從中國第一艘核潛艇到“華龍一號”

距離成都市100多千米，在一座大山深處，有一個代號為909的基地，這里是我國第一艘核潛艇陸上模式堆所在地，我國核能第一度電就在這里發(fā)出。現(xiàn)在，這里孕育出了“華龍一號”，使我國擁有了全球領先的三代核電技術(shù)。

“中國核動力從無到有、從弱到強的信心和底氣，是在四川西南部這片山區(qū)澆筑的。”據(jù)出生在這里、成長在這里，現(xiàn)在回到這里守護基地的中國核動力研究設計院（下簡稱中國核動力院，隸屬于中國核工業(yè)集團）副基地長唐斌介紹，這里被黨和國家領導人寄予厚望，也承載著新時代強核強國的夢想。

“核”筑中國夢：我國核能第一度電發(fā)出

1970年8月30日，我國第一代核潛艇陸上模式堆正式建成。全國政協(xié)委員、中國核動力院黨委書記萬鋼回顧我國核能發(fā)展歷程時說：“我國能夠研發(fā)設計出完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)‘華龍一號源于我國50余年來深厚的核動力技術(shù)積累，而這些核心技術(shù)是買不來的。”

1958年，我國啟動核動力潛艇工程項目。

1965年8月，我國第一代核潛艇正式開始研制。在缺少外部資料可以參考、沒有任何實踐經(jīng)驗可以借鑒的條件下，老一輩科學家們憑著智慧，依靠團結(jié)協(xié)作的力量，在短短幾年時間里，便成功地建成了我國第一代核潛艇陸上模式堆。

“沒有電腦，僅有一臺手搖計算器，靠拉計算尺、打算盤，1970年12月26日，我國自主研制的第一艘核潛艇成功下水。艇上零部件有46 000個，需要的材料多達1 300多種，全部自主研制，沒有用國外一顆螺絲釘，我國也成為世界上第五個擁有核潛艇的國家。”萬鋼介紹說，“同時，陸上模式堆的建成也為我國發(fā)出了華夏大地的第一度核能發(fā)電，這對于我國核電的發(fā)展具有重要意義。從陸上模式堆建成開始，我們依靠自己的力量，先后自主設計建成了多種類型的研究堆，為我國核電的自主研發(fā)設計打下了堅實的人才基礎、技術(shù)基礎。”

1980年中國核動力院自主設計建成中子通量居亞洲第一、世界第三的高通量工程試驗堆，為我國核動力的發(fā)展提供了一個研發(fā)平臺。80年代末期，中國核動力院又成功建成了我國首座脈沖型反應堆，從而打破了美國對該項技術(shù)的獨家壟斷。

當國家決定建設核電站時，中國核動力院為秦山一期核電站和大亞灣核電站提供了大量的人才和技術(shù)支持，并完成了許多重要的試驗驗證。在秦山二期核電站招標過程中，中國核動力院在反應堆及主冷卻劑系統(tǒng)設計任務中一舉中標。

“在以后近10年的建設過程中，中國核動力院既承擔工程設計也承擔試驗驗證及科技攻關(guān)，在核電站反應堆及一回路系統(tǒng)等領域為我國核電自主化的重大跨越作出了重要貢獻。秦山二期核電站并網(wǎng)發(fā)電以來，其主要經(jīng)濟技術(shù)指標接近或達到國際先進水平，表明中國具備自主設計、自主建造、自主運營大型核電站的能力。”中國核動力院院長王叢林介紹。

“也正是在秦山二期建設期間，我們埋下了‘華龍一號‘中國芯的種子。”王叢林回憶，“1997年，秦山核電站的二期主體工程正在建設，工程設計裝機容量為兩臺65萬千瓦壓水堆核電機組。那一年的一個午后，在909基地，一棟兩層辦公樓里回蕩著激烈爭論的聲音。時任中國核動力院副院長的張森如老先生與我們20幾名科研人員在此討論著中國自主百萬千瓦級核電方案的主要技術(shù)參數(shù)。雖然秦山二期核電站還在建設，但那時大家已經(jīng)在討論什么時候中國能有自己的百萬千瓦級核電機組了。”

作為研發(fā)親歷者的中國核動力院副院長吳琳進一步解釋：“在那次研討會中，中國核工業(yè)集團創(chuàng)新性地提出了‘177堆芯的概念。”這一設計不僅可使核電機組的發(fā)電功率得到5%～10%的提升，同時也降低了堆芯內(nèi)的功率密度，提高了核電站安全性。他們也許很難想象，彼時種下的“種子”，會在20余年后開花結(jié)果，化身為“華龍一號”。

優(yōu)化升級：展現(xiàn)“華龍一號”持久生命力

近年來，圍繞“最高標準、最優(yōu)質(zhì)量、最好性價比”，以福建福清示范項目落地為起點，到巴基斯坦卡拉奇海外項目實現(xiàn)零的突破，再到開啟福建漳州批量化建設之路，“華龍一號”發(fā)展路徑充分表明，前者為后者奠定基礎，后者站在前者的肩膀上不斷繼承、優(yōu)化與創(chuàng)新，逐漸變得更優(yōu)更強。

“華龍一號”總設計師邢繼介紹，海內(nèi)外建造的“華龍一號”機組，都非常注重經(jīng)驗反饋，連相繼開工建設的福清核電5號和6號機組之間也是如此。

的確，從這兩臺機組的外觀上就可以明顯感覺到，5號機組的核島為圓筒形，而6號機組的圓筒外多了三角形斜面。據(jù)介紹，原來在5號機組基礎上，6號機組對安全殼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)進行優(yōu)化改進，增加了外掛水箱的鋼結(jié)構(gòu)支撐梁。這一變化，直接可以免除耗時兩個多月搭建腳手架的環(huán)節(jié)，降低了施工難度，縮減了工程量，進一步保障了施工安全。

“我們在建設‘華龍一號第一臺機組時就不斷將經(jīng)驗反饋到后續(xù)項目中，這樣越往后開工的機組在安全性和經(jīng)濟性上不斷進行優(yōu)化改進，指標也更優(yōu)。”邢繼表示，每次到“華龍一號”項目現(xiàn)場，他最關(guān)注的事情就是經(jīng)驗反饋，常常會召集運營與施工單位以及各參建方進行交流，征詢改進意見，并落實到后續(xù)項目中。

從2015年5月落地福清到2019年10月漳州核電開啟批量化建設，其間開工建設每臺“華龍一號”機組圖紙都不一樣，其中最為突出的變化就是除安全殼外的核島廠房由雙層改為單層。

“要保持‘華龍一號品牌生命力，我們必須要做的事情就是圍繞安全和經(jīng)濟兩個維度開放合作、持續(xù)開展創(chuàng)新。”邢繼進一步解釋，當時美國、法國已經(jīng)擁有自己的三代核電，并且已經(jīng)開工建設。中國首先要解決有無的問題，拿出屬于中國自己的產(chǎn)品，因此采用更保守的雙層設計。然而，隨著“華龍一號”批量化建設，設計團隊針對單層廠房的防御能力開展專題研究，確定了工程設計方案，使經(jīng)濟性得到較大提升，所以在漳州項目上采用單層核島廠房的設計。

“華龍示范落地在福清，騰飛在云霄。”自2020年4月從福清核電調(diào)到漳州能源出任黨委書記、董事長后，陳國才一直在思考如何建造漳州核電，如何讓“華龍一號”這一中國自主三代核電技術(shù)實現(xiàn)騰飛。

如果說福清核電5號機組回答從無到有的問題，那么漳州核電則是回答從有到優(yōu)的問題。投入到新戰(zhàn)場的陳國才，把做強放在第一位，主要抓手就是經(jīng)驗反饋和設計優(yōu)化。“當初在福清吃的苦，漳州不能再吃了，我們不能在同樣的問題上栽跟頭。”他說。

據(jù)了解，作為“華龍一號”全球首堆，福清核電5號機組在前面探路，形成了許多良好的實踐。面對這些法寶，陳國才結(jié)合中國核工業(yè)集團對漳州能源的戰(zhàn)略定位要求，在工程開始建設階段就部署具體舉措。

更為重要的是，“華龍一號”不但奠定了我國建設核電科技強國的基礎，還給我國裝備制造業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益和轉(zhuǎn)型升級機遇。“華龍一號”包含50 000多套設備，涉及設備供應商5 300多家。“華龍一號”在漳州批量化建設將充分發(fā)揮規(guī)模效應、集成效應，帶動國內(nèi)裝備制造企業(yè)不斷提升技術(shù)和管理水平，推動高端裝備制造業(yè)的整體轉(zhuǎn)型升級。

安全設計：能抗強地震、海嘯和飛機撞擊

核電安全至關(guān)重要，稍有差池便是“一失萬無”。提高安全性是邢繼自研發(fā)伊始就定下的首要目標。

“在核電站建設投資上，一半的投資不是用來發(fā)電，而是用來保證核安全。”在邢繼看來，如果沒有較真的精神，就不可能有現(xiàn)在的“華龍一號”。

2011年日本福島核事故后，中國核工業(yè)集團按照“縱深防御”的設計原則，提出“華龍一號”在“177堆芯”概念基礎上，增加了能動與非能動相結(jié)合、雙層安全殼等安全措施。能動系統(tǒng)需要外部電源驅(qū)動，在核電站偏離正常時，能高效可靠地糾正偏離；非能動系統(tǒng)利用自然循環(huán)、重力、化學反應等自然現(xiàn)象，在無需電源支持的情況下仍能保證反應堆安全。

“華龍一號”應對臺風、地震、海嘯等自然災害的能力如何？相關(guān)負責人表示，“華龍一號”設計上將抗震等級提高，其整個強度設計和保護設計采用了雙層安全殼，較以前的堆型更加安全可靠。它可以抵御9級烈度的地震和商用大型飛機的撞擊。

此外，福清核電站三面環(huán)海，但都是淺海，不存在造成日本福島核事故海嘯的天然條件，而且排水設施完備，可及時排水、排洪，從選址的角度已經(jīng)充分考慮到海嘯影響的問題。

針對日本福島核事故的弊端，“華龍一號”還改進延長了反應堆操縱員不干預的時間。萬一發(fā)生事故，通過系統(tǒng)自身的作用也能讓反應堆處在安全狀態(tài)，避免人為操作失誤。另外，還增加了移動消防水泵、移動柴油發(fā)電機等應急設施。

目前，“華龍一號”各項性能指標均達到國際先進水平，并已通過了國家核安全局評審，以及國際能源機構(gòu)和多家外國權(quán)威機構(gòu)的安全評估。“華龍一號”的總體安全水平達到甚至超過了世界現(xiàn)有先進核電機組的水平。

落地海外：展示核電“中國動力”

據(jù)了解，“華龍一號”共獲得700余件專利和100余項軟件著作權(quán)，覆蓋了設計技術(shù)、專用設計軟件、燃料技術(shù)、運行維護技術(shù)等眾多領域，是目前國內(nèi)唯一能獨立出口的三代核電機型。

在海外，巴基斯坦是中國自主三代核電技術(shù)“華龍一號”落地海外的第一站，已結(jié)出豐碩果實。巴基斯坦卡拉奇核電項目2號和3號機組分別于2015年8月和2016年6月開工建設，目前正處于安裝高峰，部分系統(tǒng)逐步進入調(diào)試階段。

除了巴基斯坦，我國還與英國、埃及、巴西、沙特、阿爾及利亞、蘇丹、加納、馬來西亞等近20個國家達成了合作意向。2019年11月15日，“華龍一號”在英國通用設計審查第二階段已經(jīng)完成，正式進入第三階段審查。

從目前我國在國際上已經(jīng)出口的核電機組來看，每一臺核電機組直接帶動的產(chǎn)值相當于30萬輛汽車的出口價值。與穩(wěn)步推進核電“走出去”同步的，是我國相關(guān)裝備制造業(yè)水平的提升。反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、堆內(nèi)構(gòu)件等核心裝備都具有很高的國產(chǎn)化率，保證了“華龍一號”的安全性、先進性、成熟性與經(jīng)濟性。

根據(jù)國際原子能機構(gòu)統(tǒng)計，到2030年前，全球?qū)⑿陆C組約300臺，“一帶一路”國家和周邊國家將占到新建機組數(shù)的80%左右。作為中國在國際核電舞臺的靚麗名片，“華龍一號”將以更高的標準、更優(yōu)的質(zhì)量，服務全球核電市場。