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主题:【文摘】中国核电谜局:自有知识产权被边缘化 - 1 -- 致人

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    • 家园 【文摘】中国核电谜局:自有知识产权被边缘化 - 4

      主题三:被官僚放逐的“中国创造”

      中国具有核电技术能力的基础,其主要载体是在披荆斩棘开发核潜艇过程中建立起来的核动力产品开发平台。经过秦山核电站的实践和百万千瓦级核电站设计的实施,这个产品开发平台已经能够支撑起中国核电发展的大局。但是在引进路线和行政垄断的共同作用下,它正在面临被肢解、被边缘化的危险。

      与引进路线很不情愿去承认的相反,中国具有核电技术能力的基础。比这更令人清醒的是这个基础的来源——它不是来自技术引进,而是来自自主开发。对这个事实的理论解释很简单,虽然产品可以从市场上买到,而能力却是买不来的,因为能力的生成和发展只能通过开发技术和产品的实践。与美国、法国和俄罗斯等国家一样,中国的核动力技术能力也起源于核潜艇动力系统的开发,这种起源使中国核动力技术的发展从一开始就建立在自主的产品开发平台上。

      从概念上讲,产品开发平台是一个包含了工作对象(产品序列)、工作主体(研发团队)和工作支持系统(工具设备和经验知识)的有组织的活动系统——不是这几个要素的简单拼凑,而是随着产品开发经验的积累逐渐形成的有机系统。由于技术知识的缄默性和组织性,产品开发平台即工业组织的学习系统和知识系统,是消化吸收外部知识的经验基础,是“再创新”的必要条件,它随产品开发活动的演进就是技术能力发展的机制。

      与通过自主产品开发平台的技术学习不同,在引进给定产品设计下的学习,是一种“亚产品层次”的学习,它包括购买全套生产线、按照外国的产品设计组装产品等等,当然也包括对原设计的边际性改进。中国近20多年来的工业实践证明,亚产品层次的技术活动使学习者受到一系列的限制:无法从产品设计上理解技术、市场需求、成本约束等因素之间的关系,无法掌握把各种单项技术集成为产品系统的能力,无法学会如何判断影响技术演进方向的因素,并因此而无法决定进行技术努力的方向;由于目光被局限在局部的技术差距上,甚至容易使学习者丧失信心。

      这个对比对于追赶国家的技术学习有着特殊的政策和战略涵义:由于工业技术能力的生成及其持续发展只能通过自主的产品开发平台,所以即使后进者必须进行技术学习,而且在起始阶段经常不得不从亚产品层次开始学习,但摆脱技术依赖的唯一途径就是使自己的技术学习从亚产品层次上升到产品层次。回顾中国核技术50年,不仅可以解释中国核电技术能力的来源,说明引进路线把这个能力基础排除在核电发展之外的恶果,而且再次证明了技术能力是如何生成和增长的理论主题。

      1958年中国第一座反应堆刚一运转,聂荣臻元帅就向毛泽东、周恩来提交中国应该自行研制导弹核潜艇的报告;报告在两天内得到批准,项目上马,代号09工程,一支年轻的潜艇核动力设计团队随即在北京原子能所组建起来。由于前苏联从一开始就拒绝提供任何帮助,在1960年代初的经济困难中,项目下马了两年,但动力堆的研究设计工作一直没有停顿。1965年中央决定在四川省夹江地区建造核潜艇陆上模式堆(压水堆),以北京团队为核心,从全国调集几千工程技术人员在那个毫无工业基础的地方建立起909基地——这里没有篇幅去描述他们所经历的困难和献身精神。1970年8月30日,中国第一个核潜艇陆上模式堆达到满功率,1971年9月中国第一艘核潜艇下水,1974年正式服役。事实上,以核动力在中国发出第一度电的,既不是大亚湾核电站,也不是秦山核电站,而是这个远在西南一片山区中的中国核潜艇陆上模式堆。今天,这个909基地已经演变成为中国核动力研究设计院(总部设在成都)。

      在开发出来第一代核潜艇动力堆之后,中国核动力院几乎20年没有再接到任务,几千人似乎被遗忘在那片山区。1970年代末筹建秦山核电站(一期)时,在上海成立了728院(今天的上海核工程设计院),当时的中国核动力院院长调任728院院长,并带去一批技术骨干。在“军转民”最困难的时期,核动力院既无军品任务,也无缘核电建设(他们曾为参与核电做了大量准备工作),人员大量流失。即使在这样的条件下,这支披荆斩棘的队伍仍然于1980年建成了高通量工程试验堆(是设计反应堆的关键实验设备),使中国成为继美苏之后第三个拥有这种堆型的国家,迄今仍然是亚洲最大的工具堆。1980年代末,闲着没事干的核动力院自筹资金,开发出来在美国之外绝无仅有的脉冲堆(可用于模拟核爆试验)。1989年,国际原子能机构总干事布里科斯在核动力院访问了3天,当被问及观感时,他不假思索地脱口而出:“你们在一个如此与世隔绝的地方,做出了令人不可思议的业绩!”也是在同一年,巴西原子能委员会代表团到访,看到核动力院自己设计建成的高通量工程试验堆,在羡慕和钦佩之余不禁提了一个问题:“你们为什么不自己搞核电?!”陪同参观的院领导无言以对,因为他们不能对外国人说出实话——“国家不让我们搞!”

      好在他们终于熬到了机会。1980年代后期酝酿秦山二期时,有关部门采取招标方式,首次被允许参与民用核项目的中国核动力院以无可争辩的实力中标。虽然当时中标的任务只是辅助德方设计,但从“八九”之后就变为承担全部设计。有关秦山二期是照抄大亚湾的说法,来由是前者的反应堆设计被上级规定为必须参照法国M310压水堆,但除此之外,该反应堆是重新设计的。M310是三个回路90万千瓦,而秦山二期则是两个回路60万千瓦。这个变化意味着堆芯系统必须重新设计:设计反应堆“心脏”的堆芯只能从特定的结构尺寸和主参数开始,而不可能从任何其他设计的局部修改开始;设计的功率不同,堆芯的结构就不同。此外,由于需要涉及大量计算,所以从初步设计开始就要启用计算程序。核动力院所使用的设计程序是从设计核潜艇陆上模式堆开始逐步开发积累下来的,只是在秦山二期施工开始后才能启用法马通(法国唯一的NSSS公司)的咨询包(包括设计软件),其作用主要是校验中方的设计程序和设计结果,结果是差异不大。

      一个具体的例子更清楚地说明了自身能力与外来知识的关系。1990年7月,当核动力院的技术人员开始设计秦山二期反应堆控制棒驱动机构(堆内核心构件之一)时,只收到大亚湾核电站关于该机构的标注总图,它不过是外形和基本结构的示意图,虽然可以提供某些灵感和启发,但信息非常有限,连零部件尺寸这样的最基本参数都没有。因此,尽管得到这样一份参考图,技术人员仍然必须从概念阶段进行设计工作。官方记录中说到:他们“凭着从事09工程的多年设计研究经验”,最终确定了采用竖直方向步进的磁力提升器型设计。在详细设计阶段,一位参与者回忆说:“因为是从零开始,每一个结构的确定,尺寸的设计都煞费苦心。”经过大量的计算和设计修改之后,开发人员完成了图纸设计,并立刻进行样机的各个单项试验研究,然后下厂与现场技术人员和工人一起加工制造样机,至1993年5月完成了控制棒驱动机构电磁验证样机的研制。

      秦山二期反应堆的设计开发不仅证明了核动力院的技术能力,更证明了真正的技术能力不是引进的直接结果,而是源于自主开发——对外部技术知识的消化吸收只能建立在自己的经验基础之上。秦山二期两个65万千瓦机组几年运转证明,反应堆系统安全可靠,而且在近期世界上已建和在建的核电站中是成本最低的,安全性能也达到了二代主流技术的水平,有的指标已经达到URD(美国电力研究所发表的《先进轻水堆用户要求文件》)规定的范围,目前的运行状况非常好。秦山二期堆芯的设计效果有目共睹,核动力院在个别参数的要求上甚至比法马通还严格,一位堆芯总设计师指出:“核动力院”就堆芯设计手段而言已达到世界先进水平,无论是AP1000还是EPR,在这方面都没有新东西可以转让给我国”。

      1991年6月15日,对09工程怀有很深情结的时任党中央总书记对核动力院院长的来信批示,表示应该支持核动力研究开发基地的建设。国家计委遵照批示投资1.8亿元,在成都建设了一批军民两用的核动力试验设施。这个被称为“615工程”的项目挽救了濒于散伙的核动力院,使其主要技术力量从山里搬迁到成都。在工程完成后,核动力院拥有在世界上也堪称一流的完整试验装置(包括工程试验堆)。所有这些试验装置全部是核动力院自己设计和建造的,凝聚了中国核动力技术的经验(其基础就是当年为开发核潜艇动力堆而在山里建造的试验装置)。有些参观者只从投资成本去计算这些装置的价值,但它们不是可以从市场上买到的标准产品,其设计和使用方法是研发机构经验积累的产物,没有那些“前辈们在山里摸索出来的经验公式”,以及反复在开发产品过程中才能理解的原则和掌握的诀窍,这些装置不过是一堆钢铁,而经验知识(能力的要素)恰恰是难以模仿、不可转让的。

      由于近30年世界核电建设的萧条,大型工具堆和试验台架现在已经成为了核动力工业界的稀缺性战略资产,中国核动力院的试验装置在世界范围内都具有竞争力,其实际价值远远超过有形设备的投资成本。西屋在向中国推销AP1000过程中,曾请求核动力院帮助做水力模拟和流致震动试验(报价200万美元),但美方要求核动力院必须接受美能源部对试验经费的审计,被核动力院拒绝(这个例子同时证明,西屋在还没有做过这两个重要的试验之前就向中国推销产品)。

      中国核动力工业经过几十年的体制演变,目前中国具有核动力反应堆开发能力的研发组织只有两个:开发了核潜艇动力堆并承担了秦山二期反应堆设计的中国核动力研究设计院,以及开发了模块式高温气冷堆的清华大学核工程研究院。清华核研院早期介入过核潜艇的开发,因感受到自己不属于业内主管部门而难以在主流技术领域(如压水堆)立足,于是在1970年代末就决定主攻当时看上去属边缘领域的低温堆和高温气冷堆。模块式高温气冷堆的概念是两位德国科学家在三哩岛事故后提出的,但在1980年代反核运动高涨和绿党兴起的背景下,该堆型的概念无法在联邦德国付诸实施。当时为了促使中国购买联邦德国的核电站(秦山二期),德方把邀请中国科技人员参与高温气冷堆的研究作为一个砝码,中方派出的学习单位就是清华核研院。1980年代后期,模块式高温气冷堆被列入中国“863计划”。虽然不是原创,但清华大学的杰出贡献是沿着这条技术路线锲而不舍,历经十几年埋头苦干,建成了世界上第一个模块式高温气冷堆(10兆瓦试验堆)。

      令人感到怪诞的是,如此宝贵的研发组织也是最被领导们所看轻的。由于在政策上从未将中国核动力技术的发展与核电的发展联系起来,所以这些研发组织只能在边缘中生存,依靠一些偶然的机遇来证明它们的能力。以集产品开发业绩、完整试验手段和深厚经验积累于一身的中国核动力研究设计院为例,它既是中国能力最强的军民两用核动力技术研发平台,同时也是在现行体制下最被边缘化的机构。翻看上世纪八九十年代的文献记录,令人甚至怀疑当时主管核电发展的领导人是否知道中国还有这么一个核动力技术的研发机构。核动力院是国内最早理解世界核电新技术革命趋势的机构,早在80年代就参与过西屋公司采用“非能动”概念的AP600反应堆(AP1000的原型)开发,也跟踪过联邦德国的高温气冷堆,但这些努力都因为计划体制只重工程不重研发、研发组织没有决策自主权而不了了之。在核电建设中,由于主管部门沿袭传统体制的行政分包方式,所以在技术方面起关键作用的核动力院只是被置于打工者的位置,任何组建NSSS公司的念头都会遭到压制。引进路线本来还打算通过“军民分开”肢解核动力院,将其从事核电研发的力量划出来用于复制AP1000,因涉及军工体制未果,但从此也实质上把核动力院排除在国家重大专项之外。与之相比,清华核研院通过把高温气冷堆列入科技部主管的“863计划”,反倒是另辟蹊径走了出来。

      但这个被引进路线和行政垄断所边缘化的研发机构,却仍然支撑了中国核电大局的顶梁柱。中国百万千瓦级核电压水堆的两个设计方案——CNP1000和CRP1000,都是由核动力院通过秦山二期的实践而开发设计的。今天,采用CNP系列的秦山二期扩建工程(即在已经投产的秦山二期原址再建两个65万千瓦机组)已经于2006年开工,将分别于2010年和2011年建成投产;采用CPR1000的岭澳核电站扩建工程已于2005年开工,预计两台机组于2010—2011年建成投入商业运行;采用CPR1000的辽宁红沿河核电工程是“十一五”期间首个获准开工的核电项目,其1、2号机组主体工程已分别于2007年和2008年开工,全部4台机组计划于2012—2014年建成投入商业运行;采用CPR1000的福建宁德核电站一期工程建设4台百万千瓦级机组,主体工程于2008年2月正式开工,首台机组计划于2012年投产;此外,采用CPR1000的广东阳江、福建福清、浙江方家山三个核电站项目(共10个机组)也于2008年末获得核准。如果中国没有这个核动力院,当然也就没有核电发展的这个局面。

      创新程度更大的CNP1000已经完成了基本设计,有一些技术指标甚至能够达到URD规定(如寿命长达60年,热工安全余量大于15%),国家核安全当局已经对CNP1000设计的反应堆系统做了初步审查评价,认为可以应用于工程实践,只是由于行政性集团公司体制的低效率,使配套的全厂设计(电站布置和辅助系统等)没有跟上,安全审评工作未能全面开展,至今未能推向市场。

      更能说明中国技术能力基础在引进路线下遭受厄运的是核电重大专项的波折。在国务院组织论证“中长期科技发展规划”的过程中,从2004年初开始,在科技部和国防科工委领导下,以核动力院为技术牵头单位,联合其他单位,经过大量技术论证和上级主管部门组织的多次专家咨询评估,于2006年1月向国家提出《大型先进压水堆核电站示范工程国家重大科技专项立项建议书》,目标是建成核安全达到国际第三代核电技术水平、寿命达到60年的150万千瓦级的大型压水堆示范电站(即CNP1500方案)。正是这个立项建议,加上高温气冷堆项目,形成16个国家重大专项之一的“大型先进压水堆和高温气冷堆核电站示范工程”。本来这个重大专项与当时进行中的第三代核电技术国际招标没有关系,但自主开发出达到第三代水平核电技术的努力必将陷全盘引进路线于无理无据的境地,于是在其他专项都纷纷上马时,引进路线的决策者对核电专项故意拖延,直到2007年与西屋签订引进协议和成立国核技之后,才突然决定将该重大专项转向对AP1000的“消化吸收再创新”。

      中国经济发展和产业结构升级的需要已经证明,最宝贵的生产要素不是资本和劳动力,而是技术能力。在诸如核动力这样的复杂技术领域,建立起有效的产品开发平台是昂贵的,只有经过多轮次的产品开发才能发展出来可靠的技术能力。自主技术能力也是吸收外来技术知识的必要条件——这就是为什么在法方并没有真正转让技术的条件下,吸收了大亚湾核电站技术知识的不是拥有这个电站的中广核,而是由开发核潜艇起家的中国核动力院;模块式高温气冷堆的概念源自国外,但当清华团队锲而不舍地把概念做成实际反应堆之后,中国在这个方面的技术能力就领先于其他国家。

      中国核电的三轮引进路线,都是把现有产品当作技术,把购买外国核电站等同于获得技术能力,无视中国自己的技术能力基础,更没有把这个基础的发展纳入核电发展规划。正因如此,引进路线也充分证明了自己的荒谬——在三十年的轮回中,每一次引进的结果(没能引进技术)都成为下一次引进的理由(还是缺乏技术)。

    • 家园 【文摘】中国核电谜局:自有知识产权被边缘化 - 3

      主题二:三十年的战略颠倒

      具有独立的核动力技术能力基础,中国之所以还在核电发展过程中步履蹒跚,其主要障碍不是技术上的,而是战略和体制上的。这些障碍的本质,是从来没有把中国核动力工业的发展纳入到核电发展的考虑和规划之中。

      身为核大国的中国在核电发展上步履蹒跚,其根本障碍不在技术,而在于战略和体制。从现象上看,以往中国核电发展缓慢的直接原因是造价昂贵,与常规电力相比缺乏优势;昂贵的直接原因是过多地依靠引进,而引进的理由是中国的技术不行。但为什么经过30多年的发展,中国的核电技术还是不行?分析三十年的历史,答案很简单:不是真的技术不行,而是主导了核电发展的引进路线从来没有把中国核动力技术的发展,列入发展核电的考虑和规划之中。三轮引进路线都是只从对核能需求的角度出发,把兴建电站增加电容作为核电发展的唯一业绩指标。在技术供应方面,他们把“技术 ”等同于现成的产品,认为购买外国核电站就是“引进技术”,却无视一个被各核电大国的经验所证明的规律:一国核电健康发展的能力基础是本国核动力工业的发展——技术驱动型的美国如此(把军用核动力技术应用到民用发电领域),需求拉动型的法国如此(为保证关系到国家政治独立的能源供应而坚持核能技术自主),通过引进追求自主的日本、韩国也是如此——特别是日本,也是引进起家,但现在已经控制了几家全球领先的核电技术企业,包括西屋。与这些国家相反,中国在国家层次上从来没有形成过同时考虑需求(核能利用)和供给(技术发展)两个方面的核能战略,几乎所有影响了中国核电发展过程的重要决策都是从增加电容的局部利益做出的。

      从计划经济继承下来的体制问题不能全部归咎于引进路线。但如何改革核电工业体制,要受制于发展核电的战略。由于每一轮发展核电的主旋律都是以行政手段推行引进路线,从而忽略本国核能技术的发展,所以对采取什么样的组织形式才能使中国的核工业基础为核电发展服务这样重要的问题,从来没有过严肃的讨论。于是,缺乏改革的思路和动力,再加上沿袭下来的行政垄断,使中国至今没有形成符合技术逻辑和市场逻辑的核电工业体制。历史说明了这些问题。

      中国核电的发展可以追溯到1970年,周恩来总理于那年2月8日做出要发展核电的指示。虽然以“728工程”命名的第一个核电站项目早于1974年就被批准上马,但由于在被封锁条件下自行研制的技术难度和核工业内部的争议(是用压水堆还是重水堆),该工程的实际建设一直拖到了改革开放阶段。

      1970年代末,核电发展从增加电力供应的需求角度产生了新的动力,推动这个进程的主角是负责电力供应的政府部门。1977年,中法两国政府达成协议,由法国提供贷款与中国进行经济技术合作,其中包括一座核电站。新的行动者——电力部和一机部——主张下马 “728工程”,转而引进法国90万千瓦的核电站(拟建在苏南),理由是前者的30万千瓦容量太小;而二机部(核工业部)则主张工程继续干下去。由于国家预算中的电站建设资金全部由水电部掌握,所以电力供应部门成为第一轮核电发展的主导部门。

      虽然70年代末的经济调整迫使拟议购买法国技术的苏南核电站下马,但广东与香港合资的核电站项目(大亚湾)因另辟融资渠道而在1982年获得批准,并被纳入水电部的主管之下。在那个渴望外资和技术的年代,广东核电站因成为最大的合资项目而得到国家领导人的支持。同时,由核工业部主管的“728工程” 也在照顾历史的条件下被保留下来,由国务院领导确定为采用压水堆,工程定点浙江海盐县的秦山,正式命名为秦山核电站(一期)。但因为获批的条件是“30万千瓦的核电站就此一个,下不为例”,所以秦山一期并不构成“路线”。

      1983年3月,国务院召开常务会议专门讨论核电问题。会议充满乐观地决定,未来要大力发展核电,到20世纪末建成1000万千瓦,先建三套:广东、华东、东北各一套;要与法国谈三套,并谈技术转让;同时试探向前苏联购买核电设备的可能性。那年初,根据国务院的安排,国家科委牵头联合国家计委在北京回龙观饭店召开技术政策论证会,会后编制的《核能发展技术政策要点》经国务院批准,确立了核电高起点起步,技贸结合、引进国外百万千瓦级压水堆先进技术的方针。至此,第一轮引进路线形成,其主要特征是把建设核电站当作发展核电的全部内容;虽然也强调对“引进技术”的“国产化”,但主要指的是设备的国产化,对如何掌握核电技术的问题却语焉不详。

      1980年代中期,以秦山一期和大亚湾两个核电站相继开工为标志,中国的核电建设终于起步。回顾历史,从增加电容的需求角度所形成的引进路线确实推动了中国核电的发展,但这个功绩不能掩盖相伴的缺陷——它也确实没有引进什么技术。当时在大亚湾项目的技术引进主导权上,电、机、核“三套马车”又开始新一轮争执,致使国务院把电站引进和技术引进的主导权一分为二,分别交给了水电部和机械部。其结果:对技术没有兴趣的水电部急于工程上马,机械部又不懂核电站最关键的反应堆系统,而已经获得设备采购合同的法方在技术转让谈判中日趋强硬,导致谈判失败。大亚湾最后不过是一个法方负责的“交钥匙工程”。

      到1985年,国家降低了发展核电的调门(主要原因是核电站造价较高,不如火电站经济),从原来的“要大力发展核电”转变为“本世纪以火电为主,逐步加大水电的比重,核电是一个补充”。与此相应的是体制变化。1986年,国务院决定把核电站全部交给核工业部主管,大亚湾的主管部门也由水电部改为核工业部;同时把准备从联邦德国引进的两台90万千瓦核电机组改为在秦山扩建两台60万千瓦压水堆机组,这既是出于外汇平衡的考虑,也是因为当时中国通过引进技术具备了60万千瓦发电设备(常规岛设备)的能力,把核电机组改为60万千瓦可以提高整个项目的国产化水平。

      虽然秦山扩建工程(二期)本来也是一个引进项目(联邦德国设计为主),但在1989年后遭到西方制裁的条件下却被迫走上自主设计道路。这给了中国核动力工业又一个自主实践的机会,使其毫无疑问地证明了自己的技术能力。但如同秦山一期一样,这个偶然因素导致的自主开发并没有造成任何政策路线上的变化。1994年大亚湾核电站建成后,中国又经历了第二轮引进路线。在增加发电能力的眼前需要左右下,决策者在“九五”期间(1996-2000)以单纯“购买电容”为目的,分别从俄罗斯、加拿大和法国整体购买了三个核电站。 就总装机容量而言,“九五”时期是中国核电发展最快的5年。但没等这些项目建成,核电就陷入低潮,在包括整个“十五”在内的七八年中没有批准一个核电站项目。这段低潮实际上是引进路线代价高昂的结果。大亚湾一期、二期工程的造价达到2000美元/千瓦,而秦山三期也达到1950美元/千瓦,远高于秦山一期、二期的造价。有领导此后不久就指出“这样高的造价我们在经济上承受不了”。此外,多国技术的进入令尚处于成长阶段的核电工业体系方方面面都承受了高负荷,在标准、安全审批、设备制造、人才培养、运营、管理、维修等方面的额外成本,使原本并未逾越适度发展原则的核电建设规模也一下子显得臃肿起来。一位核技术界资深人士于2006年反省道“秦山三期和田湾的整体引进,当时看各自的理由都相当充分,但事隔十余年后,面对现在核电系统的散乱局面,当时的所有理由都根本站不住脚。”于是,核能的模糊地位以及混乱的技术路线,使中国核电工业带着一片迷茫进入了21世纪。

      前两轮引进路线在引进技术上的失败反映了一个影响深远的事实:中国从来没有在核能方面形成过国家战略(即发展核能的顶层设计),从来没有把发展本国核动力工业纳入核电发展的考虑和规划之中。不错,中国核工业由于传统重点是核武器开发而在民用核电方面缺乏经验,但正如两期秦山核电站建设所证明的,它并非没有核电技术能力的基础,问题是决策者从来没有想过如何发展这个基础。1985年,主管核电的国务院领导在一次讲话中说,“核工业部的‘军转民’,主要任务是为核电站提供核燃料。”既然如此,中国的核动力技术当然就与核电发展没有关系了。在短期内,引进似乎推动了核电的较快发展,但三十年下来,依赖引进而忽视自主技术能力的发展,则成为制约核电发展的主要障碍。

      在体制上,中国从来没有一个从战略上规划核能事业的机构(所谓“战略上”就是同时负责规划核能技术的供应和需求),其他机构也从来没有承担过这个职能。设在计委的国务院核电办公室曾经是在各个部委之上有关核电的唯一机构,但它执行的职能始终是协调引进核电站。在工业层次上,由于高度复杂的核电站跨越了部门的传统界限,所以计划体制下的核电发展总是伴随着部门纷争。虽然后来有关核电的几个工业部都被撤销,但沿袭下来的行政性集团公司体制仍然没有改变政企不分的状况,致使中国至今没有形成符合技术逻辑和市场逻辑的核电工业结构。

      而符合技术逻辑和市场逻辑的核电工业结构,正是西方主要国家的核电能够迅速发展的重要原因。这样的核电工业包括三个市场主体,即运营核电站的业主公司、负责工程施工的AE公司(Architect Engineering Company)和核蒸汽供应系统公司(Nuclear Steam Supply System,简称NSSS)。在美国,所有的电力公司经过核安全当局的审批都可以成为核电站运营商,属于高度竞争性的体制;法国的电力供应则由国家电力公司所垄断,它也是唯一的核电站运营商。AE公司在美国是独立的,经常与NSSS公司捆绑在一起承包核电站建设;而在法国则附属于国家电力公司。更重要的是,无论各国的核电工业存在什么样的不同,提供核反应堆和主设备系统集成的NSSS公司都居于中心地位。不同国家的NSSS公司成长路径各有不同,例如美国的西屋公司和通用电气是通过参与美国核潜艇工程而掌握核工程能力的,而法国的法马通则是由国家电力公司和一些发电设备制造商专门为提供核蒸汽供应系统而组建并培植起来的。这样的工业结构,加上国家核安全当局的监管和国家实验室的支持,使核电发展能够迅速地响应市场需求。

      反观中国,继承了原核工业部大部分职能的中国核工业集团公司(以下简称中核集团),实际上是一个既非政府又非企业的行政性集团公司。它既是经营核电站的业主,又是工程和设备的总承包商、国内核燃料和后处理服务的唯一供应商,还主管了中国所有具有国家实验室性质的核动力技术研究机构。在现代市场经济中,囊括了如此众多的异质性业务活动必然导致效率低下,因为竞争性企业只能围绕着自己的核心能力开展业务活动。因此,行政性集团公司体制必然导致垄断倾向,对外力图阻止其他人染指核电市场,对内压制下属单位的自主权,其结果是使中国始终成长不出来NSSS公司。

      大亚湾核电站建成后,国务院领导决定在其基础上成立中国广东核电集团公司,计划单列(后归国资委管),把中核集团的“一统天下”撕开了一个口子。虽然中核集团持有中广核的股份,但国务院领导规定中广核的中方股东不分红,结余利润用于核电的滚动发展(但这个“以核养核”的方针只用于续建核电站,与核电技术发展没有关系)。在后来的年月里,中核集团一直抱怨中广核只经营非常赚钱的核电站,既没有核工业部门在军工体制下形成的历史包袱,也不承担中国核技术发展的责任。中广核则指责中核集团利用所掌握的核燃料循环、反应堆设计和涉核的审批权等资源,对中广核处处设卡。

      于是,中国核电工业两个寡头近年来出现一个有趣的发展趋势:从核技术供应起家的中核集团拼命想扩大经营核电站的数量和范围,而从核电站运营起家的中广核则拼命想培植起来自己的技术供应能力,成立了研究院,招纳人才,大有在技术上实行自给自足的意图。双方理由不同、做法不同,但实质和结果都是在缺乏市场机制下的封建割据。

      直到中国核电面临大发展的今天,如果问一句中国核电的市场主体在哪里,那么人们的眼前还只能是一片空白。当然,除了中核集团和中广核,中电投、大唐国际、华能等电力公司目前已经被批准进入核电市场,预示着形成竞争性业主体制的可能性。但是,不仅这些公司的核电项目(机型、规模、价格等等)要受到引进路线的直接行政控制,而且其他不可或缺的市场主体(尤其是NSSS公司)也并没有形成——中广核走的是在依赖法国技术的框架下实行局部自给自足的道路,而中核集团则是把持本属国家事业单位的科研院所来直接控制核技术供应,整个核电工业仍然处于一种行政垄断的状态。

      一些业内人士曾经认为,两个寡头明争暗斗的结果是为第三轮引进路线提供了口实。经过秦山二期的设计实践后,中核集团属下远在四川的中国核动力研究设计院以法国M310堆型(大亚湾堆型)为参照系,重新设计堆芯,把燃料组件从157个改成177个,并加大了压力容器的尺寸,这就是CNP1000的核心技术方案。1999年,中核集团接管CNP1000项目,将它作为自主品牌向外推介,想通过这个方案来统一全国核电发展的技术路线。岭澳项目顺利实施后,正在为三期建设制订百万千瓦级堆型方案的中广核对这种意图极为敏感,迁怒于CNP1000方案本身,坚决不同意改变堆芯设计,并针锋相对地提出了CPR1000方案(M310堆芯不变,其他修改18项,仍由核动力院设计)。相执不下之际,源自国家计委的第三轮引进路线以需要统一技术路线为由出场了。

      但事实上,第三轮引进路线自有其“深厚的”根源。在战略上,它的出发点仍然是只考虑增加电容的片面需求观点。2007年国家发改委公布的《核电中长期发展规划2005—2020》在前言中就称:“核电发展专题规划是电力发展规划的重要组成部分”。这与前两轮引进路线本质相同。由于从前苏联学来的计划编制方法只能从已知的给定产品出发,所以计划官员们早已养成了从引进外国现有产品开始(再加个“国产化”)发展产业的习惯——汽车、飞机、彩电等工业如此,核电工业也如此。在整个1990年代,国家计委在核电技术上的工作重点就是满世界找核电发展的“驱动项目”,即准备引进的目标堆型(后来改称自主化依托项目)。在核电即将陷入低潮和迷茫的1996年秋天,国家计委等部门在上海召开“核电国产化和技术政策研讨会”。来自基层的与会人士越来越认识到,“国产化”不应该仅仅限于设备的生产制造,而应该是“ 四个自主”,即自主设计、自产设备、自主建造、自主营运。但在计委会后下发的文件中,把过去所提的“以我为主,中外合作”的方针改为“以我为主,中外合作,积极引进,推进国产”。在这个“十六字方针”中,前八个字是从来就不得不说但却难以把握的话,而后八个字倒是真正可以操作的方针。在酝酿新一轮核电发展的新世纪之初,以计委原核电办官员为首的“六君子”提出了全盘引进的建议方案,说服领导之后遂成为第三轮引进路线。

      但这个路线除了通过购买外国核电站可以“引进先进技术”的空话外,既无判断世界核电技术发展趋势的能力,也无对本国核动力技术发展的规划,何谈战略?在体制上,它的提出和实施完全是依靠行政权力,通过新成立一个行政性公司来干预企业和市场,以强行贯彻引进路线,在原来的混乱之上又叠加了新的混乱。引进派在为自己辩护时总说中国的技术不行,但被三十年历史并被实践继续证明的是,问题出在战略和体制。如果中国能够形成一个核电发展的国家战略并进行相应的体制改革,那么引进路线才是一个首当其冲应该被彻底抛弃的怪胎。

    • 家园 【文摘】中国核电谜局:自有知识产权被边缘化 - 2

      主题一:中国人研发的技术不一定不先进

      世界核电技术的发展轨迹并非一条直线,而是在经历两次严重核事故(美国三哩岛和前苏联切尔诺贝利)之后发生了断裂;虽然核工业界在改良压水堆的基础上推出了所谓的“第三代”技术,但由于西方核电的复兴要求实现革命性的“固有安全”,所以以美国为首的各国政府在新世纪之初,合力发起促进新一代核能系统技术开发的浪潮,它们都明确支持的研发前沿集中在所谓“第四代”核电技术上。以此为背景,在改良传统技术上,中国完全可以在已有的基础上赶上先进水平;而在革命性的第四代技术上,中国实际上已经走在世界前列。因此,引进路线的制定者对世界核电技术趋势缺乏深刻的认识,其判断也是错误的,全盘引进更是没有必要。

      实行第三轮引进路线的主要理由是中国现有的技术不够先进——只要放弃虽然自主掌握但却落后的第二代技术,而直接引进“最先进”的第三代核电技术,就可以实现“一步跨越”。由此可见,引进派头脑中的“技术”其实指的是具体的产品(更准确的说法是物化在产品上的技术)。但一个国家要想实现技术“跨越”(更准确的概念应该是“进步”),就不可能只靠购买现成的产品——因为产品会不断更新,要进步就必须培育出来能够推动产品变化的技术能力。

      对于技术能力的来源留待后面再讨论,这里首先指出,以现有外国产品作为判断技术“先进性”的标准,就会忽略决定技术变化的关键因素,从而丧失判断技术发展趋势的能力。如果稍微了解一下核电发展史就可以看出,世界主流核电技术不是沿着一条直线发展的(如“一、二、三、四代”这种划分给人的错觉),真正决定核电技术代际划分实质内容的,是两个历史阶段对于技术性能不同的政治和战略要求。这两个历史阶段就是已经衰落的“第一核纪元”和正在浮现出来的“第二核纪元”。

      第一核纪元从世界上第一个商业核电站(美国希平港核电站)的建成(1957年)开始,到1980年代走向衰落,其主导技术是轻水反应堆(包括压水堆和沸水堆)。它起源于美国核潜艇的开发,然后才被用于核电站。在美国政府和因参与海军舰艇核动力项目而获得反应堆设计制造能力的西屋、通用电气等供应商的推动下,轻水堆尤其是压水堆以其率先获得应用的经验基础和较好的经济性等优势,成为西方核电大发展时期的主导堆型。从1960年初到1980年代初,短短20年时间,400多座核电站在几个发达国家拔地而起,其中美国建设了100多座核电站,共具有1亿千瓦左右的发电能力,使核电在这个世界第一能源消费大国的电力供应中至今仍然占19%。另一个核电大国法国在减少依赖石油进口的能源战略指导下,不到30年的时间内就使核电在全国发电总量中的比例达到70%以上。

      但1979年发生的美国三哩岛核事故暴露出来这种堆型的固有缺陷——永远存在发生堆芯熔化的事故概率。轻水堆的堆芯冷却剂是水,其供应是依靠泵和管道,如果泵和管道发生故障(如断电、漏水、机械失灵或操作失误这些永远不能完全避免的事故),失却冷却剂的堆芯就会因温度急剧上升而熔化,而堆芯熔化将导致灾难性的核泄漏后果。因此,几十年来以轻水堆为主的核动力工业界(以下简称水堆工业界)为了对付这种失水事故作出了不懈的努力,绞尽脑汁,不惜工本地采取各种改进措施,其中最主要的是设计出一整套应急安全注水系统,这套系统在一旦反应堆系统发生失水事故时能及时启动,将外部储存的水注入反应堆系统,以防止炽热的堆芯因裸露而熔化。这些技术改进措施降低了反应堆堆芯熔化的概率,大大提高了核电站的安全性。但由多种设备组成的应急安全注水系统是一个复杂的系统,其中任何一个设备或部件的失效(因设备故障或操作失误)都会使注水系统失效,导致堆熔。三哩岛的反应堆装有此类安全注水系统,但还是由于设备故障和判断、操作失误而导致堆芯熔化。

      事实上,人类十分需要核能这样一种新能源,而从科学技术上作进一步的改进,提出解决核电这一致命弱点的新技术方案是有可能的。在轻水堆核电站以出人意料的速度在美国铺开并推向欧洲的时候,核电界的有识之士就清醒地对当时只重经济性而忽略安全性的倾向提出过警告。三哩岛事故发生后,美国第一任原子能委员会主席David Lilienthal出版了《原子能:一个新的开始》一书,全面论述了水堆技术必须进行革命性变革的道理。与此同时,美国核能界的元老、长期任职美国橡树岭国家实验室主任、备受尊敬的核能技术奠基人之一温伯格(Alvin Weinberg)也提出:核电的第一纪元已经结束,我们要开发出从物理定理出发就可以理解的、在任何情况下堆芯都不会熔化的反应堆,不是“概率安全”的,而是“确定安全”的,他们把这类反应堆称之为固有安全(inherently safe)的反应堆。只有当这种反应堆开发出来,并且同时解决好核废物的长期安全处置和防止核武器扩散的问题,核电才有可能全面复苏,并推向全世界的发展中国家(毕竟是发展中国家的未来需求更大),核电才能开始进入新的“第二纪元”。

      虽然这些先知先觉者的正确预见在三哩岛事故后就明确清晰地公之于世,但当时的美国政府和工业界并没有完全接受。出于既得利益,他们更强调针对事故教训就现有的设计做修补性的改进,并加强对核电安全的全面监管。但1986年的切尔诺贝利核事故最终迫使水堆工业界不得不承认,核电站发生严重事故是可能的。由于两次严重事故的接连发生,西方公众越来越担心核电站的安全,反核浪潮汹涌澎湃,迫使包括美国在内的多数西方工业国家的核电事业陷入停滞。从三哩岛事故发生至本世纪初,美国再没有新建核电站的订货,有的欧洲国家甚至通过全民公决或政府法令,为正在营运的核电站设置停运期限,全世界的核电发展在总体上停滞下来。一个曾经被几乎所有工业国家看好而快速兴起和发展的核电产业,竟然会突然停滞下来,甚至面临被抛弃而退出历史舞台的前景,这在现代工业发展史上是十分罕见的。核工业界一直在抱怨,是偏激和无知的反核势力导致了这种结局。他们认为,核工业界在核电安全方面作出的努力、投入的资金是任何一个行业都不可比拟的,核电站发生堆熔引起严重事故的可能性已经微乎其微,用概率安全分析的方法测算出的事故概率已达万分之一以下,即平均一个反应堆运行一万年以上才可能发生一次这类事故(事故概率为10-4~10-5/堆年),可谓“万无一失”。但公众并不完全相信这种理论分析和测算,即使是如此低的概率也不接受,因为人们从切尔诺贝利事故中体验到了这类事故的后果,从心理上把由事故引起的大面积居民环境核污染与原子弹爆炸的后果自然地联系起来。谁也没有理由责怪公众的“无知和偏激”。多年来,核工业界企图加强公关宣传教育活动来改变公众的接受性,未见明显收效。

      上世纪末的最后20年里,发达国家的核工业界在对付严重事故的核安全方面所作的努力是巨大的,向市场推出一批被他们自己称为“第三代”的新产品。所谓“第三代”核电先进性的最基本特征是在技术设计方案中认真考虑了对付严重事故的方法,进一步减小严重事故发生的概率,即把因反应堆堆芯熔化和堆熔后致使安全壳(最后一道安全屏障)短期内破裂所导致大量放射性物质外泄的概率又降低了一个数量级(从堆熔概率约10-5/堆年降到10-6/堆年,安全壳短期破裂概率从10-6/堆年降低到10-7/堆年)。这是一个不小的进步,但仍然不是消除而只是降低了严重事故的概率。虽然供应商声称这“实质上”消除了严重事故的风险,但公众不见得完全相信这种概率方法分析的结果。堆芯熔化和和安全壳破裂的物理过程是如此复杂,实验验证很难真实模拟,更不可能在核电站运行中得到证实。水堆供应商们沿着这条技术路线做出的改良性努力没有解决先辈们所提出的也是公众所期望的核安全根本问题,他们的技术不能引导世界核电走出将要结束的第一纪元,尽管有着巨大需求的中国核电市场是他们竞相推销的最有吸引力的市场。

      西方核电复兴的重重困难最终使固有安全概念得到普遍认同,而“第二核纪元”经过漫长的酝酿,正在逐步浮现出来。1999年,美国政府提出了“第四代核能系统”的概念,其中对核电站的最根本要求就是要达到“固有安全”。小布什当选总统之后,美国开始重新实施以推进新一代堆型开发为主要技术内容的核能战略。2001年7月,美国能源部宣布成立由美国领导、9个国家参加组成的“第四代国际论坛”,正式开始了国际第四代核能研发,其后又接纳了包括中国在内的多国参加。该组织定义了第四代核能系统的技术目标,推出了6种第四代堆型的概念,对核电反应堆安全性的要求是不再需要电站厂址以外的应急响应,也就是不再会发生堆芯熔化事故导致的大量放射性外泄,要做到这一点,反应堆必须要“固有安全”。

      从上述过程看,世界核电技术的发展经历了两个核纪元之间的断裂,美国核电建设停滞30年的事实充分说明了这个断裂的程度。当然,鉴于新一代堆型开发的困难性和时间需要,近期内的核电建设仍然只能依靠对原有技术的改进,但是,开发新一代核能系统的全球联合攻关已经吹响号角,迎来第二核纪元的核电革命已经发动,新一代的固有安全反应堆将在不远的将来被推向市场。

      恰恰是这种技术革命的潮流更会产生对引进路线的质疑——中国实际上在第四代核电技术的发展上走在世界前列,甚至领先于美国。2002年,国际权威期刊《核工程和设计》(Nuclear Engineering and Design)发表了介绍中国清华大学10兆瓦模块式高温气冷堆(the HTR-10)的专刊。该刊主编、模块式高温气冷堆概念原创者之一的G. Lohnert在编者按中说:“事实上,the HTR-10是世界上第一个有理由被称为‘固有安全’的反应堆。因此,这是第一个第四代反应堆——它不仅存在于纸面上,而且存在于现实中。当然,它只是一个小反应堆。但重要的是要注意到,实际上它的所有部件,与正处于设计阶段并将生产250兆瓦以上电力的原型堆,具有同样的尺寸并遵循同样的设计原则。”2004年9月30日,在国际原子能机构的安排下,世界第一座模块式高温气冷核反应堆在北京首次对外进行了核安全实验演示,来自30多个国家的60余位国际原子能专家在现场观看了“不插入控制棒下反应堆丧失冷却”的核安全实验演示。那是在全世界范围内有史以来第一次用正在运行中的实际反应堆进行事故演示,充分说明“中国和平利用核能技术走在了世界前列”。比得到国际学术界赞扬的更可喜的是,由中国政府支持的20万千瓦高温气冷堆示范电站即将动工,标志着这种国际公认的新一代先进反应堆将要在中国首先实现产业化。

      高温气冷堆是目前美国选中开发第四代核电技术的唯一目标堆型(用于发电和产氢),另一个目标堆型是钠冷快堆,主要目的是“焚烧”掉核电站产生的核废料中寿命奇长(上万年)的“锕系元素”,以解决核废料处置的长期安全的争端。在第四代核电技术国际论坛所确定的6种堆型中,由美国主导的是“超高温气冷堆”(VHTR),它也是美国2001年能源政策报告中唯一提到的核电技术。清华大学高温气冷试验堆建成后,美国国会的拨款委员会主席和能源部长都相继专门来“参观考察”过。最近,美国核管会(NRC)已与中国核安全监管当局原则达成协议,中方同意与美国核安全管理当局合作,让美方参与中国首个工业规模的高温气冷堆示范工程的安全评审工作,共享安全评审方面的经验;作为回报,美方愿提供他们有关评审AP1000的资料的经验。

      上述事态发展表明,美国政府已看好了高温气冷堆是最有可能实现固有安全的核电反应堆,还有可能利用它产生的高温热量来生产氢,是美国当前炒得很热的“氢能社会”概念实现的基础。在美国国内形成这种共识的时候,他们遗憾地发现,两个发展中国家——中国和南非先行一步,都已经起步建造工业规模的模块式高温气冷堆。美国有关部门一方面通过各种形式与这两个国家的高温气冷堆项目开展合作(西屋公司已经在南非项目中入股),借鉴先行者的经验;另一方面拨出资金,开展研究并准备尽快在爱达荷国家实验室建设工业规模的示范堆。为将来产氢作准备,美方希望开发出新的更高温度的燃料元件和结构材料,建成能产生出口氦气达1000℃高温的所谓超高温气冷堆(VHTR)。在美国主导形成的描述6种第四代堆型的文件上,把美国准备搞的“超高温气冷堆”列在其中,而且由他们作为主导国家(leading country),不承认中国和南非先于美国建成的模块式高温气冷堆是第四代反应堆。在2004年9月的北京演示会上,一位中国核动力科技界的资深人士质问美国代表团为什么定这样的标准,来自美国国家实验室的专家私下表示,他们实际上也不同意这样定,但这个意见报上去后,被美国能源部一口否决,理由是:“这是政治问题”。

      对于美国为保全世界核电领袖面子所作的努力,中国眼前不必花费精力去理论和争辩,倒是可以看清问题的实质——中国在核电新技术革命的潮流中方向正确,已经走在世界各国的前面。清华开发的模块式高温气冷堆就是第四代核电技术,它才是世界最先进的核电技术,而不是被国内引进路线所吹嘘的AP1000。需要警惕的倒是在国内——引进派也以美国标准为根据而否认中国的高温气冷堆是第四代技术,以便为引进路线辩护。 从世界核电发展趋势的脉络中可以很容易地看出,革命性的技术断裂发生在第四代和第三代之间,而第三代与第二代之间的变化则是连续性的改进(最核心的反应堆技术基本没变)。中国核电的发展起步较晚,但两期秦山核电站的建设已经证明中国掌握了二代技术。在这个能力基础上向三代演进,并不存在难以逾越的跨度,完全可以满足近期核电建设的需要。对于即将到来的第二核纪元,花费几百亿巨资全盘引进的第三代技术并不是通向第四代的桥梁,更不是通向第四代的必由之路。中国目前应该做的是尽快成功建成世界上首个模块式高温气冷堆示范核电站,并进一步加大对这个方向未来技术发展的投入,扩大自己在核电技术革命中的领先优势。以“引进”外国现有产品来振兴中国核电只能是一个幻想,其更严重的后果是,它必将导致忽略本国的技术能力基础,忽略对于自主开发新堆型的投入,忽略自己的产品开发平台,忽略本国核动力技术的基础研发。

      • 家园 事实证明市场换不来技术

        喊了多少年滴拿市场换技术,从当前重工业的种种迹象来看,这句话是纯忽悠。

        远的不说高铁项目里面有多少猫腻,想都不用了。

        好象武锅这个为核潜艇设计锅炉的单位也被卖掉了。

        • 家园 高温气冷堆实际上并没有传说的这么好

          核电技术走到今天这一步,除了一些部门利益的因素,核电人自己多多少少也要付一些责任。

          实际上,一个技术出来了,市场推广的作用要重要得多,可能这句话不少核电人不爱听。不过看看北京现在的铁路安检用的大多是同方威视的技术,实际上就技术先进性而言,还有比他们更好的,但是就是推广不开。

          实际上,高温气冷堆并没有传说的那么好,他们的出口温度实际上比较低。

          • 家园 这到是实话

            英特尔的成功证明了:技术最好滴不一定就合适市场。

            技术好不一定合适市场,但是技术不好就一定不会合适。

            我感觉在市场和技术平衡之间英特尔是一个典范,即使是在被ADM攻城掠地的今天,英特尔依然保持着IC业界王者的地位。

            现在看来英特尔不成功的推广也很多,但是总体来看,成功的多,失败的少。

            从某种角度来看IC和核技术都有民用和军用两方面的影响,但是我个人认为核技术的应用无疑比IC技术具有更深的影响,在可预见的将来,中国对核技术的应用肯定会越来越广泛,而核民用技术的发展自然会影响到军用方面,因此这个问题不能不令人关注。

            我不清楚目前国内有多少行业被汉奸和买办渗透,但是不可否认,一些我们不愿看到的事情正在发生着,没有什么能比这更令人沮丧了。

            但是换个角度来看,一个国家也不可能方方面面都自成一体和自成一套,尤其是在一个变革的时候,而我们正在发生着巨变……

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