——记国家核电上海核工程研究设计院专家尚自端
　　
本刊记者  张笑笑  黄 健

　　
　　
　　“发展和安全并重、权利和义务并重、自主和协作并重、治标和治本并重”这是国家主席习近平在2014年出席第三届国际核安全峰会时公开提出的我国的“核安全观”，同时习主席力主“能源外交”，坚持推动中国核电“走出去”。
　　这些年来，李克强总理化身“超级推销员”多次在外交场合高调推荐中国的核电技术。根植于中国，同时代表了21世纪最先进的第三代核电技术成为继高铁和4G之后，又一张国际辨识度越来越高的“国家名片”。
　　目前，全球核电市场迎来了新一轮的“复兴时代”，我国完全拥有自主知识产权的CAP1400以其技术的先进性、强大的非能动安全理念和国家科技重大专项支撑品牌的力度，成为国际核电市场极具竞争力的先进核电型号之一，受到多个有意发展核电国家的强烈关注。
　　然而谁也不能忘记，就在2011年，日本发生震惊世界的福岛核电站核泄漏事故让全世界经历了一个核能暂缓的阶段，各国都暂停了手上与核能相关的工程，进行安全方面的评估。我国政府也紧急出台了“国四条”，叫停了所有新建核电项目的审批有人开始看衰我国的核电发展，认为即将进入“核寒冬”。
　　仅仅过去了几年时间，我国的“核寒冬”就冰消雪融，春意复苏，这背后是无数核能领域的工作者夜以继日的付出和争分夺秒的努力换来的，无论是从核电站的总体设计、工程设计还是实验验证、安全审评以及整条产业链上相关装备制造等方方面面都发生了革命性的创新突破。
　　CAP1400作为目前世界最大功率的先进的非能动核电技术，它在结构设计问题上的研究和解决便凝结着上海千人计划特聘专家尚自端博士以及他所带领的创新团队的一番心血。他们采用了全新的基于概率的评价体系，利用地震灾害概率分析方法来更为精确和全面地把握标准设计和具体厂址两种情况下超越基准地震荷载的确定方法和过程，从而实现在超越基准地震设计方面达到与反应堆堆芯系统具有相匹配可靠度的防护结构系统。而这项技术的应用大幅度提高了第三代核电结构的安全性，对中国核电走向世界起到积极的推动作用。
　　
从核电“菜鸟”到一流专家的华丽转身
　　“如果按照年轻时我为自己规划的人生路线，我想，我现在应该是在建楼群、建桥梁或者建机场，总之，跟核能领域是毫不相关的。”记者刚一落座在尚自端的办公室里，他便开门见山，语出惊人。
　　果然，翻开尚自端的履历表，你会发现，他大学时学的专业是非常传统的一门学科——土木结构，就是他嘴里所说的“工民建”，当时名字的全称叫“工业与民用建筑”，与核电完全是风马牛不相及。
　　“大学毕业之后我去了日本的大阪大学留学，因为在结构工程专业领域，大阪大学是非常强的，尤其是在抗震方面，是实力数一数二的高校。”尚自端在日本度过了6年的留学生涯，顺利拿到了工学博士学位，“我是非常喜欢我的专业的，当时一心想在结构建筑方面有所建树！”
　　如果没有后来长达8年多的赴美生涯，或许尚自端已经实现了自己建筑师的梦想。然而，人生的精彩就在于它的未知和挑战。就在2005年，为了照顾家庭，尚自端辞去了北京科技大学副教授的职务，从此离开了学府的学术机构开启了在海外企业的职场生涯。
　　尚自端到美的第一站是美国中部堪萨斯城的一家百年老牌工程公司。由于他在结构工程专业的特长以及抗震方面的研究经历，公司发挥他的专业优势，将他分配到了一个国际大型的核电项目上。这算是尚自端人生的一个转择点，这样一个偶然的机会让他正式步入到了核能领域，并且从此再也没有离开。
　　在发挥自己的专业优势的同时，尚自端也接触和学习到很多与核相关的全新的结构知识，用他的话讲就是“大开眼界”，让他认识到核电工程作为一门高科技而具有的特殊性和独特性。核电站作为一种特殊的重工业结构在设计上对于安全和质量的要求与标准同之前他涉及到的一般民用建筑结构有着巨大的差距，而核工程在技术和管理上的复杂性和深奥的原理让尚自端“叹为观止”，同时也深深地吸引着他去不断地探索。
　　尚自端在美国的第二份工作是在一家全美一流的工程研发和设计公司做高级咨询工程师，全程参与了第三代核技术的研发设计工作。当时正处于美国核电领域的复兴期，尚自端参与了很多大型的项目。美国核能管理委员会在进入21世纪之后将整个核电的设计流程和标准都做了更改，尚自端对以前的一些陈旧的标准以及出现过的问题及时做了很多总结，尤其是对美国本土曾发生的三里岛核事故、前苏联的切尔诺贝利核事故以及后来的日本福岛核事故的经验教训进行了缜密地分析，以便通过新的技术方法应用到全新的设计当中。
　　“当时一个核电厂的设计文件，就算一层一层地摞着，整个房间也是摆不下的！”尚自端回忆起当初的情景时依然感慨万千，“标准和流程修改之后，所有专业的人都要在一起融合协作。虽然我只是负责结构这一部分，但是我和设备、管路、系统、热工、控制、辐射等各相关部分都有接口问题。我不能说我只搞结构这块，其他的我不管，那不可能，核电技术是一个学科密集交叉的工程领域，和你领域相关的学科知识也必须要懂！因为对任何一个问题的疏忽和慢待都会涉及到核能领域最为关注的核心问题——安全”。
　　尚自端坦言，这是他在职业生涯中第一次从全方位的角度面对核能与核电工程，使他更加深刻地认识到了作为核电工程师的意义和身上担负的千钧重任。
　　“自从在美国开启核电领域的实践之旅，我在工程设计和施工公司做过，在研发设计公司也做过，唯独还没有在设备公司任职过。”尚自端是一个规划性很强的有心人，当他认识到核电领域是一个综合性的完整体系之后，根据自身的经历，他特意主动选择跳槽到两家专门从事核电设备开发设计的公司，承担做核岛抗震和安全壳的设计工作。“这算是真正意义上的核‘芯’工作，让我真正从核芯的角度去理解结构设计及其输入对核岛内部的影响，从而让我懂得三代技术核电站的最终整体安全性应该是从核芯到外部防护结构各个层面安全性的有机结合和融合。”
　　至此，尚自端在美国的8年多时间里，完成了从民建结构到核电工程行业的高难度跨越。从一个在核领域零基础的“菜鸟”华丽转身成为被国内外业界同行一致推崇的一流核电专家。
　　“现在想来，在美国的不凡经历固然起了很大的作用；但是年轻求学时代点点滴滴积累起来的每一项有用的知识，获得的每一个能力，还有静静地蕴藏下来的思想的火花，都为这后来的厚积薄发打下了很好的基础，这当中也离不开每个阶段老师们的谆谆教诲，以及立足专业锲而不舍的追求精神。”尚自端接着补充说。
　　
用科技创新实现安全核电强国梦
　　核能的有效利用是当今世界共同关注的重大问题，各国的科学家都在争分夺秒地进行科研。就在尚自端在美国缔造传奇的同时，大洋彼岸起步于上世纪70年代的中国核电事业也进入到了21世纪后的“政通人和，百废待兴”的大规模快速发展阶段。
　　中国经济发展到今天，现实情况是能源供应跟不上经济发展。煤电会带来二氧化碳和雾霾，并且作为不可再生能源面临着逐渐枯竭的境地。水电的发展也遇到了越来越大的发展瓶颈，而近些年来提倡的风电和太阳能由于能量密度低和不稳定等因素还不适于大规模工业应用。所以，作为一种清洁的高密度能源，发展核能是中国能源战略的必然选择。
　　核电技术水平的高低在相当程度上影响着国家经济的发展、结构能源的优化和生态环境的保护。所以，我国在2007年的时候，就以国家核电技术公司为载体和依托从美国西屋电气公司引进了最新的第三代核电反应堆技术AP1000，这是当时国际上唯一真正意义上完全实现非能动式安全措施的百万千瓦级反应堆的先进技术。
　　想要实现我国成为世界核电强国的梦想，先进技术不能只依靠进口，更重要的是要有自己的研发。拥有具有自主知识产权、世界领先技术的大型先进压水堆，一直是中国能源界几代人的夙愿。为此，2008年，我国将大型先进压水堆核电站研发列为16项国家科技重大专项之一，旨在通过研发具有自主知识产权的CAP1400核电技术，带动中国核电装备制造业形成国际主流市场的竞争能力，使中国能跻身世界核电强国之林。
　　“但是国产化并不是你把技术文字翻译成中文，把图纸文件复印一下那么简单。这需要一个消化吸收、自行设计，自主创新的艰难过程。”国家核电副总经理、上海核工程研究设计院院长、CAP1400的总设计师郑明光感叹道：“面对最先进的第三代技术我们没有任何先前的经验可以借鉴，尤其是在当时缺乏领军型的人才！”
　　就在这个时候，有着深厚理论基础和丰富工作经验的尚自端进入到了国家核电求贤若渴的视野之中，并向他抛出了回国效力的橄榄枝。面对着上海市“千人计划”的回国邀请，已经在美国功成名就的尚自端没有丝毫的犹豫，毅然决然地放弃了国外的优厚待遇，举家回国发展。他说，这就是割舍不掉的“中国情结”。
　　“实际上，我们在2009年就建立起了联系，那时国家核电的科研人员到美国来学习，同时做一些合作的实验，我们一直保持着交流。相对于美国逐渐降温的核电发展，国内的发展趋势却是一片火热。”尚自端这些年来其实一直关注着国内核电的发展状况，“虽然受福岛核事故的影响，国内的核电工程遭到了短暂的停滞，但是我预感水面之下，洪波暗涌，很快中国的核电建设节奏将会全面提速！”果然，2014年的政府工作报告提出了到2020年我国的核电装机容量将达到8800万千瓦。就如同尚自端所判断的那样，中国的核能发展迎来了复苏之春。
　　尚自端是2013年底回国的，历时8年多，画了一个圆回到起点，尚自端来不及感慨一声便马不停蹄地投入到了国内基于AP1000核电技术项目如火如荼地施工建设之中。一方面，为正在施工中的项目问题提出快速解决方案，务必做到争分夺秒保证进度和质量；另一方面，尚自端发挥自己的优势特长，从技术领域的两个层面为国家重大专项CAP1400/1700提供服务：一个是运用国际上最新的概率的方法去评测地震灾害对核电站带来的影响，另一个则是在充分汲取福岛事故后建立起来的以全新的“超越基准”的概念进行新电厂设计的理念。
　　什么是“超越基准”？尚自端给记者做了详尽的解释：“任何一个行业在做设计的时候都是依据它的标准来设计。那么作为核电行业呢？除了依据标准之外，福岛事故给人们带来了一种反思，就是说有时候遭遇到的情况是要超越过你最初所设定的标准的，那怎么办？比如福岛核事故实际上恰恰是在超越基准的荷载工况下暴露出设计上的隐患，一次双重超自然因素（超越基准的地震力和海啸）巧合作用到一个超期服役的核电站上所造成了这次事故，带来的教训可谓惨痛。作为一般的民建行业，如果超越了设计标准造成损坏，那么大家只要撤离，不会造成多大损失。但是作为核电厂，不能说超越标准了，出问题了，大家撤离了事，那是不行的，会后患无穷！核安全是核能发展的生命线，而核工程设计是核安全保障的源头。所以在核电站的设计过程中，从结构的层面，从系统设备等各个方面，我们都要建立起更为合理和完善的方法体系来更为精确和全面地把握‘设计基准’和相关的‘超越基准工况’。”
　　尚自端是国际上为数不多的一直关注于超越基准概念的专家之一，先后在国际上颇有影响力的核心期刊上发表了多篇关于核电厂核电基准的研究论文。可以这样讲，在核电站超越基准设计理论体系上，无论是CAP1400，还是将来的CAP1700，从结构设计上都是基于最前沿的技术方案来实施，福岛核电站出现的问题绝对不会在我们身上重演。
　　“CAP1400从燃料棒到外界一共有5层防护，每一层都能单独起到防护作用，能够有效应应对地震、飓风、海啸等极端情况，就算开着飞机来撞击，也没问题！”尚自端所举的例子其实并不夸张，“即便发生极端事件后，也并不需要外部交流电源，堆芯冷却系统会借助重力、压缩气体、自然循环以及对流等驱动力带走堆芯余热，防止堆芯融化，实现冷却，事故条件下的72小时内不需人员干预和场外支援。这正是CAP1400在“非能动”技术领域，在21世纪所取得的最高、最可靠和最经济的核安全技术手段”。
　　随着堆芯、设备、系统以及外围的建筑结构安全系数的提高，CAP1400技术反应堆的年事故概率会在60年的使用寿命期间降至大约10-8，这是一个几近于零的数字，完全符合福岛事故后核电工业届提倡的“零失误”和“零风险”的新安全原则。
　　
建立完善的核电工业体系是未来的挑战
　　CAP1400作为国内乃至国际核能发展中的一个重要堆型，在引进的AP1000基础上进一步提升，自主创新，安全性、经济性和环境相容性达到三代核电的世界先进水平（因此也被称为“三代+”技术）。与此同时，功率更大的CAP1700型号研发也已经启动，这一切使得我国核电产业可以在更高层次的国际舞台上去参与竞争，能够有利地支撑中国核电“走出去”的重大战略得以实施。
　　在谈及近期的规划时，尚自端提到了全球首台AP1000核电机组——浙江三门核电站1号机组，在去年冬天已经正式进入性能测试的最后阶段了，这也是该机组在装入核燃料前的最后一项工作，调试的工作很复杂，他和团队要配合院里做好后勤保障工作，确保该核电机组能够按照计划投产并网发电。不仅如此，我国自主研制的第三代压水堆核电重大专项CAP1400示范工程，目前已经通过了国家核安全局的安全评审，预计将会在近期开工。
　　另一方面，尚自端更加看重的是他所提出的中远期的规划，要进一步为未来CAP重大专项的成功做努力。因为，最终我们是要把它作为一种产品用来创造更多的经济效益的，所以要从专业领域角度为它全面走向市场做好工作，打好基础。尚自端最近一直在专注地思考这个问题，在CAP1400/1700技术将来大规模走向市场的时候，客户对我们的技术有什么要求，对我们的设计又会有什么要求，怎样才能够做到最好最优化最佳设计，这对成功与否非常关键。
　　虽然中国的核技术已经处于世界前沿，但是尚自端认为，民用核能技术是一个非常精密非常复杂的专业领域，还需要学习借鉴美国和欧洲等核能利用先进国家建立起一套非常完善的体系来支撑。在尚自端看来，这将是未来最具挑战的一项工作。完善的体系要自上而下贯穿，从高层的政策法规到行业的标准规范再到企业的一些成熟的设计方法和施工方法，最后还有核电站退役之后的安全处理方案，这将是一套复杂的体系，要做的事情很多，需要我们排除万难将之建立起来。
　　尚自端坦言，核能工业体系建立的过程不可能是一个人或几个人、一个团队或几个团队能够完成的，这需要时间和积累，更需要整个行业的联合攻关。尚自端寄语国内核能行业的几大公司，在市场上，作为竞争者，大家互相良性竞争，但在核能体系的建立上，希望大家能够携手同行，组成一个“大团队”联手迎难而上将问题解决。只有这样，才能迅速推动整体中国核电行业的发展，才能做强我们在国际核电市场的地位，以一个有力的竞争者角色进入国际市场。
　　尚自端讲，中国民用核电技术起步的时间较晚，但是三代核电技术的发展速度惊人。从21世纪初开始到今天，走过了一条引进、消化吸收、再创新的艰辛路程。从最初较低的设备国产化率到如今自主技术出口海外，中国的民用核电正成为一张闪亮的国家名片。
　　核电广阔无边的科研世界为尚自端提供了宽广的驰骋空间，可以自由地施展才能与抱负。“雄关漫道真如铁，而今迈步从头越”，尚自端和他的团队早已做好了准备，每天都在中国核电技术向世界先进水平前进的道路上奔跑着。