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从原子弹到核电站:核能在中国摆脱“刻板印象”
撰写时间:2012-11-21 文章作者:张琦 文章来源:科技日报

        秦山核电站


        随着秦山核电站、大亚湾核电站等一座座核电站的拔地而起和成功并网发电,使得核能渐渐摆脱了在人们心目中“等同于原子弹”的“刻板印象”,而作为一种清洁高效的新能源日渐为人们所认可和接纳—— 
        1964年10月16日,祖国西部的茫茫戈壁上空一声巨响,我国第一颗原子弹爆炸试验成功了。美丽的蘑菇云仿佛向世界庄严宣告:中国人民依靠自己的力量,成功掌握了原子弹尖端技术,打破 了超级大国的核垄断。
        这一刻,连同我国第一颗氢弹爆炸的瞬间,都深深烙在了共和国和一代人的成长记忆中……
        在之后的岁月里,随着国际政治军事形势的变化,我国和更多的国家一样,逐渐把目光转向了核能的和平利用。秦山核电站、大亚湾核电站等一座座核电站的拔地而起和成功并网发电,使得核能渐渐摆脱了在人们心目中“等同于原子弹”的“刻板印象”,而作为一种清洁高效的新能源日渐为人们所认可和接纳……
        原子城的光荣与梦想
        “整个城市仿佛是一个很大很大军工厂,放眼望去到处都是厂房,它对外开放没多久,一切依旧是当年的样子,只是仿佛一夜之间人都走了,只留下了空荡荡的街道、宿舍、厂房……”
        翻开旅游手册的青海篇,一则带着神秘色彩的景点介绍引人注目,它所描述的正是我国第一颗原子弹爆炸的地方——原子城。
        这里,曾经是个处处都能感受到震撼、感动、浪漫和豪情的地方——
        有一则故事广为流传:当年隔绝到这里工作的人对外联络从来不用真实的姓名,而代之以代号。据说有一对夫妇在北京结婚后,都被调去了221厂,但互相都对对方保密,直到有一天,他们在矿区的大街上看到了对方,才发现原来他们工作的地方才相差几十米。
        “最多的时候原子城得有1万多人。房间里摆满了床,连厨房里放着一个上下铺,夫妻两个都在那儿工作的,也没法团聚……那里的海拔高,水最高只能烧到80摄氏度,馒头都蒸不熟……”从81岁的中科院院士王方定老人描述的画面中,当时条件的艰苦可见一斑。
        “与家人隔绝,到那么偏远的地方去,会不会有顾虑?”没有那样的经历,也许很难体会到他们当时的心境。
        “到西北去会害怕?不会啊,那是我们的光荣,我们这代人没参加过两万五千里长征,这样的机会就是光荣啊,机会来了,就要上啊!”回忆起当年,王方定的记忆里没有畏惧,只有激动和兴奋,“你想想,你是在做中国第一颗原子弹啊!”
        中国第一颗原子弹:“自己动手,从头摸起”
        中国进行核试验、发展核武器的决策主要是基于二战后的国际局势做出的。
        1949年新中国成立时,全国核科技人员只有10来个人。中国科学院近代物理所(中国原子能科学研究院的前身)成立一年后,也仅聚集了30多人。1955年1月,当中央做出创建核工业的战略决策时,碰到的最大难题就是缺乏人才。
        为解决人才难题,当时国家采取了三项措施:一是继续吸收在国外的中国留学人员回国;二是抽调一批专业相近、水平较高的科技人员,改行加入核科学研究;三是让一批大学生改学核科学与核工程专业,充实核工业研究力量。这些年轻人加上近代物理所的研究人员,构成了我国核工业创建初期的科技队伍。
        原本学习化学的王方定即是其中的一员。作为1953年来到原子能科学研究院的大学生,王方定被抽调到北大去学习核物理知识、稀有元素化学以及俄语,并做好了去苏联学习原子弹制造知识的准备。
        然而1959年6月20日苏共一封来信,暂缓提供原子弹教学模型和相关技术资料。1960年7月16日,苏联单方面撕毁协议,撤回了全部专家。困境中,周总理却淡然处之:“他不给,我们自己动手,从头摸起,准备用8年的时间搞出原子弹。”
        有统计资料显示,我国在1960年从事核工业的10万人中,25岁以下的年轻人占68%,26—35岁者占25.5%,两项之和超过九成。邓稼先、朱光亚、周光召等后来成为中国核工业栋梁的功臣,加入核工业时也都不过30岁出头。正是这样一群年轻人,在中国核工业几乎完全空白的情况下挑起了大梁。
        当时年仅30多岁的王方定在从事了5年铀资源分析之后,也接手了一项艰巨的新任务——用于引发原子弹链式核反应的中子源材料研究。“没有它,原子弹就点不着火。”
        “那时候实验条件非常差,但我们科研人员的热情都很高,生怕自己耽误了进度,如果人家靶场都准备好了,就等着你的中子源,那样肯定就会很被动……因此我们的口号就是‘决不让实验被我们这个环节卡住’!”王方定如是回忆当年的豪情。
        “我们当时接触的东西既有放射性,又有化学毒性,放在空气中一不小心就红了,拿出来就像煤球一样……”当时从反应堆里拿出来的东西没办法机械切割,都是用人力切割,一不小心变形了壳子打不开就只有当废物处理了,但有一次王方定竟然不顾危险,直接用手去打开壳子。“那时候思想很简单,也没有时间做什么思想斗争,只想着快点把实验做出来……”
        凭着简单朴实的科研理想,以及“生命都是放在第二位的”爱国热情,王方定和几十万核科技工作者一起,熬过了多少个日日夜夜,有的甚至献出了自己的健康和宝贵的生命,终于迎来了1964年10月16日激动人心的一刻。
        解决华东用电,要靠核电站
        时隔3年之后,1967年6月17日,中国第一颗氢弹腾空而起的刹那,一群年轻的研究设计者激动得热泪盈眶,其中就有刚刚年满40岁的欧阳予。
        作为中国第一座军用核反应堆的总设计师,1953年被派往苏联莫斯科动力学院热工控制与自动化专业深造的欧阳予,也是在1955年的夏天因为国家需要而改行进入了“核领域”。 
        他至今仍清晰地记得,那一年联合国第一次召开了日内瓦和平利用原子能会议,他所就读的莫斯科动力学院也同时增设了核电站专业和教研室,而也许就从那时起,他结下了与核电站深深的不解之缘。 
        欧阳予回忆,1956年中央制定的原子能发展规划中就指出,“利用原子能发电在有条件的时候我们也要开发,组成综合的能源电力系统。”
        “给我印象很深的是,周总理始终没忘记这件事。在1964年我国第一颗原子弹爆炸成功后,就曾经指示过当时的二机部,不应该只是个‘爆炸部’,也应该搞和平利用,搞原子能发电。”之后,欧阳予和更多的人就开始了对原子能发电的琢磨和设想,无奈因文化大革命的到来而停顿。
        1971年春节前,上海市领导到中央汇报:上海的许多工厂由于缺电轮流停产,而当时国民收入的53%来自上海,这种情况对国民经济影响很大。
        人口占全国30%、工业产值占全国40%,却缺煤少油。如果老是依靠华北的煤炭,运量和运力的尖锐矛盾将使铁路无法承受;如果依靠西南的水力,那更是远水不解近渴……在这一认识的基础上,周总理做出指示,“要解决华东地区的用电问题,还要靠核电站。”
        此时,自1954年苏联建成了世界上第一座核电站后,全世界也进入了发展核电站的高潮。而欧阳予也因为这项指示而改变了自己命运。
        “那时候,我还正在湖北钟祥五七干校养猪。”1971年10月,欧阳予突然接到“回京待命”的紧急通知。出乎意料的是,他被委派带领13名科技人员作为先遣队支援上海建设核电站,随后又被任命为上海核工程研究设计院总工程师、副院长,全面负责核电站的研究设计工作。
        经过大量的查阅资料、刻苦钻研、调研论证,欧阳予在1974年3月31日周总理主持的中央关于核工业的专门委员会会议上,汇报了自行设计建造一座30万千瓦压水堆型核电站的方案。
        苏联建造的第一座核电站是5000千瓦,美国是9万千瓦。上马30万千瓦使起步晚的我国站在了更高的起点之上,而在获得会议批准后,欧阳予也无疑给自己的肩头加上了一副前所未有的重担。
        中国第一座自建核电站:一座世人注目的山峦
        可借鉴的公开资料极少,所有的技术资料、科研数据和设备制造样件几乎都要从零开始……困难多得不计其数。1979年3月28日,美国三里岛压水堆核电站发生了堆芯熔毁的严重事故,世界上又刮起了一股反对修建核电站的旋风,秦山工程也受到了这股旋风的冲击。
        有人质疑建设核电站的必要性,有人提出要引进国外的核电技术,但欧阳予却坚持要自己干,“我们不仅要know why,更要know how!”
        凭着“边干边学,建成学会”、“白天工作,晚上攻关”的极大热情,他和自己的团队在全国几十个科研设计单位、大专院校和工厂的大力协同下,经过8年的埋头苦干,将关键技术问题一一攻破,完成了380项科研项目,其中100多项成果获得国家和部级奖励。
        1982年,浙江海盐秦山作为核电站的最终选定地点获批,我国首座核电工程也进入了工程设计、设备研制和前期建设阶段。
        “自己的30万要干,也要跟法国买两套。”面对当时核工业确定的“两条腿走路”的方针,以及从法国引进技术的大亚湾核电站的竞争,欧阳予的承诺是“不睡觉也要干出来!”
        历经了81个月艰苦卓绝奋战:凝聚着党和国家领导人的心血、广大科技工作者的智慧和建设者的辛勤汗水的我国第一座装机容量30万千瓦、设计年发电量17亿千瓦时的压水堆核电站——秦山核电站终于在1991年12月15日成功并网发电。
        至此,秦山,这座被誉为“国之光荣”的核电站,使得我国成了继美、英、法、前苏联、加拿大、瑞典之后世界第7个能够设计、建造核电站的国家;秦山,这个浙江杭州湾畔的一座并不伟岸的山峦,也因中国核电从这里起步而成为世人注目的焦点。
        中国实验快堆∶“所产多于所耗”
        “1公斤铀235裂变产生的能量相当于2700吨煤燃烧释放的能量,风能50平方公里才能顶得上1个核电站……从整个生产链的能量消耗包括排污后处理等来看,核能的二氧化碳排放是最低的,太阳能、风能等都比它高得多。” 谈到未来的能源发展,中国原子能科学研究院研究员、中国实验快堆总工程师徐銤对核能可以说是情有独钟。
        2009年盛夏,在北京房山区的中国原子能科学研究院里,徐銤和他的团队正为了9月份即将临界的中国实验快堆紧张地忙碌着。
        生于1937年的徐銤今年已经72岁了,但谈起快堆,他的兴奋之情溢于言表:“在快堆中可裂变的燃料能越烧越多,也就是所产多于所耗,这在常规能源中是不可能的……” 
        “首先发展快中子堆的国家将在核能事业中得到竞争的利益。”20世纪60年代末,徐銤偶然在杂志上看到一位美国科学家有这样一句论述,就跑去图书馆查快堆资料,结果是越看越有兴趣。
        “在铀的燃烧中,真正消耗的是铀235。天然铀中99.2%都是铀238,而真正能裂变的铀235只有0.07%。在快堆中,常用的核燃料是钚239,钚239发生裂变时放出来的快中子会被装在  反应区周围的铀238吸收,又变成钚239,从而使堆中核燃料变多,反应开始循环持续下去,这样就大大提高了铀资源的利用率。”在徐銤看来,发展能够使核燃料“越烧越多”的快堆,对于可开采量只相当于世界石油贮量的1/4的铀资源来说,实在是一件大大的好事。
        因为相对于常规的堆型而言,快堆不仅可以将铀资源的利用率由1%提高到60%—70%,还可以嬗变长寿命放射性核素,有利于核废物的处理。资料显示,作为第四代先进核能系统中最重要的堆型之一,在美国等国提出的先进核能系统中,6种堆型有3种是快堆。
        “快堆的安全性、可靠性和经济可接受性,已得到国外丰富的快堆实验和应用经验的证实。”徐銤说,半个世纪以来,世界上已有美、俄、英、法、日、德、印7国建成过21座快堆。
       在我国,早在20世纪60年代后期,周恩来总理亲自批准将50公斤浓缩铀用于快堆零功率建设。80年代中期,快堆项目被纳入863计划能源领域。90年代后期,中国和俄罗斯签署有关协议,合作建造和运行中国第一座快中子实验堆。按照我国快堆战略设想,快堆将分实验堆、示范堆和商用堆三步走,2030年左右投入商用。