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新華社北京1月30日電題：一座創造性的超級工程——透視“華龍一號”全球首堆商運的背后
新華社記者高敬、張華迎
1月30日拍攝的“華龍一號”核電機組福建福清核電5號機組（無人機照片）。新華社記者林善傳攝
2021年1月30日，福建福清。
在這里，全球第一臺“華龍一號”核電機組——中核集團福建福清核電5號機組投入商業運行。
這一天，距離2015年5月7日“華龍一號”全球首堆正式開工建設已經過去了2000多個日夜。
6萬多臺（套）設備、165公里管道、2200公里電纜，上千人的研發設計團隊、5300多家設備供貨廠家、近20萬人先后參與項目建設……這是一座創造性的超級工程，更是一張閃光的國家名片。
安全之問
1月30日拍攝的“華龍一號”核電機組福建福清核電5號機組（無人機照片）。新華社記者林善傳攝
1月30日拍攝的“華龍一號”核電機組投入商業運行發布儀式福建福清分會場。新華社記者林善傳攝
“華龍一號”是我國具有完全自主知識產權的三代核電技術，是當前世界核電市場上接受度最高的三代核電機型之一。“華龍一號”設計壽命60年，反應堆采用177堆芯設計，堆芯設計換料周期18個月，創新采用“能動和非能動”相結合安全系統及雙層安全殼等技術，在安全性上滿足國際最高安全標準要求。
對核工業來說，安全走到哪一步，科學才能走到哪一步。安不安全，是核電站建設運營單位和公眾最為關注的問題。“華龍一號”自然也不例外。
“‘華龍一號’嚴格執行了國家安全標準。”中核集團黨組書記、董事長余劍鋒說，我國現行安全標準是國際上最嚴、最高、最先進的標準。
可抗震、抗大飛機撞擊的“華龍一號”，安全性靠什么實現？
中國工程院院士葉奇蓁在接受記者采訪時說，三代核電技術相比二代核電技術更安全，從故障的概率上低了一個量級。“華龍一號”達到了國際上關于三代核電安全的指標。
葉奇蓁指出，“華龍一號”采用177堆芯設計，將堆芯燃料組件數量從157組增加到177組。這不僅僅只是單純的燃料組件數量的提高，在增加發電能力的同時又提高了運行的安全裕量。
“華龍一號”采取了“能動+非能動”的雙重安全系統。
所謂“能動”，即靠電來驅動安全系統，保障核電站運行。如果在極端情況下，核電站斷電了，這時“非能動”就能派上用場。
他說，“非能動”就要靠自然力量來驅動安全系統。比如發生火災時，樓上有一盆水在自然的重力作用下澆下來，就能在沒有能源的情況下起到安全保障。
“華龍一號”可以依靠重力、溫差和壓縮空氣等自然力來驅動安全系統，通過蒸發、冷凝、對流、自然循環等自然過程來帶走熱量。
能動和非能動兩者融合，既有“能動”的成熟穩定，也有“非能動”在喪失電源情況下的獨特優勢。
此外，“華龍一號”還采用了雙層安全殼的設計，外層可抵御大飛機的撞擊，內層可做到即使堆芯出現問題，放射性物質也不會出來。
如果“華龍一號”遇到福島核事故那樣的極端情況，會怎么樣？
余劍鋒說，“華龍一號”充分吸取了切爾諾貝利、日本福島核事故等的經驗教訓，即使遇到福島核事故那樣的極端自然災害，地震和海嘯疊加發生，“華龍一號”機組也能保證安全，而且還能快速恢復運行，不會發生福島核事故那樣的情況。
創新之問
1月30日，工作人員在“華龍一號”核電機組福建福清核電5號機組主控室工作。新華社記者林善傳攝
1月27日拍攝的中核集團福清核電有限公司核電機組外景（無人機照片）。新華社記者林善傳攝
國內專利716件、國際專利65件、海外商標200余件、軟件著作權125項、核心科研報告1500余篇以及海量的科技創新論文……“華龍一號”形成了國內首個完整的核電自主知識產權體系。
同時，“華龍一號”首堆所有核心設備均已實現國產，所有設備國產化率達88%。
“我國核電發展的一個靈魂性思想，就是堅定不移走自主創新的道路。”余劍鋒說，“對于關鍵核心技術，我們都一件件進行了突破，沒有‘卡脖子’的問題。”
要經歷什么樣的困難和挑戰，才能換回如此充滿底氣的答案？
說起自主創新，中核集團“華龍一號”總設計師邢繼總有說不完的話。
他仍然記得，1990年在大亞灣核電站現場工作時，核電建設所需要的原材料甚至混凝土都是從國外進口的。
“研發完全具有自主知識產權的一個型號，是我們中國核電人的夢想。”邢繼堅定地說。
每一項核心技術都是一座需要攻克的山頭。
大的不說，就連一個閥門都可能成為“攔路虎”。
閥門，是電站所有的核級設備里數量最多的，“華龍一號”用到的閥門高達1.8萬臺。這些閥門，小到可以揣進兜里，大到需要用卡車來拉。
閥門雖然看起來不起眼，但對實現核電站復雜的系統功能作用卻不小。以往核電站建設中，國外閥門有成熟的運用經驗，重要閥門均為國外采購。
“華龍一號”全球首堆是“三新”工程，新技術、新設備、新材料，閥門設計要求上都發生了變化。現有國外成熟的閥門無法滿足新系統工況，這要求在短時間內設計制造出能完全符合“華龍一號”性能要求的閥門。
一次次試驗、一項項對比……研發設計單位聯合國內閥門供貨商開展了多項橫向科研，實現了所有關鍵閥門的樣機研發、鑒定和產品供貨，打破高端閥門國外供貨商長期壟斷的局面。
從主泵、壓力容器到蒸汽發生器，從閥門、電纜到控制柜，從抗震性能提升到抗大飛機撞擊設計，這樣的創新故事在“華龍一號”身上從不欠缺。
如今，“華龍一號”已形成一套完整的、自主的型號標準體系，涵蓋核電廠設計、設備、建設、調試等全生命周期，可有力支撐“華龍一號”批量化建設和“走出去”。
未來之問
1月27日拍攝的“華龍一號”核電機組福建福清核電5號機組。新華社記者林善傳攝
1月27日拍攝的“華龍一號”核電機組福建福清核電5號機組（無人機照片）。新華社記者林善傳攝
一直以來，世界核電行業有一種“首堆必拖”的“魔咒”，“華龍一號”打破了它。
不同于核電機組重復性建設，每一項核電技術的首堆建設要進行很多創新性研究和試驗工作。因此，首堆建設工期一般都會很長。
余劍鋒說，在全球三代核電首堆建設中，“華龍一號”能夠按計劃工期高質量完成，在全球核電發展史上是首次。
每一道核級焊縫都要做全面檢查，誰焊的、采用工藝、焊接過程等都要記錄下來，還要做嚴格的標準評定。
“華龍一號”這座百萬千瓦級核電站有多少道焊縫？每一個焊縫都要進行這樣的檢查。
5年多時間，近20萬人先后參與了“華龍一號”項目的建設……建設者用自己的智慧，創造了核電建設史的奇跡。
然而，總設計師邢繼卻說：“從‘華龍一號’落地的那一天起，我們就要否定‘華龍’。”
從2015年5月落地福清到2019年10月漳州核電建設，其間開工建設的每臺“華龍一號”機組圖紙都不一樣。
“我們在建設‘華龍一號’第一臺機組時就不斷將經驗反饋到后續項目中，這樣越往后開工的機組在安全性和經濟性上就能不斷進行優化改進，指標也更優。”邢繼說。
2020年9月，國家核準了采用“華龍一號”三代核電技術的海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程。目前，“華龍一號”在我國已經開始批量化建設。
“華龍一號”每臺機組每年發電近100億度，能夠滿足中等發達國家100萬人口的年度生產和生活用電需求，相當于每年減少標準煤消耗312萬噸、減少二氧化碳排放816萬噸。
在葉奇蓁院士看來，我國提出要做好碳達峰、碳中和工作，能源轉型勢在必行。核電是低碳能源，應該跟風電、太陽能發電等結合起來，為碳減排作出貢獻。
余劍鋒表示，核工業的發展不僅要解決能源問題，未來也會為醫療、農業、制造業等帶來一些革命性的變化。核能，未來有更大可能！
1月27日，工作人員在“華龍一號”核電機組福建福清核電5號機組主控室工作。新華社記者林善傳攝
1月27日，工作人員在“華龍一號”核電機組福建福清核電5號機組主控室工作。新華社記者林善傳攝
“華龍一號”實現了“中國創造”
——專訪“華龍一號”總設計師邢繼
“華龍一號”全球首堆投入商業運行，其自主創新取得了豐碩成果，“華龍一號”的品牌創建和首堆工程建設背后有哪些鮮為人知的困難和故事？記者就此采訪了“華龍一號”總設計師邢繼。
記者：為什么說“華龍一號”是中國核工業60年堅持自主創新的成果？
邢繼：60年來，中國核電人緊跟世界先進核電技術發展步伐，從CNP1000、CP1000、ACP1000再到“華龍一號”，20年4個自主型號的名稱，折射出的是一代接一代中國核工業人，在自主創新核電技術的艱難歷程上不斷追求更高目標的執著精神，是對初心的堅守。在各種困難與挑戰面前沒有動搖，突破一個個技術瓶頸，最終形成了“華龍一號”。從一窮二白，水泥、鋼筋都依賴進口，在短短30多年的時間里使我國一躍進入核電技術先進國家行列，靠的就是對目標的執著堅守。在首堆工程開工以后，華龍團隊不斷在優化改進設計，不斷創新建造技術，從福清到卡拉奇，再到漳州和海南，每一個后開工的項目都在汲取前面經驗反饋的基礎上進行優化改進，使華龍的安全水平和經濟性不斷得到提升，這同樣是源自對這種初心的堅守。
記者：“華龍一號”在自主研發和建設過程中遇到過哪些困難？
邢繼：針對核電站非能動研究我們缺少技術基礎，沒有現成的東西供我們借鑒，研究難度非常大。我們有一支隊伍負責研究非能動安全殼余熱排除，這是保證在事故后作為第三道安全屏障的可靠性。他們從理論研究開始，研究出初步方案，再進行原理性實驗驗證非能動循環理論的可能性；為了讓系統具有足夠的換熱能力，他們對10多種不同換熱器進行研究，選擇出最適合的，設計出來再進行1：1試驗，確認換熱器性能滿足要求；這還不夠，他們設計并建造了世界上最大規模綜合試驗臺，模擬事故后的反應堆廠房，又進行了全面的實驗驗證，以確保設計可靠性。這個過程不斷重復進行，方案也不斷得到優化，有時一做就必須連續多天不能間斷，2018年8月29日凌晨，當所有人都已進入夢鄉之時，他們才拖著疲憊的身軀走出主控室、離開試驗臺。盡管已是深夜，但是他們臉上卻都洋溢著快樂的笑容。這一天對他們來說意義非凡，伴隨最后一次試驗的結束，非能動系統11個正式工況、累計18次試驗圓滿完成。這些工作非常成功，遠超出了我的希望。在系統總體設計時，目標是每個系統各自實現總體的33%，這樣三個整體達到百分之百，但他們通過不斷優化改進，使每個系統達到了50%，大幅提升了安全余量。
這樣的故事還有很多很多，研發過程中團隊給了我很多勇氣和信心。我們華龍團隊中35歲以下年輕人占了一多半，是個非常年輕的團隊。核工業是一個沉甸甸的行業，在這個行業里，責任和擔當是每個人都要去面對的，核工業的年輕人需要把自己未來的發展和這個行業的發展聯系在一起，和國家需要聯系在一起，這是一種歷史的使命。同時我相信，當前核工業發展的大好形勢也為我們的年輕人搭起了施展才華的舞臺。
“建設核電強國”是核工業人共同的愿望。我們還會繼續努力，將“華龍一號”首堆建成發電當成新的起點，不斷持續優化改進自主核電技術，讓中國自主技術引領核能未來發展。
記者：“華龍一號”堅持自主創新，在科研成果轉化方面有哪些經驗和啟示？
邢繼：核電站是世界上最復雜的能源系統，華龍的研發集結了國內17家高校、科研院所的力量，國外有14家企業或大學參與，簽署科研合作協議上百項。我們在研發過程中開展了產學研合作，克服了很多困難解決設備國產化難題，滿足第三代核電要求。在核電主設備（RPV、SG和主管道等）上通過聯合研制實現了100%的國產化，不僅關鍵設備，核電建設用的大宗材料也是如此。比如說電纜，三代核電的要求，假設出現嚴重事故，為確保核電安全，電纜必須能夠耐受嚴重事故考驗，而且以前二代核電站用的電纜鑒定壽命40年，我們三代核電站電纜鑒定壽命是60年。我們與廠家一起研究，實現電纜壽命的延長，提高耐高溫高壓性能。電纜通過了十五天的模擬高溫高壓環境試驗，又經過了十五天強堿性溶液浸泡試驗考驗后，通過了最后的耐電壓性能試驗，成功驗證了電纜在極端情況下的安全功能。再比如安全級電纜的熱縮套管，以前長期被國外一家公司壟斷，我們和國內企業聯合研發的“華龍一號”嚴重事故用電纜熱縮套管打破了這個局面，而價格只是國外廠家的1/5。
類似這樣的事還有很多，我們聯合東方電氣、哈電集團等58家國有企業，聯動140余家民營企業，帶動上下游產業鏈5000多家企業，共同突破了411臺核心裝備的國產化，首堆工程國產化率達到88%，實現了由“中國制造”向“中國創造”的飛躍。
來源：新華網，光明日報
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