沙漠中的能源基地——恰希玛核电站
20纪90年代,巴基斯坦,旁遮普平原,柴尔沙漠区旁。
一群中国人在工程机器的轰鸣声中忙碌着。附近的村落中的巴基斯坦儿童好奇地打量着这些黄皮肤的外来者,当得知是为他们家乡建设核电站时,这些儿童开心地与“老外”们争相合影。
中国科技人员在建设的工程,是巴基斯坦的第一座核电站,也是我国整套出口的第一座核电站——巴基斯坦恰希玛核电站。
恰希玛核电站从设计到设备研制到建造都是“中国心”,它的一号机组于1993年8月1日浇灌第一罐混凝土,2000年6月13日首次并网发电,被时任国务院总理朱镕基誉为“南南合作的成功典范”。此后,中方又在此厂址上新建了二号、三号、四号3台机组,总装机超过130万千瓦,年发电量一度达到巴基斯坦总发电量的6%。

建设中的恰希玛核电站
这座承载着中巴友谊的核电站,背后有什么鲜为人知的故事呢?
水到渠成的协议
早在1986年,中国就与巴基斯坦签署了《中巴和平利用核能合作协定》。1988年,巴基斯坦原子能委员会就到上海了解上海核工院和秦山核电工程的建设情况。1989年,38名巴基斯坦技术人员又到上海核工院接受了为期三个多月的技术培训。同期,中方也多次到巴基斯坦进行电厂的实地研究并开展大量前期工作。
经过多年的铺垫,1991年12月31日,在秦山核电站并网仅仅15天后,中巴两国就签署了恰希玛核电站一期工程的合作合同。

中巴恰希玛核电站合作合同签字仪式

恰希玛核电站俯视图(4台机组一字排开,右上角便是运河)
运河“运来”的电站
恰希玛核电站位于巴基斯坦旁遮普平原,离它最近的海岸线在900多公里外的卡拉奇,接近北京到上海的直线距离,而且旁边就是柴尔沙漠区,难怪“巴铁”会称恰希玛核电站是“荒漠中的中国绿洲”呢!
恰希玛核电站的主要水源来自与印度河相通的一条运河。这条运河流量约每秒600立方米,只相当于长江平均流量的五十分之一。而就是这条小小的运河孕育了恰希玛核电站机组。

恰希玛核电厂厂址原貌
砂土带来的麻烦
在沙漠边上盖核电站已经很麻烦了,但更麻烦的是这地方爱地震,而且是砂性沉积土。
换句话说,和大部分核电站建在坚固的岩石上不同,恰希玛不但地震较多,而且地基是砂土。能否克服这样复杂的地质环境,成为电站能否建设的关键因素。(https://www.daowen.com)
先说地震。中方设计人员用两年的时间成功解决了核电站土建结构在地震作用下的土体-结构的相互作用问题,获得了国际原子能专家的认可。也就是说,通过计算和改进,电厂的结构强度能够抵御地震袭击。
过了一关,再说砂土。幸运的是,通过钻孔勘探发现,砂土中除了细砂和中砂外,还有非常少的砾石、淤泥和黏土透镜体,为地基提供了必要的强度。即便如此,总重约为20万吨的核岛厂房建在上面,沉降依然是无法避免的,如果是均匀性沉降还好,但如果是非均匀沉降或两个底板(常规岛与核岛)非相容一致的沉降,将会“扯断”核岛与常规岛之间的管道,带来颠覆性影响。

核电厂沉降示意图
如果说秦山核电站是桌子上的碗,恰希玛更像水上的船。
为了减少沉降带来的影响,设计师把反应堆厂房和各种辅助厂房设计成一个像“豆腐块”的四方体,放在一个85米×87米的底板上,反应堆厂房基本位于底板的中央位置。
从秦山核电站的卫星图,能看出核岛各辅助厂房(图里中下部偏右的位置)在安全壳(圆柱形建筑)的同一侧。
从恰希玛核电站一号机组的卫星图能够看出核岛各辅助厂房在安全壳(圆柱形建筑)的四周,这种设计可使电厂各部分重量更均衡,防止非均匀沉降带来的倾斜。

秦山核电站卫星图

恰希玛核电站一号机组
这些心思没有白费,恰希玛核电站一号机组从1993年正式开工到1998年土建基本完成,5年时间里机组沉降了51毫米,完全在预期的60毫米之内,而不均匀沉降只有3毫米,也在预期之内。
一生二,二生三,三生万物
2004年5月,在恰希玛一号机组发电四年之后,中巴两国又签署了关于二号机组的工程项目合同。本着“没有最好,只有更好”的精神,在二号及后续机组里,中方设计人员为提高安全性做出了多项改进,并引入一系列先进管理工具。2011年3月15日,二号机并网发电。同一年,同样由上海核工院设计的恰希玛三号机组和四号机组先后开工,并在2016年10月15日和2017年6月29日首次并网发电。
恰希玛核电站成为全球首个二代核电中采用比较完整的严重事故预防与完全实施的核电站,全球首个堆芯熔化频度小于10-5堆年的反应堆,充分体现了设计方的创新创造。

四台机组全家福
在恰希玛核电站四台机组的建设过程中,中巴两国都非常重视。不仅巴方国家领导多次现场出席核电厂重大建设节点,还派出大量人员接受培训甚至到上海核工院参与设计,培养了大量自己的核电人才,也健全了本国的核电工业体系。

2005年1月,第一批巴方设计参与人员在上海核工院结业