
目前世界上共有440多座核电站运行,而且大部分建在内陆地区,其中美国、法国、日本所拥有的核电站占了总数的半成。中国其实是一个人均占有资源相当匮乏的国家,核电站只需消耗很少的核燃料,就可以产生大量的清洁电能,而且对于中国来说提高电网的抗灾害能力,建设紧急情况下不依赖燃料运输的支撑电站,核电站都显得尤为必要。叶奇蓁说:“随着中国经济的发展,核电将是解决能源问题的重要途径。”他强调,中国建设内陆核电,势在必行。
中国核电站迄今为止都建在沿海,主要原因是沿海经济发展比较迅速,电网容量较大,能承受核电大机组运行,且距产煤地较远,又缺乏水力资源,核电的建设能改变完全依赖北煤南运、西电东送的困境。叶奇蓁说,目前情况发生了很大变化,内陆的中西部地区经济、电网容量都有了很大发展,有些省份同样缺乏煤炭和水力资源,因此,就需要核电建设来缓解缺电的矛盾。
在电力需求的强力推动下,湖北、湖南、江西、安徽、重庆等内陆省份近年来正竞相成为中国第一批内陆核电站所在地,过去几十年只能在沿海地区发展核电的格局已被打破,中国核电建设正向内陆地区迈进。据悉,中国首座内陆核电站已在湖南桃花江开工,中国在核电厂址规划中已确定相当一部分可选的内陆厂址,其中有些厂址已开展许多工作,诸如地质、水文、气象、地震、交通、人口等方面积累了大量数据,有的还开展了初步可行性研究及审评,当地政府和广大公众也积极支持发展核电,这些都将推动中国内陆核电站建设。
“在内陆建设核电站既有必要,也有可能。只要处理好废水排放的问题,不会对环境和安全产生影响。”据叶奇蓁介绍,目前在中国发展内陆核电站,从技术上是完全成熟的,目前设计的液态流出物处理系统的实际运行水平远低于国际标准要求,而且中国国产的核电机组有明显的经济优势。
随着国家发展核电由“适度发展”转变为“积极推进”,再到现在的“大力推进”核电建设,观念上的重大转变帮助中国迎来了核电发展的春天。许多项目均采用了在引进国外技术基础上,经过消化、吸收、再创新后形成的中国自主设计的“二代加”百万千瓦级压水堆核电技术,这成为支撑诸多核电工程的技术“灵魂”。叶奇蓁说,在掌握“二代加”技术的基础上,中核集团确立了一个清晰的技术路线图,那就是“应用一代、研发一代、预研一代,让中国核电技术不断地、有计划地向前发展”。
中国拟将2020年核电装机容量扩大至7000万千瓦,相关规划正待国务院批复。“如果实现7000万千瓦,中国核电装机容量将位居世界第二。我们不但要做核电大国,更要做核电强国。”这意味着,中国核电发展正在“升温”。核能成为中国能源优化发展的发展方向。
从繁华都市到西北边陲,从戈壁荒滩到群山峻岭,在我国核工业生产、建设的第一线留下了叶奇蓁匆匆的足迹。风风雨雨几十载,叶奇蓁把智慧和才华都献给了他挚爱的核工业和核电国产化事业。为了核工业的建设与核电的发展,叶奇蓁以事业为家,很少有时间与自己的家人团聚,他最愧疚的是对孩子的早年的成长过问得太少,一辈子大多数时间都在跟图纸、文件、数据打交道,自己少有一些业余爱好也难得有时间操练。他一辈子不变的情结是:知识报国!■