中國人有自己的核電站

葉成帷

“華龍一號”是什么？

它是我國具有完全自主知識產權的三代壓水堆核電創新成果。2022年3月25日，“華龍一號”示范工程第2臺機組——中核集團福清核電6號機組正式具備商運條件。至此，“華龍一號”示范工程全面建成投運。“華龍一號”示范工程是我國核電取得的重大成就，標志著我國核電技術水平和綜合實力躋身世界第一方陣，有力地支撐了我國由核電大國向核電強國的跨越。

我們一直對蘇聯的切爾諾貝利核電站、日本的福島核事故心有余悸，那么，“華龍一號”安全嗎？

“華龍一號”創新性地采用了“能動加非能動”的安全設計理念，既保留了能動系統成熟、高效的特點，又充分利用了非能動系統基于自然循環、重力以及無須電源的固有特性，提高了安全措施的先進性與可靠性。“能動加非能動”的安全設計理念，在保證堆芯冷卻、保證壓力容器完整性和安全殼完整性上，均提供了多樣化的安全手段，強化了核電廠的縱深防御能力，顯著提升了核電廠的安全性。

此外，設計人員還給“華龍一號”設計了雙層安全殼，安全殼的用料和結構都是現有核電技術里的最高級別，可以抵御大型飛機的撞擊。設計人員還在設計上提高了“華龍一號”的抗震標準，讓它可以抵御9級地震的強度。可以這么說，針對“華龍一號”防御能力的每一個環節，設計人員都做了冗余的設計，給它配備了世界上最堅固的盾牌。

“核電站有三道安全屏障：燃料組件、一回路的壓力邊界和反應堆的安全殼。發生事故時，這三道安全屏障只要有一道是完整的，就不會有嚴重的后果。我們可以自豪地宣稱，我們建造了一座安全的、值得驕傲的核電站。”“華龍一號”總設計師邢繼言辭肯定。

“華龍一號”福建福清核電5、6號兩臺機組，每年能發電接近200億度。“200億度”，這是什么概念？

“200億度，相當于每年減少標準煤消耗624萬噸、減少二氧化碳排放1632萬噸，相當于種了1.4億棵樹，對實現我國‘雙碳目標意義重大。”邢繼說。

三峽大壩的年平均發電量為900億度。這樣來看，只要建造9臺“華龍一號”，就能抵得上一個三峽大壩。此外，水力發電受自然環境影響，在豐水期與枯水期的效能截然不同，核電站則能日夜不停地提供電力，不受季節和地域的限制。

建造9臺“華龍一號”，聽起來似乎很簡單，但我們要知道，這樣一項極其復雜的超級工程，涵蓋上千個系統，僅設計圖紙就超十萬張，每更改一個數據，就意味著需要重新進行一輪分析計算。正因如此，國際上大部分三代核電機組的首堆建設都曾陷入拖期泥潭。

“‘華龍一號中的全新設計，可以說是革命性的，沒有任何現成的經驗可以借鑒，怎么辦？”

“對于設計上的改進，以前的試驗方案都行不通了，怎么辦？”

“試驗方案有幾種，用哪種最合適？”

……

為了找到這一系列問題的答案，中國核電人一次次推演論證，又一遍遍調整甚至推翻，合力闖過技術難關。

那么，在這樣一項極其復雜的超級工程中，國內有哪些高校貢獻了他們的力量？

在服務國家“三海一核”中顯擔當

他們給“華龍一號”穿上了“金鐘罩”

哈爾濱工程大學核科學與技術學院孫中寧教授及其所帶領的科研團隊主導參與了“華龍一號”至關重要的一項國際首創核電站工程應用技術——非能動安全殼熱量導出系統。

在日本福島核電站發生嚴重核泄漏事故之后，我國明確要求要按照“國際最高安全標準”來建設核電站。要滿足此要求，需要解決的關鍵問題之一就是當發生全廠斷電事故時，核電站仍能高效地排出安全殼內的巨量衰變熱，從而保證核電站的最后一道實體屏障——安全殼不會發生超壓破壞。這是一個長期沒有得到解決的世界性難題。此外，“華龍一號”采用的雙層混凝土安全殼設計方案（內層安全殼厚度達1.3m，外層安全殼厚度達1.8m），對安全殼空間熱量的非能動導出造成了巨大的困難。這亦是一個長期沒有得到解決的世界性難題。

從2011 年開始，哈爾濱工程大學便全力支持“華龍一號”項目，孫中寧教授帶領團隊與中國核電工程有限公司緊密合作，組成聯合研發團隊，開展非能動安全殼熱量導出系統研究。

經過不懈的努力，他們僅用兩年的時間就完成了從機理研究到原理性實驗，再到關鍵設備和整個系統的研制和工程化設計。

2012 年底，在哈爾濱工程大學黨委和相關部門的全力支持下，聯合研發團隊在學校31號樓北側建成了世界上最大的“非能動安全殼熱量導出系統綜合實驗臺架”，又用近一年的時間，對所研制的系統進行了 1∶1 綜合性能驗證實驗，完成了與雙層混凝土安全殼相適應的非能動安全殼熱量導出系統工程化研制，并通過了國家生態環境部核與輻射安全中心、福建福清核電有限公司的驗證。

2014 年，聯合研發團隊開始進行“華龍一號”安全殼熱工水力特性綜合實驗臺的設計工作，此綜合實驗臺用于檢驗在發生嚴重事故時所研制的系統是否能夠真正保證安全殼不超壓，這也是國家核安全監管部門批準“華龍一號”首堆裝料的前置條件。

在之后的4年時間里，團隊成員齊心協力，在中國核電工程有限公司位于河北省廊坊市的研發基地建起了大規模綜合實驗裝置，完成了 11 類數十次實驗。這些實驗常常需要連續進行 72 小時，非常辛苦，但沒有人叫苦，團隊成員心中只有一個念頭：“ 絕不能因為自己的懈怠而拖了電站建設的后腿。”在現場條件不充足和廠區基本設施不健全的條件下，團隊成員齊心協力，發揚吃苦耐勞、勇于奉獻的科研工作精神，秉承“辦法總比困難多”的攻堅克難信念，保障了實驗質量和進度。

2018 年 8 月 29 日是團隊難忘的日子，這天凌晨，團隊完成了最后一次實驗，“所研制系統的排熱能力遠超預期，‘華龍一號安全殼的防護實現了由‘能動向‘非能動的跨越 ”。

哈爾濱工程大學

“三海一核”領域的硬實力

科研一直是哈爾濱工程大學發展的先行力量。學校不僅以國內第一套條帶測深儀等數十項填補國內空白的重大科研成果著稱，還曾以雙工型潛器、氣墊船、梯度聲速儀等成果摘取世界科技水平的桂冠。學校在“船海核”領域保持著很高的技術水平，水下機器人、船舶減搖、船舶動力、組合導航、水聲定位、水下探測、高性能船舶設計等技術居國內領先或國際先進地位，且這些技術現已成為我國船舶科學技術基礎和應用研究的主力軍，是我國發展海洋高科技的重要依托力量。

學校是我國首座數值水池虛擬實驗系統的聯合牽頭研制單位，是我國第七代超深水半潛式鉆井平臺、兩萬箱超大型集裝箱船、智能船舶的核心設計研發單位，為我國首條三體搜救艇、萬噸集裝箱船、豪華游輪、鉆井平臺等新船型的開發及深海工程裝備的研發提供了全面的基礎技術支撐。

學校研制的“悟空號”深潛器成功自主下潛至10896m，是目前我國自主下潛最深的無人無纜深潛器；研制的深水高精度水下綜合定位系統，保障了“蛟龍號”“深海勇士號”“奮斗者號”的多次深潛，獲國家技術發明獎二等獎并入選中國高校十大科技進展。

此外，“人造太陽”總師李建剛、“華龍一號”總師邢繼、中船集團常規潛艇總師吳崇建、中國首艘國產航母副總師孫光甦以及“蛟龍號”設計總師葉聰，都是哈爾濱工程大學的杰出校友代表。

哈爾濱工程大學名片

哈爾濱工程大學的前身是創建于1953年的中國人民解放軍軍事工程學院。1994年，學校更名為哈爾濱工程大學。學校是國家首批“211工程”建設高校，是國家“985工程優勢學科創新平臺”項目建設高校，是國家首批“雙一流”建設高校。

學校現隸屬于工業和信息化部，是我國船舶工業、海軍裝備、海洋開發、核能應用（簡稱“三海一核”）領域重要的人才培養和科學研究基地。

在第四輪學科評估中，學校的船舶與海洋工程獲評A+，控制科學與工程獲評A-，核科學與技術、動力工程及工程熱物理、計算機科學與技術、信息與通信工程、管理科學與工程獲評B+。

自強厚德，實干求真

核電用泵實現國產化

“華龍一號”是我國具有完全自主知識產權的三代壓水堆核電機組，是我國核電走向世界的“國家名片”，滿足國際最高安全標準，已成為中國為世界貢獻的三代核電優選方案。

2022年4月， “華龍一號”全球第4臺、海外第2臺機組——巴基斯坦卡拉奇K-3機組通過臨時驗收。至此，“華龍一號”海外首堆示范工程巴基斯坦卡拉奇K-2、K-3項目全面建成投產。

作為機組的關鍵核心設備之一， K-3 機組的核電用泵實現了全部國產化，其中，江蘇大學核電用泵科研團隊參與了項目重要核級泵的國產化任務，為“華龍一號”走出去貢獻了高校科研團隊力量。

自2006年起，江蘇大學核電用泵科研團隊便與國內多家核電泵制造單位密切合作，承擔了第三代核電用泵國產化的技術研發任務。據團隊負責人袁壽其研究員介紹，核電用泵包括核主泵、反應堆冷卻循環泵、輔助給水電動泵、上充泵、海水循環泵、前貯槽泵、除氣塔疏水泵、乏燃料冷卻泵等。江蘇大學面向國家核電重大需求，主要從事第三代核電用泵水力基礎問題研究、優秀水力模型開發、智能診斷與運維等方面的工作。團隊成員、江蘇大學能源與動力工程學院副院長高波介紹，在研究技術的過程中，團隊充分考慮了核電泵的特殊運行工況、效率、空化、振動噪聲等難點。

“空化”被稱為水力機械的“癌癥”，是影響水泵使用壽命與性能的關鍵因素之一。在“華龍一號”機組核電用泵國產化的技術研發任務中，江蘇大學核電用泵科研團隊解決了一系列“空化”技術難題，“我們綜合運用流體力學、流體機械原理、轉子動力學等學科知識，為制造單位提供了技術支撐和智力支持”。

2020年底，“華龍一號”機組進入設備安裝調試階段，一臺輔助給水電動泵因振動問題無法正常運行。“振動的原因比較復雜，是一個系統性的問題，如果振動值超標，將影響電站的調試運行進度。”高波說道。為了盡快找到癥結，江蘇大學核電用泵科研團隊與設備廠家、現場專家在線上遠程進行問題的研討和排查，成功協助現場解決了設備振動問題，為核電機組反應堆臨界和并網發電工程建設提供了技術支持，受到了中國中原對外工程有限公司等相關單位的高度認可。

江蘇大學

江大“流體人”的接力與求索

從1962年到2024年，以吉林工業大學農田水力機械專業和排灌機械研究室為源的江蘇大學流體機械工程技術研究中心（以下簡稱“江大流體中心”）已走過了60余年。

在這段厚重的歷史中，江大流體中心被賦予了深重的歷史使命：從全力解決國家燃油緊缺問題，到圍繞農業節水、增產要求進行技術研發，再到適應聯產承包責任制的微型泵研究、為服務國家環保事業發展而進行的污水污物泵研發……邁入新時代，從農業排灌到航海航天，從跨流域調水到軍工核電，江大流體中心始終緊跟國家事業發展步伐，針對國家重點工程、重大裝備用泵等關鍵性、基礎性問題進行系統性工程化研究與開發，為我國流體裝備和節水灌溉事業不斷提供新技術、新產品和新工藝。

如今，江大流體中心已開發新產品600余種，制定國家和行業標準70余項，與全國1000多家企業進行了多種形式的技術合作。江大流體中心的相關研究成果在南水北調、三峽工程、引灤入津、東深供水、太湖流域綜合治理，伊朗、印度、巴基斯坦、越南大型泵站等國內外重點工程，以及國防、石化、冶金、海洋工程等領域得到廣泛應用，并取得了顯著的社會效益和經濟效益，不斷為我國流體機械（泵）行業的技術進步做出貢獻。

篳路藍縷一路走來，數代江大“流體人”通過接力與求索，描繪著為黨育人、為國育才的濃墨重彩，鐫刻著創新爭先、自立自強的波瀾壯闊，記錄著一代代“流體人”與黨同心、同向、同行的紅色傳承。

江蘇大學名片

江蘇大學是2001年8月經教育部批準，由原江蘇理工大學、原鎮江醫學院、原鎮江師范專科學校合并組建的重點綜合性大學，是江蘇省人民政府和教育部、農業農村部共建高校，是江蘇省高水平大學建設高校、全國本科教學工作水平優秀高校、全國畢業生就業典型經驗高校、全國創新創業典型經驗高校、全國“三全育人”綜合改革試點高校。

在第四輪學科評估中，學校的農業工程獲評A-。此外，學校的工程學、材料科學、臨床醫學、化學、農業科學、藥理學與毒理學、生物學與生物化學、環境生態學、分子生物學與遺傳學、計算機科學、植物學與動物科學、一般社會科學、物理學、免疫學14個學科進入ESI全球排名前1%，其中工程學、化學、農業科學3個學科進入ESI全球排名前1‰。

南京理工大學

古都之珠，軍工搖籃

“90后”的別樣征程

“我們獲得專利金獎了！”2021年6月，中核集團知識產權聯絡員楊柯第一時間將“華龍一號”核心專利榮獲第二十二屆中國專利金獎的喜訊報告給了研發團隊。

消息傳來，團隊人員興奮不已。因為他們知道，這一獎項的授予，不僅意味著科研團隊歷經近30年研發創新的心血得到了高度認同，還代表著我國百萬千瓦級壓水堆核電技術——“華龍一號”的自主知識產權之路，獲得了階段性成果。

2015年，25歲的楊柯正滿腦子想著科研生產上的技術問題，卻因為一紙調令承擔起了“華龍一號”一回路系統的知識產權管理工作。

接手這一重大科研項目的知識產權管理工作，不僅意味著要將核電技術的發展脈絡吃透摸清，還意味著要以高度的責任感和勇氣，直面核電強國多年圍起的知識產權壁壘，保護好我國幾代人為之辛勤奮斗的科研成果。因此，作為南京理工大學首屆“工學+法學”雙學位畢業生，楊柯雖對自己在學校接受的嚴格知識產權專業培訓有信心，但承擔起“華龍一號”這一級別的知識產權管理工作，其內心依然有一絲忐忑。

任務既至，只得奮力前行。如何制訂計劃，科學地組織保護工作？如何基于項目進度，分析、評估和提出符合實際情況的知識產權保護方案并推動實施？怎樣應對知識產權風險和爭議，有理有節地保護“華龍一號”的合法權益？在日復一日的學習和實踐中，楊柯同項目科研人員、外部支持機構一起探索著這些問題的答案，把探索的進展鐫刻在星夜兼程的云端，書寫在徹夜通明的書案。

經過不懈的努力，楊柯與同事對“華龍一號”一回路的相關技術進行了全面的知識產權分析，掌握并有效規避了可能面臨的知識產權風險；對科研生產中形成的技術開展了科學、及時、高質量的保護工作，獲得了700余件專利和100余項軟件著作權，將“中國制造”和“中國創造”的力量展現在目標國客戶面前，也讓那些試圖質疑技術原創性的聲浪，在我們強大的知識產權堡壘面前逐漸失去音量。

“軍工學府”聲名遠揚

“強陸、探海、拓空、向天、揚信”，南京理工大學碩果累累，“軍工學府”聲名遠揚。在國防領域，南京理工大學為國鑄利劍：ZBD-05兩棲步兵戰車，被譽為“世界上最好的兩棲主戰裝甲車”；ZTZ-99（99式）主戰坦克，被譽為“中國陸戰王牌”。在航空航天領域，南京理工大學敢為天下先，直抵九天攬月：我國第一個空間基地生命保障人工閉合生態系統地基綜合實驗裝置“月宮一號”，其總設計師劉紅正是南理人；學校自主研制的“田園一號”衛星將在太空中進行我國首次微納衛星固體推進應用試驗和軌道維持技術試驗。在軍工領域，南京理工大學劍指一流：在新中國成立70周年閱兵式上，有24個裝備的總師、副總師，由南京理工大學校友擔任，其中某車載火炮系統，由南京理工大學擔任總師單位，這也是閱兵儀式中唯一由高校擔任總師單位的武器裝備。

自1978年至今，南京理工大學獲得的國家科學技術獎已有百余項，而由于涉及國防安全，許多研究成果都需要“隱姓埋名”，盡管如此，在這些領域里，南京理工大學學子依舊辛勤耕耘，默默奉獻，在國防強國的功勛簿上添色增亮。

南京理工大學名片

南京理工大學由創建于1953年的中國人民解放軍軍事工程學院分建而成，經歷了中國人民解放軍炮兵工程學院、華東工程學院、華東工學院等發展階段，1993年更名為南京理工大學。1995年，學校成為國家首批“211工程”重點建設高校；2000年，學校獲批成立研究生院；2011年，學校獲批建設“985工程優勢學科創新平臺”；2017年，學校入選“雙一流”建設高校。學校的兵器科學與技術學科入選“雙一流”建設學科。

學校的工程學、材料科學、化學、計算機科學、環境生態學、物理學、數學、一般社會科學、生物學與生物化學、地球科學10個學科進入ESI全球排名前1%，其中工程學、材料科學、化學3個學科進入ESI全球排名前1‰。

據了解，目前“華龍一號”的所有核心設備均已實現國產化，所有設備國產化率達88%，完全具備批量化建設能力。“華龍一號”每臺機組裝機容量為116.1萬千瓦，每年可發電近100億度，能滿足中等發達國家100萬人口的生產和生活年度用電需求，同時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。

除了上述高校，還有許許多多的高校、機構、個人為“華龍一號”貢獻了智慧與力量，他們探索我國三代核電的自主發展之路、創造全球首堆建設的最佳業績、積蓄批量化和“走出去”建設的經驗，為中國核電的發展開啟新時代新征程……