中国核力量，起源于神秘代号“404”？

作者：酷玩实验室

本文转载自：酷玩实验室（ID:coollabs）

“卢布结算令”生效之后，浓眉大眼的德国“背叛”了欧盟，被意大利总理证实已经用卢布支付了俄罗斯的天然气供应。

作为欧盟最大的天然气进口国，德国是真的扛不住。

据测算，如果天然气断供，德国的GDP最高损失可以达到4290亿欧元，相当于3万亿人民币，难怪连副总理都呼吁民众尽量减少取暖、洗澡的次数，以摆脱对俄能源的依赖。

与能源紧张矛盾的是，今年还是德国全面“弃核”的一年。

即在2022年，德国将彻底关闭国内最后三座核电站，成为无核电国家。

要知道，德国核电起步早，技术也曾相对领先，直到今天，西门子仍是全球重要的核电设备供应商。

能源危机迫在眉睫，德国政府仍然坚持“去核”，让人忍不住好奇，侬脑子瓦特了？

事实上，自2011年日本福岛核泄漏事件以来，德国联邦会议就通过了弃核计划，出于对核安全问题的恐慌，德国民调（2011年）显示，90%的人反对建造新的核电站。

柏林反核示威

停滞了10年的核电事业，也让相关人才面临着断层。

当年，我只是低头捡了一支笔，从此再也没听懂过数学课。核电技术，仅堆芯研发（核电大脑）就涉及动力、化学、能源等25个学科、300多个系统，别说10年，荒废一年就会被甩开。

那么，全球的核电技术到哪一步了？

根据国际原子能机构（IAEA）统计，截至2020年底，全世界共有442台核电机组在运行，核电约占全球总发电量的15%。

美国是世界上核能发电最多的国家，占全球总量的30.9%；中国核电发展迅速，2020年总发电量跃居世界第二；中国运行、在建、拟建的反应堆总数位列第一，是全球潜在增长率最高的核能市场。

目前，核能发展已进入第四代，咱们也有了自己的核反应堆技术，实现了“走出去”的梦想。

我国完全自主的三代核电“华龙一号”，两台机组年发电量接近200亿度——作为参考，拥有34台水电机组的三峡大坝，年均发电量是900亿度。

从“可怕”的核辐射到安全的核技术，从万国牌到中国名片，中国核电从零起步，用30年的时间达到了世界先进水平。

而这一切的起点，是一个名叫“404”的地方。

甘肃省玉门县嘉峪关西100公里左右的戈壁滩上，曾有一个不为人知的小城。

每次天气预报，播完省会兰州，下一个就是这里。

对外，这个小城统称“甘肃矿区”，地图上没有任何标记，查不到具体的位置。

小城占地面积4平方公里，活动区只有2平方公里，生活在这里的人们没坐过公交，没见过出租车，甚至有小孩连树也不认识，还忍不住惊叹“好大的骆驼草”。

但这里又是五脏俱全的，公检法、社保局、电视台、学校……任何你能想到行政单位，这里都有，甚至还有监狱、公园、酿醋厂。

小城没有名称，只有一个代号“404”。

1945年，美国在日本广岛和长崎投下两枚原子弹，人类第一次认识到了核武器的恐怖。

朝鲜战争、金门炮战时，美国也多次用核武器来威慑中国，美军内部还嚣张地传言，“要让厦门变成第二个广岛”。

核战如同悬在头上的剑，50年代，中国做出了发展核事业的决策，数以万计的开拓者们远赴戈壁荒漠，开启了中国核工业的第一步。

这就是核城404的前身。

1959年，27岁的原公浦也来到了404。由于工作严格保密性，他只在离家的前一周告诉妻子，要去大西北。

只是没想到，这一待就是35年。

原公浦在404的主要工作，是加工铀球。制造原子弹对铀球的生产工艺要求极高，尺寸误差范围不能超过一根头发的五分之一。

当时，中国没有精密数控机床，铀球加工全靠一套球面机床，加工精度时常达不到要求，但金属铀价格昂贵，每一次失误都意味着一笔损失。

原公浦承受着巨大的心理压力，原本每天只能工作6小时的污染区，他有时候会连续工作20个小时。

除了像原公浦一样的核专家，国家还安排了全国最好的劳模、技工、医生、顶级厨师来辅助工作。在茫茫戈壁滩上，他们隐姓埋名，忍受着黄沙肆虐和辐射侵袭，目标只有一个：举全国之力，造出原子弹。

事情并非一帆风顺。

1960年，苏联召回在华工作的1390名核专家，停止供应各类重要的相关设备，还扬言，“送你们一颗原子弹，你们也弄不响”。

404的人们更加拼命了。有一次，一根核燃料管道阻塞了，如果不及时处理，就会引发爆炸，一位名叫陈炳章的班长喊道“我有三个孩子了，让我上！”

他和几个人在污染区工作连续30个小时，终于解决了问题，但他们却留下了后遗症，有人一夜之间掉光头发，有的孩子从出生眼睛就有问题，甚至404的大部分人都身患癌症。

即使如此，没有一个人有过怨言。

1964年5月1日，原子弹核心设备在404加工完成，5个月后，中国第一颗原子弹爆炸成功，全国上下一片欢腾，我们终于有了自己的“争气弹”。

但404内，人们只是短暂地庆祝了一下，就投入到了另一项更重要的使命中——建设自己的核反应堆。

1966年，404建成了中国第一个军用核反应堆，年底达到临界；1967年，这个核反应堆可以生产浓缩铀，中国终于拥有了自己的核武器。

到1969年，中苏珍宝岛发生局部战争，苏联宣称“要给中国的核基地做个外科手术”。

这个核基地就是404，其中的一些建筑，还是苏联帮着建造的。因为担心苏联进攻，核城人有两年的时间，每天都随身带着干粮，警报一响，就往防空洞里钻。

就这样，在漫天黄沙和与世隔绝的世界里，404一直承担着中国核工业的试验和发展任务。

直到1996年，国家发表声明，为了打破核讹诈和核威胁，防止核战争，中国将暂停核试验，神秘的“404”才结束了自己的历史使命。

404“消失”了，但它却给中国的核工业，留下了最初的火种。

中苏交恶之后，中国在四川广元“抢建”了另一个核基地821厂，核城404有1735个人迁至821继续核工业研究。

而821厂的厂长姚启明，后来成了秦山核电一厂的厂长。

秦山核电站是中国自主研发的第一个30万千瓦核电站。尽管中国成功发射了原子弹，但发展技术要求更高的核电，几乎是举步维艰。

核电站的建设是一个复杂的工程，涉及反应堆、主泵、稳压器、蒸汽发生器、安全壳、汽轮发电机和危急冷却系统等方面，仅工程设计图纸就要20万张以上。

当时，国内连焊接主管道的技术都没有，找外资企业求助，对方提出了10万美元的价格，又连续加码，要求中国使用这项焊接技术时，需向该企业所在的国家报备，并由外方派专家现场监督。

“既然两弹一星能搞出来，核电站为什么不行？”

秦山核电站直接叫停了谈判，拿着10万美元自建实验室，请专家现场办公，用半年的时间拿下了这项技术。

1991年12月15日零时15分，秦山核电站成功并网发电，实现了中国核电零的突破。

不过，当时世界核电站已进入百万千万级，只有30万千瓦的秦山核电站远远不够，所以，引进法国技术的大亚湾核电站，也在同步进行中。

但技术引进的代价太大了。

核动力院的工作人员在一次研究学习中，发现外方发来的转让技术资料不完整，外方项目负责人直接丢过来一句，“这很容易，让你们的工程师放下手中的铅笔，打开复印机，就学会了。”

言外之意，别学习了，直接照搬吧。

人才培养也不容易。核电厂安全运行离不开主控室的操纵员，当时所有的操纵员都要送去外国培训，费用和与其等身的黄金价值相当，故操纵员又被称为“黄金人”。

就连工作人员穿的防护服、安全鞋，甚至建筑的钢筋混凝土、办公室用品全都来自进口，所有核电人心里都都憋着一股子劲，真正的核心技术是无法引进的，一定要研制出中国自主的百万千瓦级核电技术。

核电的核心，在于核反应堆，而核反应堆的心脏，则是堆芯——存放核裂变燃料和发生核反应的地方。

1997年的一个下午，距离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。

在那场争论中，中国核电人创造性地提出了“177堆芯”的方案。

这个“177堆芯”和国际上普遍采用的“157堆芯”相比，多了燃料组件，就好比用电热水壶烧水，发热丝增多的话，发热丝所需要的温度就可以更低一些，从而提高了可控性。

堆芯示意图

因此，177堆芯理论上讲，不仅提高了发电功率，还提升了安全性。

但理论只是理论，增加堆芯，并不是随意加几盒燃料那么简单，而是整个反应堆的堆芯系统都要重新设计。

中国核电人经过12年的学习、研究、论证、创新，终于在2009年，将百万千瓦级的三代自主核电技术CP1000机型，从纸面搬进了现实。

CP1000计划于2011年开工。3月8日，福建福清的核电站现场，10多台挖掘机轰隆隆地站成一排，准备开挖地基。

然而，仅仅3天之后，日本福岛的核泄漏事故，就让一切按下了暂停键。

福岛核事故之后，国家紧急叫停了核电项目的审批，所有已开工的项目停工进行安全检查，已批准但尚未正式开工的不再开工。

走到一半的中国核电，就要这么仓促收场吗？

核能，是一个危险又迷人的角色。

1986年，切尔诺贝利核泄漏事故，31人因巨量辐射当场死亡，17万在事故发生后十年内死亡，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨；

2011年的福岛核泄漏虽然没有放射性死亡案例，但有3.8万人被迫流离失所，至今没能返回家园。直到今天，福岛的海产品仍能检测出放射性物质。

中国核力量，起源于神秘代号“404”？

两起核泄漏事件，让全世界都谈“核”色变，多地爆发“反核运动”，澳大利亚、丹麦、马来西亚、挪威、新西兰等国一度拒绝使用核能，德国、比利时和瑞士也决定逐渐放弃核电。

但核能又有着巨大的潜力。

所谓核能，是原子核发生裂变或聚变反应时释放的能量。一颗原子核，直径只有一根头发丝的一亿分之一，但1kg原子核（铀－235）全部裂变释放出的能量，就相当于2700吨标准煤完全燃烧放出的能量。

并且，火电需要化石能源，风电、水电则受到天气和季节的影响，而核电，只靠原子核发生化学反应即可实现，度电碳排放相对更低。

对很多国家，尤其对中国这个能源消耗大国来说，核电都是相当理想的清洁能源。

其实，切尔诺贝利事故是由于人为的操作失误，而福岛核事故，则是由地震海啸引起，换句话说，核本身并不带有“原罪”。

因为恐核而弃核，只是一种政治正确。

发展更加安全可靠的核电技术，提升事故发生时的应急处理能力，在不可抗力条件下，保证将核物质“锁”在一定范围内不至于外泄，才是发展核电的“事实正确”。

福岛核事故之后的3个月，中核集团召集院士专家“会诊”，按照“国四条”要求，重启核电的技术研发和顶层设计。

随后，核动力院用两个月的时间，在CP1000的基础上增加了最先进、最严苛的多项安全措施，代号ACP1000，这就是中国先进百万千瓦压水堆核电机组“华龙一号”的前身。

为了提升安全性，华龙一号在能动系统之外，还增加了一项重要的创新——非能动安全措施。

福岛核事故是因为地震、海啸导致了电源丧失，无法供水造成的，而华龙一号的非能动系统，会利用重力、温差、对流等自然现象，自动冷却核反应堆，从而防止堆芯熔化、放射性物质外泄。

中国核力量，起源于神秘代号“404”？

同时，华龙一号采用双层安全壳设计，内层应对反应堆、回路问题，外层安全壳厚达1.8米，用来抵御海啸、龙卷风等各种意外情况，甚至可以扛住大飞机的撞击。

华龙一号的综合系统总设计魏峰表示：“福岛核电厂的安全等级是1×10-5，事故的概率是十万分之一。而“华龙一号”堆芯的毁损概率为1×10-6，即百万分之一；放射性物质外泄概率为1×10-7，即千万分之一，要比福岛核电厂低出2至3个数量级。”

2021年1月30日，“华龙一号”正式投入商业运行，首堆工程国产化率达到88%，中国成为全球第四个真正掌握第三代核电技术的国家。

至此，中国核电用30年的时间，实现了从跟跑、并跑到领跑的跨越，这样的成绩，既离不开老一辈核工业人的筚路蓝缕，也离不开后来者们的一往无前。

尾声

在写这篇文章之前，我也一度对核电抱有偏见。

尽管核能是理想的清洁能源，哪怕只有亿万分之一的几率，它仍然是危险的，为什么不把精力放到水电、风电、光伏上去？

直到我看到了一组数据：

2016年发布的《中国的核应急》白皮书显示，在中国大陆运行的所有核电机组中，从未发生过国际核辐射事件二级以上的事故（最高七级）；

2017年，中国科学院近代物理研究所成功开发的“全新加速器驱动核能加速系统”（ADANES），将铀的利用率由不到1%提高到了95%，产生的核废料不到乏燃料的4%，放射寿命也从数10万年缩短到了500年左右。

目前中国的铀资源利用率和核废料处理率均处于世界第一的水平。

同时，在发电端，核电设备利用小时数还是最高的。

咱们知道，风电、水电、光伏受气候和季节影响，波动性大，核电则“岿然不动”，每天都能“稳定输出”。

2021年，火电设备全年“开工”4448小时（煤电4586小时，气电2814小时），水电3622小时，风电2232小时，光伏1281小时，而核电的全年发电时长，达到了7802小时。

2012～2021年发电设备利用小时数（单位：小时）

也就是说，光伏一年每一瓦大约发一度电，核电每一瓦能发7-8度电。

尽管直到2021年，核电机组发电量在全国发电的比重才首次超过5%，但可以“保供”的核电，最有可能成为清洁能源的“压舱石”。

这也是为什么当很多国家都在观望、“弃核”时，中国依然在大力发展核电技术，让核电与风光水电其他的清洁能源一起，为实现中国的“双碳”目标添砖加瓦。

而且，核电发展对于人才的培养、高端装备制造业的带动作用同样不容小觑。

据统计，华龙一号的研发集结了国内17家高校、科研院所的力量，共同实现了411台核心装备的国产化，带动上下游产业链的企业多达5300余家。

更重要的是，核电还是一个战略性的高科技行业，发展核电是和平时期保持强大核实力的重要途径。

还是那句话，核能可以不用，但不能没有，只有掌握绝对的实力，才可以在竞技场上公平地竞争。

参考资料：

1，《能源如此紧缺，为什么德国依然拒绝重启核电站？》，发布于“华尔街见闻”

2，《2021年全球核能发电报告》，发布于“中国能源报”

3，《全球能源急转弯，核电向左还向右？》，发布于“正略咨询”

4，《中国核电30年“脱胎换骨”路》，发布于“中国核工业”

5，《三代核电突围记》，发布于“新华网”

6，《逐梦前行，铺设“华龙一号”成“龙”之路》，发布于“中国核工业报”

7，《小心，前方核能！》，发布于“星球研究所”

8，《了不起的核工业》，CCTV9纪录片

9，《华龙一号》，CCTV9纪录片

10，《历经8年，中国科学家将核燃料利用率从“不到1%”提高到“超过95%”》，发布于“能源界”

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