华龙一号首堆商运：几代核工业人接力、五千家设备商联合攻关
“研发具有完整自主知识产权的先进核电型号，是中国核工业人的共同梦想。这个梦想，起步于“国之光荣”秦山一期，成功于国家名片“华龙一号”。”1月30日，华龙一号全球首堆——中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行，标志着中国成为继美国、法国、俄罗斯等国家之后真正掌握自主三代核电技术的国家。当天举行的首堆商运发布会上，中核集团党组书记、董事长余剑锋说，20世纪80年代以来，我国核电从秦山起步，掀开了核能开发利用的新篇章。在自主设计建造秦山一期、秦山二期、岭澳二期等核电厂基础上，中核集团历经20多年砥砺创新，成功自主研发了三代核电技术“华龙一号”。
1月30日拍摄的“华龙一号”核电机组福建福清核电5号机组。新华社记者 林善传 摄
中核集团华龙一号是我国在30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验基础上，研发设计的具有完全自主知识产权的三代核电技术。华龙一号设计寿命为60年，反应堆采用177堆芯设计，堆芯设计换料周期18个月，采用“能动和非能动”相结合安全系统及双层安全壳等技术，在安全性上满足国际最高安全标准要求。华龙一号每台机组装机容量116.1万千瓦，每年发电近100亿度，能够满足中等发达国家100万人口的年度生产和生活用电需求。
据了解，作为中国高端制造业走向世界的“国家名片”，华龙一号是当前核电市场上接受度最高的三代核电机型之一。华龙一号首堆所有核心设备均已实现国产，所有设备国产化率达88%，完全具备批量化建设能力。华龙一号是几代科技工作者接力奋斗的结果，上万名核工业建设者常年奋战在项目施工现场。
余剑锋表示，“华龙一号”的成功研发建设，既是中核集团在国家大力支持下举全集团之力取得的成果，也是统筹集团内外、国内外优势力量，大力协同、密切合作的结晶。中核集团充分调动中国核动力研究设计院、中国核电工程有限公司、中国核工业建设股份有限公司等20多家成员单位的力量，联合中国一重、东方电气、上海电气、哈电集团、中国能建、有关高校等国内参研参建单位，与法国、意大利、奥地利等14家国际组织和科研机构展开合作，组织5300多家国内外设备厂商完成7万多台套设备的制造供货任务。
商运发布会上，中核集团华龙一号总设计师邢继的发言令人动容。回顾华龙一号的品牌创建和首堆工程建设过程，他将华龙精神概括为三个关键词——坚守、协同和奉献。
“从CNP1000、CP1000、ACP1000再到华龙一号，20年4个自主型号的名称，折射出的是一代接一代中国核工业人，在自主创新核电技术的艰难历程上不断追求更高目标的执着精神，是对初心的坚守。”邢继说，从一穷二白，水泥、钢筋都依赖进口，在短短30多年的时间里使我国一跃进入核电技术先进国家行列，靠的就是对目标的执着坚守。在首堆工程开工以后，华龙团队不断在优化改进设计，不断创新建造技术。“从福清到卡拉奇，再到漳州和海南，每一个后开工的项目都在汲取前面经验反馈的基础上进行优化改进，使华龙的安全水平和经济性不断得到提升，这同样是源自于对这种初心的坚守。”
核电站是世界上最复杂的能源系统，中核集团华龙一号的研发集结了国内17家高校、科研院所的力量，国外有14家企业或大学参与，签署科研合作协议上百项。华龙团队在研发过程中开展了产学研合作，克服了很多困难、解决设备国产化难题，以满足第三代核电要求。在核电主设备（RPV、SG和主管道等）上，通过联合研制实现了100%的国产化，不仅关键设备，对于核电建设用的大宗材料也是如此。
比如电缆。对于三代核电站，假设出现严重事故，为确保核电安全，电缆必须能够耐受严重事故考验，而且二代核电站用的电缆鉴定寿命40年，而三代核电站电缆鉴定寿命是60年。为此，华龙团队与厂家一起研究，实现电缆寿命的延长，提高耐高温高压性能。电缆通过了十五天的模拟高温高压环境试验，又经过了十五天强碱性溶液浸泡试验考验后，通过了最后的耐电压性能试验，成功验证了电缆在极端情况下的安全功能。“再比如安全级电缆的热缩套管，以前长期被国外一家公司垄断，我们和国内企业联合研发的华龙一号严重事故用电缆热缩套管打破了这个局面，而价格只是国外厂家的1/5。”
类似的事例不胜枚举。邢继称，华龙从图纸走向现实的过程中，中核集团联合东方电气、哈电集团等58家国有企业，联动140余家民营企业，带动上下游产业链5000多家企业，共同突破了411台核心装备的国产化，首堆工程国产化率达到88%，实现了由“中国制造”向“中国创造”的飞跃。
邢继还回忆道，在首堆示范工程建设如此庞大的组织体系中，接口关系十分复杂，往往会 “牵一发而动全身”。比如在不同设计单位间分工的工作，相互关联相互影响，一个技术参数需要反复迭代才能最终确定，必须紧密结合才能配合默契，实现总体设计目标。工程上亦如此，调试中发现系统流量调解问题，设计院与调试人员共同研究，重新设计孔板，施工拆除部件，采购迅速联系厂家并将部件快速送达，厂家按要求加工检验验合格，返回现场由施工单位安装在进行调试，工作环环相扣，没有因为节假日、白天黑夜、风霜雨雪甚至新冠疫情的原因造成停顿。
“解决首堆工程中出现的各种问题与困难，不仅需要高效的协调决策机制，更要有超越合同关系大力协同精神，遇到困难总有人站出担当，华龙一号首堆建设集中体现了这种协同精神。”他说道。
再比如非能动的安全系统设计。所谓“非能动”，指的是靠自然力量来驱动安全系统。
邢继回忆称，彼时，针对核电站非能动研究，华龙团队缺少技术基础，没有现成的东西可供借鉴，研究难度非常大。为此，设计团队中有一支队伍负责研究非能动安全壳余热排除——这是保证在事故后作为第三道安全屏障的可靠性。他们从理论研究开始，研究出初步方案，再进行原理性实验验证非能动循环理论的可能性；为了让系统具有足够的换热能力，他们对十多种不同换热器进行研究，选择出最适合的，设计出来再进行1:1试验，确认换热器性能满足要求；这还不够，他们设计并建造了世界上最大规模综合试验台，模拟事故后的反应堆厂房，又进行了全面的实验验证，以确保设计可靠性。
这个过程不断重复进行，方案也不断得到优化。有的实验一做就必须连续多天不能间断。2018年8月29日凌晨，实验人员走出主控室、离开试验台，这一天对于他们而言意义非凡——伴随最后一次试验的结束，非能动系统十一个正式工况、累计十八次试验的圆满完成。
实验结果远超出邢继的预期。“在系统总体设计时，我的目标只是每个系统能力是实现33%，这样三个整体达到百分之百，但他们通过不断优化改进，使每个系统达到了50%，大幅提升了安全余量。”(本文来自澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)
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