路风：中国核电崛起之谜——“华龙一号”的技术从何而来？
【文/ 路风】
在进入2020年之际写作本文时，我们看到的中国核电发展是以“喜剧”收场的。自2009年以来，再没有过激烈的辩论——一切等待事实的验证。在后来11年间的发展实践中，一系列因素最终使中国核电的发展回到了本来就符合技术逻辑的轨道上。从引进路线的角度看，它的失败有多个原因：高估了美国西屋的AP1000技术，无视真正的技术存在于从设计图纸到实际产品之间，而不是图纸本身；低估了中国核动力工业的技术能力，因为根本不了解中国的核动力技术基础到底在哪儿；忽视了以外国反应堆统一中国核电技术路线的政治风险；等等。
在中国核电的这场“大戏”中，公众迄今为止最不清楚的问题是“华龙一号”的技术到底从何而来。当几年前“华龙一号”刚浮出水面时，媒体还沿袭引进路线的说法，把它的两条技术路线称为“都在大亚湾核电厂M310技术的基础上发展而来”。
新华社在2019年的一篇报道中称，“1997年的一个午后，距离四川成都百余公里的山坳中，一栋两层办公楼里回荡着激烈争论的声音，二十几名科研人员在此讨论着中国自主百万千瓦级核电方案的主要技术参数。他们也许很难想象，彼时种下的‘种子’，在二十余年后开花结果，化身为‘华龙一号’，这一我国具有自主知识产权的第三代核电技术成果”。
该报道在后面暗示那个“山坳”就是中国核动力研究设计院的地方，也提到当时秦山核电站的二期主体工程正在建设，还提到那次讨论创新性地提出了“177堆芯”的概念。但是，类似这样的报道仍然没有解释清楚“华龙一号”的技术来源及其与引进技术的关系。
本文力图回答这个问题：“华龙一号”的设计基础是秦山二期核电站，而开发秦山二期核电机组的技术能力起源于中国开发核潜艇动力堆的过程。
一
“华龙一号”的设计基础是秦山二期核电站。上文（《新火》第二章上篇）讲述了这个核电站的来龙去脉以及中国核动力研究设计院参加投标和开发的过程，这里不再重复（尽管上文过于简要）。
核动力院在秦山二期中标并非偶然，完全是凭技术实力赢得的。这种实力不但来自建造核潜艇陆上模式堆、高通量工程试验堆这样的国家项目，而且来自开拓核动力市场以及为核电建设提供技术支援的经验，更来自在长期技术研发中形成的创造性。
图为第一代核潜艇陆上模式堆厂房
在“军转民”的困难时期，核动力院仍然保持着技术研发的“冲动”，在国家下马的项目基础上建成了乏燃料堆（岷江堆），以利用高通量堆使用过的乏燃料。更典型的项目是被称为核动力院“第三个里程碑”的脉冲堆，它的上马过程完全是自下而上推动的。
脉冲堆是使用铀氢锆燃料元件、具有脉冲运行能力的小型池式试验堆（热中子反应堆）。1957年，美国通用原子公司（Gulf General Atomic Corporation）开发出世界上第一个脉冲堆，一直独家垄断技术和市场。1975年，核动力院的技术人员从报刊上获得脉冲堆的信息后，开始研究并向院里提出建堆的建议。1979年4月，核动力院把研究人员提出的概念设计方案上报二机部。虽然很快得到批准，但它只是一个没有列入国家计划、没有经费的项目，只能靠院里东拼西凑地自筹资金。
1991年1月，我国第一座脉冲反应堆建成
1981年担任脉冲堆研制组技术负责人的夏祥贵，在项目一度因人员调走、经费减少而前景黯淡的条件下，坚持了整整10年。脉冲堆的特性主要取决于其特殊的燃料元件，承担开发燃料元件任务的四所是一支吃苦耐劳的队伍。经过几年的努力，课题组用自己独创的氢化工艺实现了渗氢，于1988年4—9月正式生产铀氢锆燃料元件。为了省钱，从1986年4月开始正式安装的脉冲堆建在一个废弃的厂房。
现场总指挥李达忠对当年最深的回忆就是“真是太累了”。工程组副组长丁家祥出身工人技师，1969年从上海调到909基地。他在上海时参加过中国自主开发的第一台12.5千瓦双水内冷汽轮发电机组的建设，到四川夹江后又参加了陆上模式堆和高通量堆的建设。他在工作中从来都自己动手，因长期劳累患上劳累型心脏病。1990年7月22日，中国脉冲堆首次达到临界。在举行建成庆典的时候，总设计师夏祥贵却因操劳过度住进了医院。
在10年的时间里，核动力院动员了几百名科技人员和技术工人，完成技术攻关和科学试验上百项，自己开发非标准仪器设备上百项，连施工也完全是自己干的。脉冲堆以独特的设计获得了国家专利，还获得了核工业科技进步一等奖和国家科学技术进步二等奖。
**有意思的是，美国通用原子公司闻讯后不相信中国人能开发这种技术，认为核动力院“盗窃”了它的技术。1992年初夏，双方代表在深圳会谈。中方说明了核动力院攻克铀氢锆元件的独特工艺路线——低压渗氢（比通用原子公司的高压渗氢更为简单和先进），并向美方展示了有关低压渗氢的设备外形照片。不到一个小时，美方代表就被事实说服。谈判在友好的气氛中结束，美方还提出了合作的设想。**1993年，核动力院向军方提供了一座功能更加齐全的脉冲反应堆，在中国签署禁止核武器试验条约后用于模拟核爆试验。
核动力院还是国内最早跟踪新型核电反应堆的研发组织之一。1987年，设计部总体室成立先进堆技术开发小组，提出以西屋AP600为跟踪目标，结合中国国情开发自己的先进压水堆核电站，定名为AC600。开发小组明确提出以先进堆芯、非能动安全系统和系统及设备简化三项内容作为开发重点。1989年，核动力院还与西屋公司草签了《技术合作与交流意向书》，后来因为某些政治因素未生效。1990年10月，在国际原子能机构的支持和帮助下，核动力院在四川省峨嵋山市召开先进压水堆国际会议，20多个国家、地区的专家和学者参加会议，AC600也成为在国际同行中具有一定知名度的堆型。但到1996年，核动力院关于开发AC600的“九五”规划在国家科委、国家计委和国家经贸委转了一圈之后，被决策者以“没有工程目标”为由下马。10年之后，在AP600基础上改进而来的AP1000，成为中国政府第三轮核电引进的首选堆型。
此外，按照核工业部下达的任务，1987年5月核动力院设计部还成立高温气冷堆研究小组，主要任务是调研和学习国外研究开发高温气冷堆的情况和技术特点。1995年，中核总停止了经费支持，核动力院的跟踪任务随之结束。
上述四个项目代表了核动力院在困难时期主动进行技术开发的主要努力，其中两个成功、两个失败。但失败的原因不是技术方面的，它们不同的结果似乎证明了一个规律：凡是能够按照研发组织自己的意愿坚持下去的项目就会成功，凡是仰赖于上级行政部门意志的项目就必定失败。
二
核工业部虽然总是排斥核动力院参与核电建设，但每次遇到迈不过去的坎儿，就会想起也只能依靠这支能打硬仗的队伍。例如：在秦山一期建设开始后，国家核安全监管规程才有规定，在核电站投入运行之前，必须提供1:1燃料组件高温高压冲刷试验数据，并通过核安全审查。当时，中国没有这样的试验台架，也没做过这种试验。面对这个“突然”的要求，核工业部曾经想把这项试验交给国外做，因外汇问题而告吹。
眼看迈不过去这个坎儿，核工业部只好于1987年8月把这项任务交给了核动力院，但条件很苛刻：只有212万元人民币的经费，而且要求在两年内完成，还要尽量往前赶。按照常规，这样一个要从开发设计、建造试验台架再到完成试验的工程至少需要3年时间，何况经费也不够。但是，核动力院坚定地接受了这项任务，以至于核工业部核电局的领导人也说：“一院是‘明知山有虎，偏向虎山行’。”
限于篇幅，燃料组件冲刷试验台架的开发过程无法详述。但需要指出的是，这个台架不但完全是自主开发的，而且开发过程充满了奋斗精神。为了赶进度和节约费用，开发人员甚至修复存放了19年、严重锈蚀的陆上模式堆旧主泵，用于台架的回路主泵。核动力院20多个所、部、室、处直接参加了工程建设，在接受任务时不讲价钱、不谈奖金，而是先谈任务、先干活。
1989年10月30日，高28米、长宽各4米的试验台架本体在夹江绵延群山间的一块洼地上落成。从1990年3月开始，这个试验台架对秦山30万千瓦核反应堆的驱动机构进行冲刷试验。在这个由728院设计的装置中，由于无经验数据可参考，所以控制棒与导向管之间的间隙定得过小，在热态冲刷条件下发生卡棒。这种情况在反应堆实际运行中是灾难性的事故，绝不允许发生，而当时几十台驱动机构装置已经焊在秦山反应堆的堆顶上。核动力院在试验台架上发现问题后，立即主动通过试验来探索什么样的间隙尺寸才是合理的（当时下达的任务书只要求完成规定时间的冲刷试验）。
核动力院不讲价钱，以最快的速度于1990年10月31日圆满完成任务，最后总共花了600万元。此前，核工业部核电局还对是否要花“大钱”抢建一个台架来做这个试验犹豫过；728院还争过把这笔经费投在上海，由他们自己来建这个台架。事后，728院的同行十分感谢核动力院，说亏得把台架建在这里，由核动力院做这个试验。如果秦山30万千瓦反应堆启堆后发生控制棒卡棒，整个电站都得停下来；那时求助外国人，只能被敲竹杠。这个试验台架在完成任务后早已拆除，但这个事例再次说明：起源于披荆斩棘建造核潜艇陆上模式堆的核动力院是一支什么样的队伍。
图为秦山核电站
**设计秦山二期反应堆系统是核动力院进入核电领域的里程碑。由于上级规定秦山二期必须参考法国的M310（大亚湾的反应堆），也由于它没有原型堆（引进派特别重视这个概念），所以一些人总喜欢把秦山二期的技术说成是抄袭法国人的。**上文（《新火》第二章上篇）已经指出这种说法的错误，这里再简单重申一下。法国M310的堆芯燃料组件是157盒，秦山二期的则是121盒。敢动反应堆的堆芯，就如同敢动芯片的电路一样；敢提出自己的堆芯，就如同敢提出自己的芯片电路一样。即使一个人看了一眼英特尔芯片的电路，但如果他做出自己不同的电路，你说这芯片的知识产权归谁？核动力院人之所以敢于为秦山二期设计自己的反应堆，是因为他们干过的反应堆全是自己设计的，而且他们有能力对新设计进行试验验证。
本文作者至今记得2006年6月在核动力院访谈老工程师时多次发生的场景。为了弄清楚秦山二期的技术来源到底是不是“抄”法国人的，我们经常不厌其详地追问某项技术与法国技术的关系。“老理工男”们开始时确实是循着我们问题的方向回答，但经常说着说着就说不清与法国技术有什么关系了，又不善辞令，最后“被逼”无奈，不止一次恼怒地回答：“这些技术是我们在山里试出来的！”或者“我们在山里就是这么做的！”每当听到这种回答，我们内心就会充满敬佩和骄傲——这就是中国的技术，还有疑问吗？
秦山二期核电站核反应堆厂房雄姿
三
核工业部于1988年4月被撤销，其原有的政府职能划入新组建的能源部，同时组建中国核工业总公司（中核总），负责管理核工业。在这种“翻牌”行政性总公司的体制下，各个既是法人又自负盈亏的基层单位反倒比在后来的集团体制下有更大的能动空间。这是诞生“华龙一号”原型的背景。
完成秦山二期设计任务以后，核动力院应中广核集团之邀为其岭澳二期工程准备设计方案（属于供应商和客户之间的关系）。核动力院当初参考大亚湾的法国M310堆型，在减少一个回路的要求下重新设计出了60万千瓦核岛系统（后来在CNP1000命名后被回溯命名为CNP600）。这个过程已经让核动力院掌握了压水堆系列化的设计原则。由此，核动力院提出了两套百万千瓦级的设计方案：一套就是后来被命名为CNP1000的方案，它采用3个标准回路的结构。这是一个“激进”方案——虽然仍然参考了法国M310反应堆（堆芯是157盒），但CNP1000的堆芯是重新设计的，采用177盒燃料组件（全世界独一无二），而且反应堆压力容器的尺寸更大。另一套方案基本上是沿袭M310的设计，只进行一些局部的技术改进——这个“保守”方案就是后来被称为“岭澳翻版”的CPR1000。
核动力院力荐它所主动设计的“激进”方案，因为从技术上看，增加堆芯燃料组件可以提高反应堆的热功率和堆芯设计的热工余量（这些参数全部需要自己试验验证出来）；无论在安全性上还是在运行经济性上，新的设计都有望比法国人的技术更进一步。此外，重新设计堆芯意味着拥有自主知识产权。不过，由于只有使用法国反应堆的经验，所以中广核倾向于保持大亚湾核电站的技术路线（风险小、培训方便等），决定采用CPR1000的方案（产权归中广核，但向核动力院付钱）。当时核动力院已经开始着手进行概念设计和试验准备的CNP1000方案设计也就被暂时搁置了。
1999年，军工体制改革，继承了中核总主要“遗产”的中核集团挂牌成立（工程建设部分另成立中核建），接管了三家设计院［核动力院（一院）、二院、728院］。中核集团成立后，提出把CNP1000作为集团的自主品牌来发展，于是以行政手段重新分配任务，由三家设计院联合设计。这个做法曾经引起中核集团内部对于技术方案的争论，一院和二院联合提出了CNP1000（二院负责土建设计），728院则联合美国西屋公司提出了另外的设计方案。最后，中核集团确定一院和二院的CNP1000为集团的核电自主化方案。1999年年底，中核集团在九华山庄开会，正式对外推出CNP1000。
中核集团力推自主核电技术本来是件好事，但它当时的做法却包含了一个战略意图，即把CNP1000当作统一全国的核电技术路线的手段。一直与核工业主管部门有矛盾的中广核集团对这种“一统天下”的意图极为敏感。为抵制中核集团，它坚决不同意采用改变堆芯设计的CNP1000方案，并针锋相对地提出了CPR1000方案（M310堆芯不变，其他修改18项）。2001年，中广核正式提议建设岭澳二期两台机组，但因中核集团领导提出异议而导致岭澳二期项目搁浅。被激怒的中广核集团反过来更加坚决地反对中核集团的CNP1000。当时，电力系统也想在核电发展方面有一定的发展权并且已经拥有若干核电厂址，在看出中核集团与中广核之间的意见分歧后，也不同意中核集团“一统天下”的思路。
为了打破僵局，后来中核集团与中广核达成协议，双方共同支持岭澳二期采用CPR1000方案。此后，中核集团重新力推CNP1000方案，但不再主张统一技术路线，决定自己要建核电站。
CNP1000后来还遭受了又一次原本无须承受的挫折。虽然CNP1000最初是核动力院提出的设计方案，但中核集团为了控制项目主导权，通过行政命令方式让原本没有CNP1000开发经验、甚至曾经反对过这一方案的728院成为CNP1000方案的总包院。728院长期以来采用的是美国的设计标准，拿到项目后便把原来二院设计的厂房布置推倒重来，这就大大拖延了核安全局审批的工作进程。这种情况给了引进路线以口实，以业内相争不下为理由，索性提出引进第三代核电、实现一步跨越的方针。
历史有点“诡异”的是，恰恰是引进路线促成了自主技术路线的“自赎”。为引进AP1000而成立的国核技收编了728院，反倒使中核集团只能依靠核动力院，当然也意味着更深度地控制它。更重要的是，引进路线自上而下的强行推进和AP1000的步步踉跄，反倒使中核集团和中广核再度产生自主开发的动力和机会。于是，中核集团走出 “CNP1000→CP1000→ACP1000”的发展路线，中广核集团走出“CPR1000→CPR1000+→ACPR1000+” 的发展路线；最后，在国家能源局的要求下，两者“融合”成为“华龙一号”。
本文没有涉及后来的研发，两个集团都做了很多新的工作，尤其中广核后来加强了自主的技术研发，一定也有许多自己的技术。但无论如何，这两条技术路线的系统架构和基本技术都源自中国核动力研究设计院。这个事实大概可以解释为什么两个集团的两条技术路线“融合”起来时并无技术上的困难。但故事还没完：核动力院设计百万千瓦级核电站的基础是秦山二期，而它能够“凭空”（指没有原型堆）设计出来秦山二期的基础是中国从开发核潜艇动力堆以来的能力积累。至此，“华龙一号”的血脉已经清晰可见。
2015年5月，我国“华龙一号”全球首堆示范工程——福清核电5号机组开工建设
四
由于对核潜艇工程的高度保密（其程度甚至超过航天）、理解复杂技术的困难以及行政管理体制的不合理，核动力院的业绩一直鲜为人知，它也一直处于一种边缘地位。在中国至今仍未摆脱的大工程行政分包体制下，人们看到的只是处于行政等级上层的“总包”方，而看不见真正负责开发核心技术的组织。
例如，秦山二期建成后，负责土木建筑的总包院技术负责人成为院士，而核动力院负责核岛系统设计的总师闵元佑却当不上。我们在2006年6月访谈闵总时，他的手总是在抖——那是因开发秦山二期核反应堆承受巨大压力而落下的病根。今天，核潜艇艇体的设计师被媒体尊崇为中国的“核潜艇之父”，但为潜艇开发了核动力系统的人却依旧默默无闻（这是奇怪的，因为核潜艇之所以被称为核潜艇，就是因为潜艇的动力源是核反应堆）。在十几年前各行政主体纷争不断的阶段，核动力院曾经想走一条为所有客户供应核岛系统的市场化道路，结果是中核集团撤换了有独立见解的院长，予以惩戒。
在“军转民”最困难的时期（1980年代至1990年代前期），到一院视察的国防科工委领导对所见所闻潸然泪下。回到北京后，他要求九院派人去一院学习。九院是谁？就是“两弹”元勋邓稼先带出来的团队——中国核武器研究设计院。让这样的单位向一院学习，可见核动力院的事迹有什么样的分量。
根据2006年7月20日《环球时报》（第8版）的报道，印度从1991年开发核潜艇以来的15年间，花了100多亿美元，因为实在难以完成核动力装置的建造，不得不向俄罗斯租借核潜艇。相比之下，中国对核动力院前40年的全部投资还不及购买一个外国核电站的钱，而被饿得骨瘦嶙峋且经常受气的核动力院却为中国核海军贡献了关键技术、装备和中国自主发展核电的技术基础。
也是在那个时期，到核动力院视察的国家科委主任宋健也流了泪，他在一院干部大会上说：“世世代代的中国人将不忘你们的伟大贡献，你们受委屈了！”
今天重提往事，是因为伴随中国核动力成长的英雄主义和献身精神不可遗忘，何况这种精神恰恰符合技术开发的逻辑。事实上，改革不合理体制的技术逻辑和市场逻辑都可以说清楚，只不过本文不是地方。当我们十几年前访问时，核动力院的第三代总师队伍已经成长起来，整个技术团队也越来越变成以四川籍人员为主的状况。屈指一算，该院的第四代总师们今天也应该开始担纲。希望年轻一代继承前辈的精神，希望今天的中核集团领导们善待核动力院，也希望核动力院的领导们善待前辈。
五
“华龙一号”的技术源头到底在哪里，本文已经解释清楚，虽然这个源头比一般人想象的更久远、更复杂。2018年2月20日，央视新闻频道播出一个探访四川909基地［注：1965年，中国核动力研究设计院在四川夹江的大山中建立了代号为“909”的核动力研究基地］的节目，通过高星斗、吴观和等几位老人的回忆，非常简要地回顾了建造第一个陆上模式堆的历程。节目还提到，模式堆的厂房已经被拆除。数年前，年轻一代工程师们拆除屏蔽墙时，在铅块底下发现了一句字迹模糊的话：“孩子们，辛苦了。”不知道是谁写的。一位出生在夹江的后辈工程师说：“看得哈哈大笑，老一辈可能知道我们要干这个活，提前给我们写下这句话。”前辈们当然知道这些设施在完成服役后会被拆除，也许他们当时建得太牢固，所以幽默地留给“孩子们”这句话。
图为909基地，上面写着：核潜艇一万年也要搞出来！
标记为144号屏蔽墙铅块格中的“孩子们，辛苦了”
我们普通人可能以为，只要建起核设施就算有核能力了。其实不然，只有能把退役的核设施安全地拆除并处理掉核废料，即完成核设施的全部生命周期，一个国家才算真正拥有核能力。中国第一代核潜艇已经退役，而核动力院也已经以自己的整套退役技术，安全、干净地处理完相应的所有核设施。从这个意义上讲，前辈的话其实也是对“孩子们”的嘱
托。
“孩子们”也没有忘记父辈。我们引用一位当年被父母从北京带到909基地的人在回忆童年往事时写下的一段话：
35年后，我已有了自己的孩子。回想初到基地的时光，心中却总有一种莫名的感伤。是的，当我被爸爸牵着手，踏上这块土地的时候，我的命运在懵懂中已完全被改变了，这里成了我的第二故乡。我的父辈们，当年一腔热血，来到这片“天无三日晴，地无三尺平”的基地，为的是“三线建设”，为的是让毛主席他老人家睡好觉。他们似乎没有想过孩子的未来，而我们也就在他们的忽略中，在这闭塞又单纯的环境下长大了。回想起我们的成长，回想起我们基地的变化，我甚至无法理解他们当时那义无反顾的举动。但我不能不从心底里敬重我的父辈们——那些为我国核动力事业发展“献了青春献终身，献了终身献子孙”的老知识分子、老工人……
让我们记住本章在讲述中国核动力工业史时提到的那些名字，虽然我们应该记住更多的名字。他们以及领导了他们的开国元帅和将领们，才是传说中的“中国核潜艇之父”——不是一两个人，而是一个群体。他们也是中国核电技术的奠基人。
在观察者网刊出的上述央视报道的文字版下方，有一个网友是这样留言的：“没什么可骄傲的；尤其是改革开放给我们带来多少国外先进技术。自力更生，其实就是解决有没有的问题。但是，是否先进，就一定不是。”如果他是真心这样想的，那么就有道理可讲（如果是喷子，则另当别论）。
改革开放以来，中国没有白白得到过任何一项“国外先进技术”，不仅要付出，有时甚至是要付出巨大的代价，而且不同工业或企业引进技术的效果经常呈现天壤之别（拿至今还以组装外国品牌为主的汽车工业对比一下核电，就可以明白其含义）。引进效果迥异的原因正是本书理论主题证明的逻辑：技术引进的效果取决于中国工业的“吸收能力”，而“吸收能力”的来源是自主开发；没有自主开发或自主开发努力不足的工业或企业，不是被外国企业控制，就是干脆灭亡。因此，中国今天能够走多远，是因为昨天付出了多大的努力；中国明天能够走多远，也取决于今天付出多少努力。至于以为躺着不动就能从天上掉“馅儿饼”，那是痴心妄想。
这就是中国核动力院的历史所证明的道理。为什么当引进路线不能兑现自己的承诺时，中国的核电发展没有踉跄（其实反而更好）？为什么当美国要制裁中国核动力工业时，中国只是轻蔑地“呸”了一声？原因就是中国有那样一支队伍。用不着怀疑：如果中国的航空母舰将来成为核动力的，那么其核动力系统也只能由继承前辈精神的那支队伍干出来。而且，他们一定干得出来。
还是在上述央视播出的节目中，曾经亲手参与建造中国第一个核潜艇陆上模式堆的黄士鉴（时年79岁）在回顾历史时，面对记者的镜头淡然地说：“我们干了一件事，当年就是这么默默无闻，现在回过头来又觉得它惊天动地，走过来了，而已。”
黄士鉴（79岁）
面对这样的精神，核动力院的历史已经成为一种超越某种具体技术成就的符号，象征着中国今天力量的来源以及明天必须坚持的方向。
永远的“909基地”，永远的“核一院”，永远的中国核动力研究设计院。