中国核电站重水堆、VVER和EPR的引进

本文经整理而得，大部分内容转自知乎 我所认识的核电（1）——初识核电 作者：别叫姜总叫姜工

4.3.10重水堆、VVER和EPR的引进

前文说过，1983年的回龙观会议确定了我国发展核电发展的两个问题，一是核电技术发展的方向，即以“发展压水堆”为主的技术路线。二是核电技术的来源途径，即“引进技术和自主研发相结合”的发展道路。但让人看不懂的是，除了作为我国核电技术引进主线的M310和AP1000，我国还于1998年、1999年先后引进了两台CANDU-6型重水堆（秦山三期）和两台VVER1000压水堆（田湾一期），其后又在2007年（AP1000引进协议签署仅一年后）分别和俄罗斯与法国签署协议引进了两台VVER1000（田湾二期）和两台ERR（台山一期）。这还不算完，2018年，在之前引进的AP1000和EPR已经建成发电，AP1000自主化型号CAP1400完成研发，拥有自主知识产权的华龙一号也已开工建设三年，工程进展顺利的情况下，我国又和俄罗斯签署了引进4台VVER1200（田湾7、8号和徐大堡3、4号机组）的协议。甚至在2020年，浙江政务服务网上还出现了一条《关于浙江金七门先进重水堆核电站工程厂址邻近海域水生生态和渔业资源调查项目的公开招标公告》，说明我国不久的将来还会再建设重水堆机组。这一系列CANDU-6、VVER和EPR机组的引进，给人造成了我国核电行业技术路线混乱的印象，中国核电也因此被调侃为“万国牌”。当年AP1000引进时，核电技术路线混乱就是理由之一。

那么，我国核电行业技术路线真的是混乱不堪，缺少规划吗？我国为何在核电技术引进主线的M310和AP1000之外引进了多达十几台的CANDU-6、VVER系列和EPR机组呢？说实话，这里面真实的原因笔者也不清楚。但是我可以和大家一起来推（猜）测一下。有些话我要说在前面，本节后面关于三种堆型的很多信息纯属个人臆测，并无真实依据，权当博诸位眼球，不必较真。

关于1998年、1999年先后引进两台CANDU-6型重水堆（秦山三期）和两台VVER1000压水堆（田湾一期）的原因，公开的说法是纯粹的买电容。1992年邓小平南巡讲话后，能源部在给国务院的《关于加速我国核电建设的报告》中提出，我国发展核电要采取“国产化”和“买容量”两条腿走路的方针。在不否定国产化道路的同时，考虑到国产化有个过程，不能等待国产化后再发展核电，要以购买发电容量为目的，进口设备建设核电站。这个说法对于1998年、1999年的引进确实是没问题的。毕竟当时我们针对M310机组消化吸收的CNP600尚在建设中，CPR1000的设计尚未定型。但是这个说法明显不能来解释2007年和2018年针对VVER和EPR的引进。而且作为一个有追求的大国，单纯买电容这种没什么技术含量的事情似乎也不符合我国一贯的行事风格。那么，我们引进CANDU-6、VVER系列和EPR机组的深层目的究竟是什么呢，下面我们就来大胆猜测一下。

先说CANDU-6重水堆。首先我们来回忆一下重水堆的优点：

• （1） 可以使用天然铀、钍或乏燃料的回收铀作为燃料，燃料利用率高；
• （2） 不停堆换料，机组利用率高；
• （3） 采用压力管而非压力容器；
• （4） 钚生产效率很高；
• （5） 可以用来生产氚。反应堆的氢同位素氘与中子反应后会生成氚，而氚是研究聚变反应的基本燃料；
• （6） 钴60的生产。

图4-18a：秦山三期CANDU-6型重水堆

图4-18b：秦山三期CANDU-6型重水堆

重水堆的6个优点中，前三个纯粹是核电技术方面的，第四和第五个有军事用途，第六个则属于特殊用途。

前三个优点当时对我国都是有一定的吸引力的。在核燃料方面，重水堆不使用浓缩铀对我们吸引力不大，毕竟我们当时已经搞出了原子弹，铀浓缩技术对我们来说不是问题。但重水堆可以使用钍或压水堆乏燃料的回收铀作为燃料对我们在当时还是有这相当的吸引力的，因为当年我国掌握的天然铀资源远没有如今这么丰富，甚至一度还被说成是“贫铀国”，因此尽最大可能的提高铀资源、甚至钍资源的利用对我们就非常有意义了。事实上后来秦山三期也确实有钍燃料和压水堆乏燃料回收铀的使用记录，相关的信息网上都可以查到。不停堆换料的好处显而易见，不多解释了。而在压力容器制造方面，我国直到2015年前后才完成了反应堆压力容器最后一个关键零部件（金属C型密封环）的国产化，而在此之前，世界上只有美国能生产。所以在1998年的时候，CANDU-6重水堆不使用压力容器的特点对我们也是很有吸引力的。

而第四和第五条，对我们也没什么吸引力，当时我们两弹都搞出来了，原料的问题自然也不指望重水堆。

而CANDU-6重水堆对我们最具有吸引力的，可能恰恰是第六条，钴60的生产。前文介绍过，自然界中的钴元素只有钴59，钴60只能通过人工制备获得。按照中核集团官网显示的数据，目前中核集团是中国第一、世界第三大钴源供应商，秦山三期两座重水堆钴60平均年产量700万居里，国内市场占有率达70%，甚至部分已出口至加拿大、巴基斯坦。这一点在近些年西方在经济领域对我国动作越来越多的情况下显得尤其重要，这或许也正是我们后续要再建重水堆的原因。因为在目前我们已经完全掌握反应堆压力容器制造技术，中核中广核在国内外也掌握众多铀矿资源，三代压水堆18个月以上的换料周期也已经大大提高了机组利用率的前提下，重水堆对我们唯一有用的也就剩钴60的生产了。目前秦山三期的产量并不能满足国内全部的需求，而且按照设计寿命，秦山三期的服役年限就剩20年左右了，正所谓人无远虑必有近忧，在这方面早点布局肯定是没错的，否则等将来哪天我们的钴60产量缺口太大的时候未免又要在这方面被卡脖子了。

而在说VVER系列和EPR机组的引进之前，首先简单介绍一下我国核能发展的战略，因为这两个机组的引进和我国核能发展的战略方针是有着密切的关系的。1983年6月，国务院科技领导小组主持召开专家论证会，提出了中国核能发展“三步走（压水堆—快堆—聚变堆）”的战略，以及“坚持核燃料闭式循环”的方针；在2013年发布的《国家能源发展“十二五”规划》中继续明确了坚持热堆、快堆、聚变堆“三步走”的技术路线。从核能所使用的资源角度来看，中国核能发展的第一步，发展以压水堆为代表的热中子反应堆，利用天然铀资源中0.7%左右的铀235，解决“百年”的核能发展问题；第二步，发展以快堆为代表的增殖与嬗变堆，即由快中子引起裂变反应，可以利用天然铀资源中99.3%的铀238，解决“千年”的核能发展问题；第三步，发展可控聚变堆技术，希望是人类能源终极解决方案，“永远”的解决能源问题。

了解了我国核能发展的大战略，我们再来看VVER机组的引进，先看一下表4-11。

表4-11：中国VVER机组的引进和快堆的建设

从表4-11可以清晰的看出，我国之所以前后引进了8台俄罗斯VVER机组，历时20多年但期间没有任何要消化吸收该核电技术的迹象，是因为我们引进VVER系列机组的目的压根儿就不是该核电技术本身，而是为了在快堆的研发和建设上得到俄罗斯的帮助。因为快堆技术是我国“压水堆—快堆—聚变堆”战略的第二步也是最关键的一步，因为在现在看来聚变技术最终能不能有效应用或者什么时候能应用仍是个未知数，在聚变堆大规模商运之前，快堆无疑是我国核能可持续发展的关键技术。而我们常说国与国之间没有永远的朋友，只有永恒的利益，引进VVER机组可以算是我国为了俄罗斯的快堆技术而作出的利益让步吧。

图4-19：连云港核电一期和二期的四台VVER1000机组

而台山EPR机组的引进，按照笔者个人猜测则是我国为了引进法国阿海珐公司的核循环工厂技术而向法方作出的利益让步。核循环是指核反应堆发电使用后的燃料经处理，提取铀、钚材料，再入反应堆使用的过程，是第四代先进核能系统的关键技术之一，是连接压水堆与快堆的必由之路。而核循环工厂是实现核循环的关键所在，拥有“后处理+快堆”的多次核循环系统，才算真正完成我国核能发展“三步走”战略目标的第二步的构建（快堆和核循环工厂之间的具体关系后面再说）。

早在2004年中核集团提出了积极引进国际先进后处理技术（其实就是法国技术）的想法，政府有关部门对此也大力支持。2004年到2006年之间双方在此方面的谈判进展不得而知，但2006年12月我国三代核电引进最终确定AP1000中标对该方面的合作肯定是有影响的。因为在2007年11月（在同一个月，AP1000引进协议签署不到一年），我国就分别和法国、俄罗斯签署了各两核电机组引进协议，即田湾二期（两台VVER）和台山核电一期（两台EPR），此举平衡法俄两国利益的目的非常明显。平衡俄罗斯利益目的前面说了，是为了快堆技术。而平衡法方利益的目的，笔者认为就是为了核循环工厂。

2007年之后中法核循环项目合作总体进展顺利。2008年12月，中法双方启动中法合作核循环项目谈判，已完成技术合同谈判，正在进行商务合同谈判，编制项目立项文件。2013年，中核集团与阿海珐集团（Areva）签署了再循环工厂项目合作意向书。

不过台山核电一期两个EPR机组的合同显然没有满足法方的胃口，在中法合作核循环项目后续的谈判中法方坚持“核心技术不转让”，这显然与我国初衷相悖。所以中核集团后来提出了在中试厂（即中核四〇四的动力堆乏元件后处理中间试验厂）的技术基础上自主设计建设200吨/年核循环项目，并为此专门在2015年3月25日成立了中核龙瑞科技有限公司，以甘肃金塔为厂址，采用中试厂验证的工艺，负责200t/a 项目的建设。该项目已于2015年7月开工建设，计划2023年建成。自主设计建设200吨/年项目公开的说法是为了真正自主掌握和发展后处理产业，但笔者认为这个项目还有另一个隐含的目的，就是作为我国和法方谈判核循环工厂技术转让的一个筹码，意在告诉法方技术我们自己也有，即便没法国技术先进，但是用起来终归是没问题的，尽早转让技术还有点钱赚，拖久了兴许我们也就不用引进了。

因此几乎在我国自主设计建设200t/a项目开工的同时，中法两国于2015年6月30日在巴黎发表了《中法两国深化民用核能合作的联合声明》，声明的第六条就是关于核循环的，主要内容为：

² 两国确认对核燃料闭式循环路线的共识，根据2008年中法联合工作组最终报告确定的原则，两国企业对后处理厂工艺流程已达成一致，目前正在进行商务谈判。政府间协议谈判正在同步推进，将于商务谈判结束前完成。

² 应考虑建立协调机制，以促进项目的进展，加深对落实合同和政府间协议等相关问题，包括保障监督的共同理解。

² 中法两国支持双方企业为乏燃料后处理-再循环工厂的运行、技术支持和相关物流系统提供中期配套服务。

由此看来我国自主设计建设200吨/年核循环项目还是让法国方面有所顾虑的。

2015年9月23日，中核集团宣布，由中核集团负责建设，法国阿海珐集团承担总体技术责任的中国核循环项目将在2020年开工。

2018年1月9日，中核集团和法国新阿海珐集团在人民大会堂签署了相关协议备忘录，与法国法马通公司签署全球战略合作协议。这两份文件的签署是落实2015年《中法两国深化民用核能合作的联合声明》的具体举措，至于备忘录的具体内容，据说正是中法合作核循环项目。

2018年4月10日，我国核安全局在台山核电一号机组压力容器顶盖碳含量超标的情况下仍然向台山核电合营有限公司颁发了《台山核电厂1号机组首次装料批准书》，此举可以看做是我国为了核循环工厂技术对法方做出的又一次利益让步。我国核安全与环境专家委员会在2017年12月对该问题的审议结论为：碳含量超标问题不影响反应堆压力容器的运行，可以投入使用；但要求加强运行期间的在役检查。由于顶盖有效的在役检查尚在开发过程中，因此，有效的在役检查方法开发成功前，压力容器顶盖只能服役7年。国家核安全局于2018年4月向台山项目颁发首次装料批准书，批准该压力容器顶盖服役期限至2025年4月。如果到期有效的在役检查方法未研发成功，则需更换顶盖。诸位回想一下同一时期核安全局对依托项目AP1000装料的审查，试想如果碳含量超标的是AP1000而不是EPR会是个什么结果。核安全与环境专家委员会的声明和核安全局的批准服役期限都很有意思，什么才是“有效的在役检查方法”终究是我们说了算的，而批准服役至2025年4月笔者感觉有告诉法方以观后效的意思。

我们只要简单了解一下EPR机组当时在全球的形势就能明白当时台山EPR机组的投用对法国有多么重要。当时全球在建的ERP机组一共4台，2005年开工建设的芬兰奥尔基洛托（Olkiluoto）3号机组为EPR全球首堆，原计划于2009年投入使用，中间因各种原因工期一拖再拖，2018年时工期已滞后十几年。2020年8月芬兰工业动力公司(TVO)宣布，根据阿海珐-西门子联合体(Areva-Siemens)提供的新时间表，奥尔基洛托（Olkiluoto）3号机组的装料，并网和投运时间将推迟约1年，正式投运日期调整至2022年2月。而2007年动工兴建弗拉芒维尔(Flamanville)3号机组，作为法国本国第一座EPR反应堆，原计划于2013年前投入使用。之后却因压力容器质量问题以及1、2号机组安全壳的焊缝问题而导致进度持续落后，至2018年时工期也已超过十年。2019年7月26日，法国电力公司（EDF）宣布推迟弗拉芒维尔3号机组的商业运营时间至2022年之后。因此在当时，台山绝对是挽救法国ERP机组全球声誉的救命稻草，如果当时我国核安全局对碳含量超标的问题不放行，那么EPR可能就此彻底失去在全球范围内和VVER、AP1000甚至华龙一号竞争的资格，因为最后在我国核安全局对台山1号机组的装料有条件放行的情况下，其最终工期也仅比三门一号机组少了200多天。如果当年安全局不放行，那么试想一下一个建设周期普遍在十五年以上的核电堆型有哪个国家会再去引进。

图4-20：台山核电的两台EPR机组

时至今日，中法在大型核循环工厂技术转让方面的博弈可能也没有完全结束。因为台山核电的整体规划是6台EPR机组，但2019年9月一期工程结束后，截止2020年底都没有续建台山二期的迹象，其中的原因笔者猜测除了台山1号机组碳含量超标的问题没有彻底解决外，可能还有我们没有拿到核循环工厂技术转让的因素。所以如果诸位哪天看到了台山二期EPR机组正式开建的消息，那或许也就意味着我们和法方在核循环工厂的技术转让方面达成一致意见了。

通过前面的介绍我们应该能明白，无论是秦山三期的CANDU-6重水堆、田湾VVER系列还是台山的EPR，这些堆型引进都不是为了核电技术本身，而是我国在为的经济安全和核电发展战略布局。抛开这三种堆型再看我国的压水堆技术，几乎所有的堆型（包括CNP300、CNP600、华龙一号、AP1000/CAP1400）都算是源出一脉，整体上都受西屋Model系列的影响，从这一点上来说，我国的核电技术路线从来都是单一且明确的，不存在所谓的混乱问题。动辄拿CANDU-6、VVER和EPR来说我国核电技术混乱的，多数是人云亦云，被人带了节奏，少数就是在故意带节奏，后者尤其值得警惕。本节所提及的事关我国核电发展战略，我国为之付出诸多努力和代价的中法800t/a核循环项目，在江苏连云港进行选址时，就生生被人带节奏搞出了所谓的“连云港反核事件”，无奈之下该项目最终定在了甘肃嘉峪关。诸位只要看看我国的核电站位置分布，就明白核循环工厂建在沿海和建在嘉峪关有多大区别了。

最后再次重申，本节纯属笔者个人臆测，并无事实依据。

4.4中国第四代核电技术的发展

我国目前在第四代反应堆研发领域已经走在了世界前列。在第四代反应堆的研发上我国主要有三个科研机构，形成了三足鼎立之势。清华大学核能与新能源技术研究院主推高温气冷堆；中核集团下属的中国原子能科学研究院的研发重心在快堆技术上，其研发方向除了中国实验快堆和霞浦示范快堆为代表的钠冷快堆外，还包括行波堆（一种特殊的钠冷快堆）、铅铋快堆等。另外，中核集团下属的核动力院则在主导我国超临界水冷堆的研究。而三足中的另一方则是中国科学院，重点研究铅冷（含铅铋、铅锂）快堆和熔盐堆。

也就是说，第四代核能系统国际论坛(GIF)选定的六种四代反应堆即：钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆、超高温气冷堆、超临界水冷堆和熔盐堆中，除气冷快堆外，其它五种堆型我国都有所发展。我国第四代反应堆的具体发展情况在《初识核电》一章第1.2节中已经简单介绍过，在此就不再赘述了。