華龍一號從開工到商運。視頻來源：中核集團(01:30)
“研發(fā)具有完整自主知識產(chǎn)權(quán)的先進核電型號，是中國核工業(yè)人的共同夢想。這個夢想，起步于‘國之光榮’秦山一期，成功于國家名片‘華龍一號’。”1月30日，華龍一號全球首堆——中核集團福建福清核電5號機組投入商業(yè)運行，標志著中國成為繼美國、法國、俄羅斯等國家之后真正掌握自主三代核電技術(shù)的國家。當天舉行的首堆商運發(fā)布會上，中核集團黨組書記、董事長余劍鋒說，20世紀80年代以來，我國核電從秦山起步，掀開了核能開發(fā)利用的新篇章。在自主設(shè)計建造秦山一期、秦山二期、嶺澳二期等核電廠基礎(chǔ)上，中核集團歷經(jīng)20多年砥礪創(chuàng)新，成功自主研發(fā)了三代核電技術(shù)“華龍一號”。
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。 新華社記者 林善傳 攝
中核集團華龍一號是我國在30余年核電科研、設(shè)計、制造、建設(shè)和運行經(jīng)驗基礎(chǔ)上，研發(fā)設(shè)計的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)。華龍一號設(shè)計壽命為60年，反應(yīng)堆采用177堆芯設(shè)計，堆芯設(shè)計換料周期18個月，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準要求。華龍一號每臺機組裝機容量116.1萬千瓦，每年發(fā)電近100億度，能夠滿足中等發(fā)達國家100萬人口的年度生產(chǎn)和生活用電需求。
據(jù)了解，作為中國高端制造業(yè)走向世界的“國家名片”，華龍一號是當前核電市場上接受度最高的三代核電機型之一。華龍一號首堆所有核心設(shè)備均已實現(xiàn)國產(chǎn)，所有設(shè)備國產(chǎn)化率達88%，完全具備批量化建設(shè)能力。華龍一號是幾代科技工作者接力奮斗的結(jié)果，上萬名核工業(yè)建設(shè)者常年奮戰(zhàn)在項目施工現(xiàn)場。
2015年5月7日，福清核電5號機組主體工程正式澆筑第一罐混凝土（FCD），中國自主三代核電技術(shù)“華龍一號”全球首堆示范工程正式開工。以下圖片均來自 中核集團
余劍鋒表示，“華龍一號”的成功研發(fā)建設(shè)，既是中核集團在國家大力支持下舉全集團之力取得的成果，也是統(tǒng)籌集團內(nèi)外、國內(nèi)外優(yōu)勢力量，大力協(xié)同、密切合作的結(jié)晶。中核集團充分調(diào)動中國核動力研究設(shè)計院、中國核電工程有限公司、中國核工業(yè)建設(shè)股份有限公司等20多家成員單位的力量，聯(lián)合中國一重、東方電氣、上海電氣、哈電集團、中國能建、有關(guān)高校等國內(nèi)參研參建單位，與法國、意大利、奧地利等14家國際組織和科研機構(gòu)展開合作，組織5300多家國內(nèi)外設(shè)備廠商完成7萬多臺套設(shè)備的制造供貨任務(wù)。
商運發(fā)布會上，中核集團華龍一號總設(shè)計師邢繼的發(fā)言令人動容。回顧華龍一號的品牌創(chuàng)建和首堆工程建設(shè)過程，他將華龍精神概括為三個關(guān)鍵詞——堅守、協(xié)同和奉獻。
2016年6月4日，5號機組核島設(shè)備閘門套筒吊裝
“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(yè)人，在自主創(chuàng)新核電技術(shù)的艱難歷程上不斷追求更高目標的執(zhí)著精神，是對初心的堅守。”邢繼說，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(shù)先進國家行列，靠的就是對目標的執(zhí)著堅守。在首堆工程開工以后，華龍團隊不斷在優(yōu)化改進設(shè)計，不斷創(chuàng)新建造技術(shù)。“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(jīng)驗反饋的基礎(chǔ)上進行優(yōu)化改進，使華龍的安全水平和經(jīng)濟性不斷得到提升，這同樣是源自于對這種初心的堅守。”
2017年5月7日，“華龍一號”示范工程環(huán)吊主梁開始吊裝
核電站是世界上最復雜的能源系統(tǒng)，中核集團華龍一號的研發(fā)集結(jié)了國內(nèi)17家高校、科研院所的力量，國外有14家企業(yè)或大學參與，簽署科研合作協(xié)議上百項。華龍團隊在研發(fā)過程中開展了產(chǎn)學研合作，克服了很多困難、解決設(shè)備國產(chǎn)化難題，以滿足第三代核電要求。在核電主設(shè)備（RPV、SG和主管道等）上，通過聯(lián)合研制實現(xiàn)了100%的國產(chǎn)化，不僅關(guān)鍵設(shè)備，對于核電建設(shè)用的大宗材料也是如此。
比如電纜。對于三代核電站，假設(shè)出現(xiàn)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，而且二代核電站用的電纜鑒定壽命40年，而三代核電站電纜鑒定壽命是60年。為此，華龍團隊與廠家一起研究，實現(xiàn)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(huán)境試驗，又經(jīng)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(nèi)企業(yè)聯(lián)合研發(fā)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。”
2017年11月28日，“華龍一號”示范工程首臺蒸汽發(fā)生器順利吊入設(shè)備房間
類似的事例不勝枚舉。邢繼稱，華龍從圖紙走向現(xiàn)實的過程中，中核集團聯(lián)合東方電氣、哈電集團等58家國有企業(yè)，聯(lián)動140余家民營企業(yè)，帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈5000多家企業(yè)，共同突破了411臺核心裝備的國產(chǎn)化，首堆工程國產(chǎn)化率達到88%，實現(xiàn)了由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”的飛躍。
邢繼還回憶道，在首堆示范工程建設(shè)如此龐大的組織體系中，接口關(guān)系十分復雜，往往會 “牽一發(fā)而動全身”。比如在不同設(shè)計單位間分工的工作，相互關(guān)聯(lián)相互影響，一個技術(shù)參數(shù)需要反復迭代才能最終確定，必須緊密結(jié)合才能配合默契，實現(xiàn)總體設(shè)計目標。工程上亦如此，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)流量調(diào)解問題，設(shè)計院與調(diào)試人員共同研究，重新設(shè)計孔板，施工拆除部件，采購迅速聯(lián)系廠家并將部件快速送達，廠家按要求加工檢驗驗合格，返回現(xiàn)場由施工單位安裝在進行調(diào)試，工作環(huán)環(huán)相扣，沒有因為節(jié)假日、白天黑夜、風霜雨雪甚至新冠疫情的原因造成停頓。
2020年1月8日，5號機組熱試熱態(tài)試驗開始
“解決首堆工程中出現(xiàn)的各種問題與困難，不僅需要高效的協(xié)調(diào)決策機制，更要有超越合同關(guān)系大力協(xié)同精神，遇到困難總有人站出擔當，華龍一號首堆建設(shè)集中體現(xiàn)了這種協(xié)同精神。”他說道。
再比如非能動的安全系統(tǒng)設(shè)計。所謂“非能動”，指的是靠自然力量來驅(qū)動安全系統(tǒng)。
邢繼回憶稱，彼時，針對核電站非能動研究，華龍團隊缺少技術(shù)基礎(chǔ)，沒有現(xiàn)成的東西可供借鑒，研究難度非常大。為此，設(shè)計團隊中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(huán)理論的可能性；為了讓系統(tǒng)具有足夠的換熱能力，他們對十多種不同換熱器進行研究，選擇出最適合的，設(shè)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(shè)計并建造了世界上最大規(guī)模綜合試驗臺，模擬事故后的反應(yīng)堆廠房，又進行了全面的實驗驗證，以確保設(shè)計可靠性。
這個過程不斷重復進行，方案也不斷得到優(yōu)化。有的實驗一做就必須連續(xù)多天不能間斷。2018年8月29日凌晨，實驗人員走出主控室、離開試驗臺，這一天對于他們而言意義非凡——伴隨最后一次試驗的結(jié)束，非能動系統(tǒng)十一個正式工況、累計十八次試驗的圓滿完成。
實驗結(jié)果遠超出邢繼的預(yù)期。“在系統(tǒng)總體設(shè)計時，我的目標只是每個系統(tǒng)能力是實現(xiàn)33%，這樣三個整體達到百分之百，但他們通過不斷優(yōu)化改進，使每個系統(tǒng)達到了50%，大幅提升了安全余量。”
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