「華龍一號」加冠，中國掌握自主三代核電技術！

今年5月末，「華龍一號」全球首堆示範工程提前15天順利完成穹頂吊裝的「加冠禮」，不僅成為全球唯一按照計劃進度建設的三代壓水堆核電工程，同時還打破了核電首堆「必拖」的施工魔咒。這標志著中國的核電事業再添利器，中國正大步向前地朝核電強國邁進。

史無前例的核電首堆穹頂吊裝

中國自主三代核電技術「華龍一號」首堆示範工程——中核集團福清核電站5號機組，坐落在福建省福清市三山鎮的岐尾山前沿。十多年前，這裡還只是一個位於東海之濱、人跡罕至的野山坡。現如今，這片貌不驚人的福建東部沿海地域已是鑄造強國重器的「藏龍」之地，吸引了全世界的目光。

當全球在建的三代核電機組都陷入拖期的「泥潭」之時，「華龍一號」全球首堆卻於2017年5月25日、比計劃提前15天迎來了整個工程建設的關鍵環節——穹頂吊裝。「華龍一號」的穹頂有別於國內其它任何一個在建項目，它是一個直徑為46.8米的半球體，總重量達340噸。遠觀之下，如一頂巨型皇冠。如此設計，是為了進一步加大核反應堆廠房的容積，同時增強頂部的受力結構，以確保在出現事故時，穹頂能夠承受更高的液壓，起到安全密封的作用。

整個穹頂主體由140多塊鋼板焊接而成，但鋼板的厚度極薄，僅有6毫米。要將這樣一個龐然大物精准安裝到45米高的反應堆廠房，難度可想而知。哪怕是一絲風吹來，都會導致重大偏差。好在施工當天風和日麗，一台重達3,200噸的巨型吊車最終順利為「華龍一號」首堆完成加頂，現場瞬間迎來一片沸騰。

實際上，中國已經大量積累了核電穹頂整體吊裝的施工工藝和經驗，目前中國採用的吊裝工具以及裝備的技術水平也是全球最高。然而，為了確保成功完成「華龍一號」穹頂吊裝，項目團隊未敢掉以輕心，並為此進行了大量前期數字化模擬施工，制定周密的吊裝方案。比如，為了形象直觀展現穹頂模塊整體布局，採用數字三維建模技術對穹頂制作、拼裝進行模擬建造；精確演示拼裝構件空間位置和邏輯安排，實現穹頂模塊化施工虛擬建造；在吊裝階段，又採用數字模擬技術對吊裝全過程進行模擬施工，排查風險隱患，攻克精確就位技術難關。

如今，穹頂吊裝完成，意味著整個核島的土建工程漸近尾聲，可以開始引入硬件設備。「華龍一號」首堆的安裝階段也將全面展開，計劃在2020年就可以正式投入商用。「君子始冠，必祝成禮，加冠以厲其新」，從呱呱墜地到加冠行「成人禮」，「華龍一號」讓中國人的核電強國夢正在加速照進現實。

升級技能築強核安全生命線

2014年8月，一場由國家能源局、國家核安全局牽頭，43位院士專家共同參與的評審會為「華龍一號」的誕生給予了權威認可。2015年5月，「華龍一號」全球首堆示範工程在福建福清正式開工。「華龍一號」的橫空出世，讓中國成為繼美國、法國和俄羅斯之後世界上又一個具有自主三代核電技術的國家。

作為一種高效的清潔能源，核電能減少二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放，其一年的環保效益相當於植樹造林大約1.6萬公頃。然而縱觀短暫的核電發展史，從1986年的切爾諾貝利核事故到2011年福島核泄露事故，人們至今「談核色變」。核安全是核電發展的生命線，也是人類建設核電項目的首要大考。

「華龍一號」也同樣面臨著安全挑戰。為此，它從「內心」到「外衣」強強提升防護系數，在反應堆堆芯設計、能動和非能動安全技術等方面實現了重大突破，已達到能抵禦商用大飛機撞擊、抗九級地震的國際核安全最高標準。

「華龍一號」升級更「心」的最大亮點在於177堆芯設計，也就是把傳統容納的燃料組件數量增加至177組，從而使發電功率提升10%。同時由於降低了堆芯功率密度，因此可提高安全性。

「華龍一號」的另一項更新設計是配罩雙層安全殼。外層起防護作用，防止外來物體的撞擊；內層起密封作用，保障放射性物質不外泄。此外，雙層安全殼比上一代核電項目增大了一倍自由容積，這樣也可以降低放射性物質的泄露概率。

能動和非能動技術則為「華龍一號」上了雙保險。一旦發生事故，首先要停堆，再把反應堆的餘熱帶走，以防止堆芯熔化。這一換熱過程，通常需要把泵通電，然後持續向蒸汽發生器中注水，即指「能動」。「華龍一號」新增的「非能動」技能，則確保了即使在無電的情況下也可以實現換熱。其原理是，通過在原有蒸汽發生器上接根管子，把蒸汽引至安全殼外部的換熱器，蒸汽變成冷凝水，利用自然循環把堆芯的餘熱排出。

「華龍一號」是中國擁有完整知識產權的自主創新、繼承創新及機制創新成果，在安全、經濟和性能指標上已經達到甚至超過了國際三代核電標準。除了這些升級的安全設置外，「華龍一號」的裝備國產化率已達85%以上，同時還獲得了共700多項專利和100餘項軟件著作權。

中國高端製造裝備「走出去」的新名片

1985年，中國自行設計的第一座30萬千瓦級壓水堆核電站在秦山開工建設。1991年，秦山核電站成功並網發電，從而實現了中國核電「零」的突破。自此，中國已先後掌握30萬、60萬、100萬千瓦級的型譜化核電技術，成功躋身世界核電第一陣營。

惟有掌握先進自主的核電技術和高標準的安全性能，方能在國際核電市場奪得真正的話語權。隨著「一帶一路」倡議的全面鋪開，「華龍一號」作為中國核電的主要推廣項目，正成為中國高端裝備「走出去」的新名片。

今年6月，「華龍一號」模型亮相阿斯塔納專項世博會中國國家館。習近平主席到館參觀，並專門向哈薩克斯坦總統納扎爾巴耶夫介紹說，「『華龍一號』，是中國完全自主知識產權的三代核電技術。」

李克強總理也曾批示指出，「華龍一號」是推進實施中國製造2025的標誌性工程，「你們為我撐腰，我去國際舞台為你們揚名，要用最高標準、最優質量、最好的性價比提升中國核電裝備在國際市場的競爭力。」

中國核電「巨龍出海」是有底氣的！首先，中國擁有完整的核工業產業鏈和體系，有鈾資源、核燃料、核環保工程的國際合作案例，這為海外拓展奠定了優質基礎。其次，中國已經掌握了世界主要堆型核電站的建造、運營和維護技術，並通過出口積累了大量的海外工程管理經驗。再者，自核電事業啟動以來，中國是世界上唯一一個在30年內從未間斷過核電建設的國家，具備從科研、設計、裝備、製造、工程建設、生產運營到如今全產業鏈的持續研發經驗，如此保證了各項科技創新能夠扎實落地。

2015年8月20日，「華龍一號」海外首堆巴基斯坦卡拉奇核電2號機組正式開工建設。2016年，卡拉奇核電3號機組也已開工。在今年5月召開的「一帶一路」國際合作高峰論壇期間，中國又與阿根廷成功簽署協議，將於2020年在阿根廷開工建設一台百萬千瓦級「華龍一號」壓水堆核電機組。此外，英國、埃及、巴西、蘇丹、加拿大、阿爾及利亞、馬來西亞等近20多個國家也紛紛向中國拋來核電合作的「橄欖枝」。

根據國際原子能機構的數據，全世界有超過70多個國家已經或正在計劃發展核電，到2030年計劃新建機組超過200台。按照目前中國已出口的核電機組計算，若考慮核燃料運營、維修、退役等全產業鏈的貢獻，單台核電機組60年全壽期可以直接帶動超過1,000億人民幣產值。繼續沿著「一帶一路」走出去，建造約30台機組，就可以帶動國內市場3萬億人民幣產值。

從1985年秦山核電站啟動到2015年「華龍一號」動工、從30萬千瓦到100萬千瓦、從「借船出海」到「造船出海」，中國核電「三十而立」，國之重器「華龍一號」即將在世界舞台大放異彩。

（作者係國家部委研究員）