阅读量

中国工程院院士叶奇蓁:建立中国核电标准体系的时代来临

来源:中国核工业杂志 杨金凤 | 发布时间:2018-09-02

近日,国务院出台《关于加强核电标准化工作的指导意见》。该《意见》出台以来,引起各方关注。业界对核电标准的关注热情可以说从未减少过。核电标准从根本上来说意味着什么?中国核电的自主发展特别是“走出去”需要核电标准给予多少支撑?对业内专家来说,这些问题的答案都是不言而喻的。

在亲自参与了该《意见》编写的中国工程院院士、中核集团科技委副主任叶奇蓁眼中,我国目前的核电标准是怎样的态势?建设自主核电标准体系为何意义重大?其中又有哪些需要重点克服的难题?本刊近日就读者关心的这些问题,采访了叶奇蓁院士。

“现在推核电标准化体系建设,时机成熟了”

记者(以下简称“记”):作为参与《意见》编写的专家,您对国家近日发布的《意见》有怎样的理解?

 叶奇蓁(以下简称“叶”):现在抓核电标准问题,是时候了。我国核电标准体系的建设也不是今年开始的,其实已经开展工作好几年了。今年发布了《意见》,看来这个时机成熟了。

中国的核电发展状况是:到2020年,我国核电的装机容量和发电量达到世界第二位。美国排在第一,我国仅在美国之后。同时,目前在建核电站数量,中国最多。另外,真正投运的三代核电先进机组,如美国的AP1000、欧洲的EPR今年都在中国实现了首台发电。中国自主设计建造的6台华龙一号机组正在建设,国内4台,巴基斯坦2台,都完全按计划推进,没有像AP1000和EPR一样大大拖期。去年9月在IAEA年会上发布的,由中国工程院、法国科学院和法国国家技术院三个院做的《关于未来核电建议》的一份报告中写到:三代所有的首堆工程,除华龙一号以外,都大大地拖期了。而我们的华龙一号不仅是自主设计,而且设备国产化率也达到80-90%以上。

在这种情况下,我们说,作为一个核电大国,应该立足于自己的工业标准,不能把核电的标准寄托在别人身上。比如标准里面,很大的一块是材料的标准。虽然关键核电材料在性能、强度、韧性等方面的差异都很有限,但是美国和法国的核电材料都有自己的特点,挂着自己的牌号。而现在这些材料在中国基本都国产化了,也有我们自己的牌号,有些还有自己的特征,但因为这些材料要用在法国标准或美国标准设计的核电站上,却不得不挂一个外国牌号在那里。这些都不太适应中国的情况。所以应该根据中国的工业实际,中国整个生产链的情况,来制定中国自己的核电标准,以适应中国核电的发展。

“标准就是‘走出去’的话语权”

记:中国核电标准的建立,更大的意义是否集中在“走出去”方面?

 叶:核电标准化的另一个重要意义就体现在“走出去”上。至少在巴基斯坦,我们已经有了两台百万千瓦级的华龙一号在建设。在英国建设华龙一号已列入议事日程,我国和阿根廷也已签订意向合同,未来还会有更多中国自主设计的核电机组走出国门。“走出去”涉及到一个重要的问题,就是话语权的问题。标准就是技术上的话语权,中国大规模核电建设和运行的实践是我国标准强有力的技术支撑。

举个例子,秦山二期2号机组的一个安全端在即将装料的时候,出现了焊缝缺陷,我们请美国人来合作。问题的争议在于,我们在中国制造厂制造的时候,使用的是ASME第三卷(制造篇)的标准:要求焊缝不能有线性缺陷。核电站建成后应该按ASME第11卷(在役检查篇)的标准来检验:该篇要求假设所有的缺陷都是线性的,只要高度不超过标准规定的数值,就可以视为合格。当时的情形是,核电站建造已经完成,运行还未开始,但调试已经都完成了。到底是按照建造篇的标准还是按照运行篇的标准来执行,就有了争议。按照逻辑来讲,当时核电站整体已经建成,不可能因为一条焊缝全部推倒重来,应该按照运行篇的标准来执行。但是如果我们用美国标准,就只能请美国ASME标准的权威来解释,话语权就在别人手里。如果有中国自己的核电标准,那就由我们说了算。

相同的情况,假如我们的华龙一号在巴基斯坦出了问题,如果我们有自己的标准,解释权就在我们手中。所以一定要有自己的标准,有话语权。

因此,中国要有自己的核电标准,一个是我们这样一个人口众多、用电量大的国家在发展这么大规模的核电建设,很可能将来我们的核电装机容量还会超过美国。我们的核电建设一定要落实在中国的工业基础上;第二,我国核电未来肯定要走向世界,我们要把话语权牢牢掌握在自己手中。

这个标准,一方面要适合我们中国的国情,一方面要跟国际接轨。要确保在国际上是先进的标准。我们制定标准不是为了保护中国自己的已有水平,而是要向国际上先进的标准、先进的水平看齐,同时还要不断创新,逐步做到国际领先。所以我们采用的标准也要用国际上普遍采用的标准做参考,择优选取。目前国内核电比较多采用美国ASME和法国RCC标准,较少采用俄罗斯的标准。尤其我们的工业基础材料各方面都跟欧美接近。若果你不跟国际接轨,将来走出去亦会遇到麻烦。

“中国不是没有自己的标准,而是缺少一个完整的体系”

记:有人说中国看起来有很多核电标准,实际上基本等于没有标准。您怎么看?

叶:实际上,中国过去也编写了不少核电标准,在秦山一期的时候已经有中国的标准,我们叫GB。秦山二期建设的时候也在不断编写自己的标准,乃至我们为水下照明还编写了技术标准,叫GB/T。因为当时按国外标准生产并从国外引进的水下照明经常炸灯,而我们自己设计生产的灯就不会炸灯,因此我们编了这个标准,以支持国产化。

标准虽有,而且也不少,但是缺乏一个完整的体系,其中应包括厂址选择、安全和环境评价、设计(总体设计,系统、厂房、设备设计)、核燃料设计制造、设备制造、施工安装、运行维护、安全保卫、消防、职业卫生、经济分析等。而我国自己编写的核电标准,在核电站设计时的采标率比较低。此外没有形成从设计、制造、施工安装、运行维护到审评、监管等各部门、各单位一致的、统一的标准,没有做到标准实施行政管理的体系化。

大约两三年前,我国开始着手建设标准化的体系。这其中,比较难以统一的,应该是核电机械标准和电仪标准。电仪标准各设计院一般采用国际通用标准,即IEC(国际电工委员会)标准,还比较容易统一。

机械方面出现了两个源头,一个是美国的ASME,一个是法国的RCC。这两个稍有差别。特别是机械设备的材料标准,微观方面有一些体系上的不一致。比如说,美国人的材料强度用氮来调控,而法国是用碳来调控,因此就产生了材料规范上的差异。

还有体现在金属的耐温参数上。比如法国人的回路温度比较高,因此参考法国电站设计的秦山二期两个回路可以发65万千瓦电;美国人回路温度相对低,两环路只能发60万千瓦电。法国人设计的电站发电的效率达36%左右,而美国设计的效率只有30%到32%。因此法国标准关注材料高温性能。

当然高参数亦出现一些其他问题,例如法国的顶盖曾出现环形裂纹,通过分析温度、材料、焊接工艺等因素,后来法国人改变了材料,用690替代600就解决了问题。我们吸取了法国人的教训,采用690。也就是说,我们既吸取了法国标准化的东西,同时又要弥补他们标准方面的不足。

举这些例子是要说明:根据中国核电的实际,符合中国国情,并与两个不同源头的现行标准相适应,制定中国标准十分重要。因此,建立“自主、统一、协调、先进”的标准体系非常重要,这八个字是有深刻意义的。

“到2027年,我们的一些关键指标要比别人先进”

记:《意见》里对我国核电标准体系的目标分了三个阶段:2019、2022和2027年。这些目标设定的依据是什么呢?

叶:经过一到三年的目标,实现我国核电标准的统一和并轨,这个目标应该可以预期。而2027年的目标提出,则是因为,标准要不断改进和提升,也需要开展大量的研究,以提高标准水平。

就像核安全级别从10-4提高到10-5,提高了一个量级,这不是拍脑袋出来的。随着我国核电发展,将来可能会有ATF燃料、仪控方面的人工智能、严重事故防范、安全壳的完整性等研究,这些新的研究成果都需要反映在新的标准里。到2027年,我们又会新建很多核电站,在标准化方面我们可能会提出更新、更好、更高的要求。2027年我国的标准在一些关键指标上要比人家先进,要在世界上占据引领地位。

 “如果仍停留在引进思维上,中国标准永远合不起来”

记者:《意见》提出要从核岛机械设备的标准作为切入点,制定我国的核电标准体系。您如何理解这个切入点的选择?是否意味着核电企业要与核设备企业深入沟通?

叶:机械设备标准有美国和法国两个源泉,两方面有所差异,这需要各方都花点功夫,进行深入研究。一部分业内技术人员,习惯沿用已用过的标准,不敢有所创新。

现在由能源局牵头,国家标准化局进行技术指导,国家安全局参与,这三个单位组成国家层面的核电标准化领导小组。下面建立各级、各个专业的标准化专家委员会,牵头来做核电标准的研究、编制和统一工作。

比如在安全防护方面,肯定用中国标准,外国的标准要求都比我们的低;环保方面也肯定用我们的标准,我们的要求比人家的高。

而机械标准方面,就要从原材料入手,逐个进行整理,这是个庞大的系统工程。需要三大核电集团与制造厂联合起来,编制一个符合国情,既先进,又能做得到的机械设备标准,由标准委员化委员会审定发布。

记:在我国核电的标准化体系建立方面,您认为当前国内还存在哪些思想方面的制约?我国的核电标准体系一旦建立,是否会被国际认可?

叶:我觉得业内在核电标准化方面应该有自主的精神,创新的思维。如果还停留在照搬国外标准的思维上,中国的核电标准永远合不起来,而且也不可能前进。

核电出口就是对我国核电标准的国际认可。他国引进我国的核电站就表示认可我国的标准。我国的标准能够保证核电站建设的目标,先进性和可靠性。核电标准其实是通过工业实践做出来的,我国有世界数一数二的核电建设和运行经验,制定中国先进的核电标准是有完全有信心的。


(来源:中国核工业杂志  杨金凤)