高敬 張華迎

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(jī)組——中核集團(tuán)福建福清核電5號機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)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(shè)已經(jīng)過去了2000多個日夜。

6萬多臺（套）設(shè)備、165公里管道、2200公里電纜，上千人的研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、5300多家設(shè)備供貨廠家、近20萬人先后參與項(xiàng)目建設(shè)……這是一座創(chuàng)造性的超級工程，更是一張閃光的國家名片。

安全之問

“華龍一號”是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)，是當(dāng)前世界核電市場上接受度最高的三代核電機(jī)型之一?！叭A龍一號”設(shè)計(jì)壽命60年，反應(yīng)堆采用177堆芯設(shè)計(jì)，堆芯設(shè)計(jì)換料周期18個月，創(chuàng)新采用“能動和非能動”相結(jié)合安全系統(tǒng)及雙層安全殼等技術(shù)，在安全性上滿足國際最高安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

對核工業(yè)來說，安全走到哪一步，科學(xué)才能走到哪一步。安不安全，是核電站建設(shè)運(yùn)營單位和公眾最為關(guān)注的問題?！叭A龍一號”自然也不例外。

“‘華龍一號嚴(yán)格執(zhí)行了國家安全標(biāo)準(zhǔn)?！敝泻思瘓F(tuán)黨組書記、董事長余劍鋒說，我國現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)是國際上最嚴(yán)、最高、最先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)。

可抗震、抗大飛機(jī)撞擊的“華龍一號”，安全性靠什么實(shí)現(xiàn)？

中國工程院院士葉奇蓁在接受筆者采訪時說，三代核電技術(shù)相比二代核電技術(shù)更安全，從故障的概率上低了一個量級?！叭A龍一號”達(dá)到了國際上關(guān)于三代核電安全的指標(biāo)。

葉奇蓁指出，“華龍一號”采用177堆芯設(shè)計(jì)，將堆芯燃料組件數(shù)量從157組增加到177組。這不僅僅只是單純的燃料組件數(shù)量的提高，在增加發(fā)電能力的同時又提高了運(yùn)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(tǒng)。所謂“能動”，即靠電來驅(qū)動安全系統(tǒng)，保障核電站運(yùn)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(qū)動安全系統(tǒng)。比如發(fā)生火災(zāi)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(qū)動安全系統(tǒng)，通過蒸發(fā)、冷凝、對流、自然循環(huán)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(wěn)定，也有“非能動”在喪失電源情況下的獨(dú)特優(yōu)勢。此外，“華龍一號”還采用了雙層安全殼設(shè)計(jì)，外層可抵御大飛機(jī)的撞擊，內(nèi)層可做到即使堆芯出現(xiàn)問題，放射性物質(zhì)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(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，即使遇到福島核事故那樣的極端自然災(zāi)害，地震和海嘯疊加發(fā)生，“華龍一號”機(jī)組也能保證安全，而且還能快速恢復(fù)運(yùn)行，不會發(fā)生福島核事故那樣的情況。

創(chuàng)新之問

國內(nèi)專利716件、國際專利65件、海外商標(biāo)200余件、軟件著作權(quán)125項(xiàng)、核心科研報告1500余篇以及海量的科技創(chuàng)新論文……“華龍一號”形成了國內(nèi)首個完整的核電自主知識產(chǎn)權(quán)體系。

同時，“華龍一號”首堆所有核心設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)，所有設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)88%。

“我國核電發(fā)展的一個靈魂性思想，就是堅(jiān)定不移走自主創(chuàng)新的道路?！庇鄤︿h說，“對于關(guān)鍵核心技術(shù)，我們都一件件進(jìn)行了突破，沒有‘卡脖子的問題?！?/p>

要經(jīng)歷什么樣的困難和挑戰(zhàn)，才能換回如此充滿底氣的答案？

說起自主創(chuàng)新，中核集團(tuán)“華龍一號”總設(shè)計(jì)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(xiàn)場工作時，核電建設(shè)所需要的原材料甚至混凝土都是從國外進(jìn)口的?！把邪l(fā)完全具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一個型號，是我們中國核電人的夢想?！毙侠^堅(jiān)定地說。

每一項(xiàng)核心技術(shù)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(shè)備里數(shù)量最多的，“華龍一號”用到的閥門高達(dá)1.8萬臺。這些閥門，小到可以揣進(jìn)兜里，大到需要用卡車來拉。

閥門雖然看起來不起眼，但對實(shí)現(xiàn)核電站復(fù)雜的系統(tǒng)功能作用卻不小。以往核電站建設(shè)中，國外閥門有成熟的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，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(shù)、新設(shè)備、新材料，閥門設(shè)計(jì)要求上都發(fā)生了變化。現(xiàn)有國外成熟的閥門無法滿足新系統(tǒng)工況，這要求在短時間內(nèi)設(shè)計(jì)制造出能完全符合“華龍一號”性能要求的閥門。

一次次試驗(yàn)、一項(xiàng)項(xiàng)對比……研發(fā)設(shè)計(jì)單位聯(lián)合國內(nèi)閥門供貨商開展了多項(xiàng)橫向科研，實(shí)現(xiàn)了所有關(guān)鍵閥門的樣機(jī)研發(fā)、鑒定和產(chǎn)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(fā)生器，從閥門、電纜到控制柜，從抗震性能提升到抗大飛機(jī)撞擊設(shè)計(jì)，這樣的創(chuàng)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(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋核電廠設(shè)計(jì)、設(shè)備、建設(shè)、調(diào)試等全生命周期，可有力支撐“華龍一號”批量化建設(shè)和“走出去”。

未來之問

一直以來，世界核電行業(yè)有一種“首堆必拖”的“魔咒”，“華龍一號”打破了它。

不同于核電機(jī)組重復(fù)性建設(shè)，每一項(xiàng)核電技術(shù)的首堆建設(shè)要進(jìn)行很多創(chuàng)新性研究和試驗(yàn)工作。因此，首堆建設(shè)工期一般都會很長。

余劍鋒說，在全球三代核電首堆建設(shè)中，“華龍一號”能夠按計(jì)劃工期高質(zhì)量完成，在全球核電發(fā)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(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(xiàng)目的建設(shè)……建設(shè)者用自己的智慧，創(chuàng)造了核電建設(shè)史的奇跡。

然而，總設(shè)計(jì)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?！?/p>

從2015年5月落地福清到2019年10月漳州核電建設(shè)，其間開工建設(shè)的每臺“華龍一號”機(jī)組圖紙都不一樣。

“我們在建設(shè)‘華龍一號第一臺機(jī)組時就不斷將經(jīng)驗(yàn)反饋到后續(xù)項(xiàng)目中，這樣越往后開工的機(jī)組在安全性和經(jīng)濟(jì)性上就能不斷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，指標(biāo)也更優(yōu)。”邢繼說。

2020年9月，國家核準(zhǔn)了采用“華龍一號”三代核電技術(shù)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(jīng)開始批量化建設(shè)。

“華龍一號”每臺機(jī)組每年發(fā)電近100億度，能夠滿足中等發(fā)達(dá)國家100萬人口的年度生產(chǎn)和生活用電需求，相當(dāng)于每年減少標(biāo)準(zhǔn)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(dá)峰、碳中和工作，能源轉(zhuǎn)型勢在必行。核電是低碳能源，應(yīng)該跟風(fēng)電、太陽能發(fā)電等結(jié)合起來，為碳減排作出貢獻(xiàn)。

余劍鋒表示，核工業(yè)的發(fā)展不僅要解決能源問題，未來也會為醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等帶來一些革命性的變化。核能，未來有更大可能！