揭秘“華龍一號”

盛安陵

自2013年以來，無論在莫斯科國際核工展，還是北京國際核工展等展會，“華龍一號”似乎橫空出世，突然闖入人們的視野。特別是2014年11月3日，國家能源局對福建省發改委、中核集團的請示報告發出復函，同意福建福清5、6號機組工程調整為“華龍一號”技術方案，這是繼8月份通過國家能源局、國家核安全局牽頭組織的專家評審后，“華龍一號”再次成為業界關注的焦點。

一般而言，一種新型核電技術研發成功都需要數年甚至數十年，而只在核電技術舞臺上活躍不滿兩年時間的“華龍一號”，為什么能夠扛起我國自主三代、具有完全自主知識產權的核電大旗？它的身世之謎是什么？它擁有哪些先進的理念和技術，讓國人引以為傲……

為揭開籠罩在“華龍一號”的神秘面紗，記者先后走訪承擔其設計、研發工作的科研單位——中國核動力研究設計院、中國核電工程有限公司等科研基地，探尋其背后的故事。

從無到有

1997年，一個靜謐的午后，在中國核動力研究設計院老基地一棟辦公樓里，一陣陣激烈的爭論聲充斥著整個樓道。原來，十幾個技術人員正聚集在一間辦公室里，討論著中國自主百萬千瓦級核電站方案的主參數。

或許那時，他們誰也沒有預料到，這就是“華龍一號”孕育17年的起點。

核動力院承擔著“華龍一號”反應堆及一回路設計工作，了解“華龍一號”“心臟”的誕生，必然以這里為起點。長期擔任核電工程項目技術負責人的核動力院科技委副主任、原副院長張森如說，早在1996年，原國家計委在上海組織召開關于核電發展的研討會，提出國家發展核電的方向不再是60萬千瓦級，而是100萬千瓦級。這促使大家萌發了自主研發百萬千瓦級核電技術的念頭。

當時恰逢嶺澳核電站二期正走自主設計、自主制造、自主建造、自主運營的建設路線，規劃建設兩臺百萬千瓦級壓水堆核電機組。據張森如介紹，為拿下嶺澳核電站二期工程，核動力院在秦山二期60萬千瓦核電技術（CNP600）的基礎上，開發了百萬千瓦壓水堆核電技術CPR1000。CPR1000在換料周期、設計壽命、數字化儀控、專設安全系統優化等方面進行了25項改進。在CNP600、CPR1000的基礎上，中國第二代核電技術逐漸定型并取得了驕人的戰績，相繼運用于浙江秦山二期擴建兩臺機組、廣東嶺澳二期兩臺機組、遼寧紅沿河一期四臺機組、福建福清一期兩臺機組、浙江方家山兩臺機組、廣東寧德兩臺機組、廣東陽江兩臺機組、海南昌江兩臺機組的設計。遺憾的是，CNP600、CPR1000均是法國進口機型M310的改進型，在堆芯設計，特別是在燃料元件設計制造技術上，不具有完全自主知識產權，不能實現出口。

為了突破核電技術發展長期受制于人、不能實現出口的困局，振興國內裝備制造業。從1997年開始，核動力院在CNP600“121堆芯”、CPR1000“157堆芯”的基礎上，自主創新地提出“177堆芯”的概念，功率確定為100萬千瓦，機型確定為 CNP1000，隨后開展了主參數論證、概念設計、方案設計、模擬初步設計、工程初步設計，完成了反應堆整體水力模擬試驗、反應堆堆內構件流致振動試驗等一系列關鍵性驗證性試驗。2005年10月，國家環保總局核安全中心對《CNP1000核電廠初步安全分析報告》進行了預審評。審評認為：CNP1000設計比國內同類核電技術在安全方面的設計更加全面和周到，將CNP1000核電技術定位于“二代改進型”核電技術是準確和符合實際的，經局部設計改進后具備上工程的條件。

后由于國家引進AP1000技術，為給引進三代核電技術預留更多的廠址，CNP1000未能上工程。直至2007年4月，中核集團公司將CNP1000更名為CP1000，在前期研發工作的基礎上，開展了CP1000工程總體設計、初步設計工作，同時開展了概率安全分析、重大設計方案研究及初步安全分析報告編制工作，并在2010年4月，通過中國核能行業協會組織的國內專家審查，獲得業界認可，完全具備上工程的所有條件。2011年，國家核安全局已經受理以福清核電5、6號為項目背景CP1000安全審評工作，第一次初步安全分析報告對話會在同年2月28日、3月1日兩天召開。此時，福清現場負挖已經啟動，預計當年年底實現福清5號機組澆灌第一罐混凝土。

正當大家期待我國自主百萬千瓦級核電就要落地成為現實時，2011年3月11日，日本福島核事故發生。國務院提出，今后國內新建核電站必須以世界最高安全標準來審查，并滿足第三代核電技術要求，代表中國二代核電技術發展最高水準的CP1000再次擱淺。

為應對世界核電形勢變化，中核集團啟動核電技術重點科技專項，在CP1000工程設計的基礎上，消化吸收引進的三代核電技術，充分考慮日本福島核事故后的經驗反饋，依據國家最新核安全法規要求，研發具有我國自主知識產權的三代核電技術ACP1000。ACP1000被視為中核集團占領核電技術制高點的重要標志性工程，肩負著帶動核電相關領域關鍵技術提升、實現工程化應用、真正樹立我國自主核電品牌、實現核電“走出去”目標的使命。基于此前十多年的研發基礎，6個月完成了ACP1000頂層設計方案，并通過專家評審。“按正常推進，頂層設計方案需要1年到1年半的時間。雖然時間壓縮得很短，但是工作的過程充滿了自信和希望。”中國核電工程有限公司ACP1000出口項目設計經理張翔宇說。

2013年4月，在國家能源局和國家核安全局的指導下，為步調一致搶占國際核電市場，在ACP1000技術的基礎上，中核集團和廣核集團將各自的百萬千瓦級技術進行融合，形成我國自主知識產權、自主品牌的三代核電技術“華龍一號”。

“十多年的自主創新之路，‘華龍一號經歷了諸多‘從無到有的突破，相當曲折，前方的路布滿荊棘，我們依舊選擇最初的那份堅守，在堅守中不斷壯大、提高自己的技術水平，更加自信地推動我們的夢想向現實加速前行。”中核集團“華龍一號”總設計師、中國核電工程有限公司副總經理兼總工程師邢繼如此表述這段曲折的夢想之路。

創新之路

十七年研發歷程，寥寥千言，意猶未盡，總感覺缺少點什么？那就是，沒有為那些致力我國自主三代核電研究貢獻智慧和青春的平凡科研工作者留下只言片語。

在“華龍一號”的研發中，中國核動力研究設計院的劉昌文承擔了本院“華龍一號”總設計師的任務，對他而言，有一件事記憶猶新，如鯁在喉。在福島事故前，為爭取CP1000盡快實現福清5、6號機組上工程，核動力院考慮從美國西屋公司購買蒸汽發生器。然而，西屋公司設置很多條件，其中有一款大意是在國外核電市場，CP1000不能與AP1000競爭。

“核心技術掌握在別人手里，命運就掌握在別人手里。我們咬緊牙攻關，也要開發屬于自己的拳頭產品。”劉昌文對核動力院院長羅琦在核電工作會上的講話至今記憶猶新。后來，核動力院自籌經費成功地研發了蒸汽發生器，并為此完成了四項工程驗證性實驗。

顯然，翻版別人的設計，是不能讓中國從核電大國變成核電強國的！只有搞自主化，實現自主品牌，才能獲得國際認可，實現“走出去”。

為此，科研人員也是朝著這個方向努力的。

為“華龍一號”安全性能滿足三代要求，在對反應堆薄弱環節進行梳理時，為將事故后操縱員不干預時間由10分鐘提高到30分鐘，課題組攻關人員對各種假想事故的薄弱環節進行梳理，提出改進措施，進行理論計算，如此反復上百遍，不厭其煩，白天晚上連軸轉，一點點向前推進，最終實現攻克。

為能夠最真實模擬蒸發器二次側非能動余熱排除系統，實驗人員采用1：1比例，近60米的臺架高聳云端，近20米的蒸發器U型管模擬，可謂煞費苦心。

科學研究是枯燥的，但同時也是緊張并富有挑戰性的。不少科研人員，上有老下有小，小孩生病、老母親又生病，醫院、辦公室兩地不停地來回跑。劉昌文說：“這樣的例子很多。每次看見他們一副身心疲憊的樣子，晚上還要繼續加班，心很酸，對不起他們。”

“華龍一號”曲折發展，他們都不離不棄，為什么？一個國家要想實現技術跨越，光靠引進是行不通的，因為關鍵技術是買不來的，只有靠創新，才能讓中國在世界核電舞臺上擁有寶貴的一席，才能由核大國邁進核強國。

為此，他們一直走在自主創新的路上。