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海報(bào)設(shè)計(jì)：姜子涵
新華社北京1月30日電題：一座創(chuàng)造性的超級(jí)工程——透視“華龍一號(hào)”全球首堆商運(yùn)的背后
新華社記者高敬、張華迎
1月30日拍攝的“華龍一號(hào)”核電機(jī)組福建福清核電5號(hào)機(jī)組（無(wú)人機(jī)照片）。新華社記者林善傳攝
2021年1月30日，福建福清。
在這里，全球第一臺(tái)“華龍一號(hào)”核電機(jī)組——中核集團(tuán)福建福清核電5號(hào)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行。
這一天，距離2015年5月7日“華龍一號(hào)”全球首堆正式開(kāi)工建設(shè)已經(jīng)過(guò)去了2000多個(gè)日夜。
6萬(wàn)多臺(tái)（套）設(shè)備、165公里管道、2200公里電纜，上千人的研發(fā)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、5300多家設(shè)備供貨廠家、近20萬(wàn)人先后參與項(xiàng)目建設(shè)……這是一座創(chuàng)造性的超級(jí)工程，更是一張閃光的國(guó)家名片。
安全之問(wèn)
1月30日拍攝的“華龍一號(hào)”核電機(jī)組福建福清核電5號(hào)機(jī)組（無(wú)人機(jī)照片）。新華社記者林善傳攝
1月30日拍攝的“華龍一號(hào)”核電機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行發(fā)布儀式福建福清分會(huì)場(chǎng)。新華社記者林善傳攝
“華龍一號(hào)”是我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)，是當(dāng)前世界核電市場(chǎng)上接受度最高的三代核電機(jī)型之一。“華龍一號(hào)”設(shè)計(jì)壽命60年，反應(yīng)堆采用177堆芯設(shè)計(jì)，堆芯設(shè)計(jì)換料周期18個(gè)月，創(chuàng)新采用“能動(dòng)和非能動(dòng)”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(guó)際最高安全標(biāo)準(zhǔn)要求。
對(duì)核工業(yè)來(lái)說(shuō)，安全走到哪一步，科學(xué)才能走到哪一步。安不安全，是核電站建設(shè)運(yùn)營(yíng)單位和公眾最為關(guān)注的問(wèn)題。“華龍一號(hào)”自然也不例外。
“‘華龍一號(hào)’嚴(yán)格執(zhí)行了國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。”中核集團(tuán)黨組書(shū)記、董事長(zhǎng)余劍鋒說(shuō)，我國(guó)現(xiàn)行安全標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際上最嚴(yán)、最高、最先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)。
可抗震、抗大飛機(jī)撞擊的“華龍一號(hào)”，安全性靠什么實(shí)現(xiàn)？
中國(guó)工程院院士葉奇蓁在接受記者采訪時(shí)說(shuō)，三代核電技術(shù)相比二代核電技術(shù)更安全，從故障的概率上低了一個(gè)量級(jí)。“華龍一號(hào)”達(dá)到了國(guó)際上關(guān)于三代核電安全的指標(biāo)。
葉奇蓁指出，“華龍一號(hào)”采用177堆芯設(shè)計(jì)，將堆芯燃料組件數(shù)量從157組增加到177組。這不僅僅只是單純的燃料組件數(shù)量的提高，在增加發(fā)電能力的同時(shí)又提高了運(yùn)行的安全裕量。
“華龍一號(hào)”采取了“能動(dòng)+非能動(dòng)”的雙重安全系統(tǒng)。
所謂“能動(dòng)”，即靠電來(lái)驅(qū)動(dòng)安全系統(tǒng)，保障核電站運(yùn)行。如果在極端情況下，核電站斷電了，這時(shí)“非能動(dòng)”就能派上用場(chǎng)。
他說(shuō)，“非能動(dòng)”就要靠自然力量來(lái)驅(qū)動(dòng)安全系統(tǒng)。比如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，樓上有一盆水在自然的重力作用下澆下來(lái)，就能在沒(méi)有能源的情況下起到安全保障。
“華龍一號(hào)”可以依靠重力、溫差和壓縮空氣等自然力來(lái)驅(qū)動(dòng)安全系統(tǒng)，通過(guò)蒸發(fā)、冷凝、對(duì)流、自然循環(huán)等自然過(guò)程來(lái)帶走熱量。
能動(dòng)和非能動(dòng)兩者融合，既有“能動(dòng)”的成熟穩(wěn)定，也有“非能動(dòng)”在喪失電源情況下的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
此外，“華龍一號(hào)”還采用了雙層安全殼的設(shè)計(jì)，外層可抵御大飛機(jī)的撞擊，內(nèi)層可做到即使堆芯出現(xiàn)問(wèn)題，放射性物質(zhì)也不會(huì)出來(lái)。
如果“華龍一號(hào)”遇到福島核事故那樣的極端情況，會(huì)怎么樣？
余劍鋒說(shuō)，“華龍一號(hào)”充分吸取了切爾諾貝利、日本福島核事故等的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，即使遇到福島核事故那樣的極端自然災(zāi)害，地震和海嘯疊加發(fā)生，“華龍一號(hào)”機(jī)組也能保證安全，而且還能快速恢復(fù)運(yùn)行，不會(huì)發(fā)生福島核事故那樣的情況。
創(chuàng)新之問(wèn)
1月30日，工作人員在“華龍一號(hào)”核電機(jī)組福建福清核電5號(hào)機(jī)組主控室工作。新華社記者林善傳攝
1月27日拍攝的中核集團(tuán)福清核電有限公司核電機(jī)組外景（無(wú)人機(jī)照片）。新華社記者林善傳攝
國(guó)內(nèi)專利716件、國(guó)際專利65件、海外商標(biāo)200余件、軟件著作權(quán)125項(xiàng)、核心科研報(bào)告1500余篇以及海量的科技創(chuàng)新論文……“華龍一號(hào)”形成了國(guó)內(nèi)首個(gè)完整的核電自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。
同時(shí)，“華龍一號(hào)”首堆所有核心設(shè)備均已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，所有設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)88%。
“我國(guó)核電發(fā)展的一個(gè)靈魂性思想，就是堅(jiān)定不移走自主創(chuàng)新的道路。”余劍鋒說(shuō)，“對(duì)于關(guān)鍵核心技術(shù)，我們都一件件進(jìn)行了突破，沒(méi)有‘卡脖子’的問(wèn)題。”
要經(jīng)歷什么樣的困難和挑戰(zhàn)，才能換回如此充滿底氣的答案？
說(shuō)起自主創(chuàng)新，中核集團(tuán)“華龍一號(hào)”總設(shè)計(jì)師邢繼總有說(shuō)不完的話。
他仍然記得，1990年在大亞灣核電站現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，核電建設(shè)所需要的原材料甚至混凝土都是從國(guó)外進(jìn)口的。
“研發(fā)完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一個(gè)型號(hào)，是我們中國(guó)核電人的夢(mèng)想。”邢繼堅(jiān)定地說(shuō)。
每一項(xiàng)核心技術(shù)都是一座需要攻克的山頭。
大的不說(shuō)，就連一個(gè)閥門(mén)都可能成為“攔路虎”。
閥門(mén)，是電站所有的核級(jí)設(shè)備里數(shù)量最多的，“華龍一號(hào)”用到的閥門(mén)高達(dá)1.8萬(wàn)臺(tái)。這些閥門(mén)，小到可以揣進(jìn)兜里，大到需要用卡車(chē)來(lái)拉。
閥門(mén)雖然看起來(lái)不起眼，但對(duì)實(shí)現(xiàn)核電站復(fù)雜的系統(tǒng)功能作用卻不小。以往核電站建設(shè)中，國(guó)外閥門(mén)有成熟的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，重要閥門(mén)均為國(guó)外采購(gòu)。
“華龍一號(hào)”全球首堆是“三新”工程，新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，閥門(mén)設(shè)計(jì)要求上都發(fā)生了變化。現(xiàn)有國(guó)外成熟的閥門(mén)無(wú)法滿足新系統(tǒng)工況，這要求在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)制造出能完全符合“華龍一號(hào)”性能要求的閥門(mén)。
一次次試驗(yàn)、一項(xiàng)項(xiàng)對(duì)比……研發(fā)設(shè)計(jì)單位聯(lián)合國(guó)內(nèi)閥門(mén)供貨商開(kāi)展了多項(xiàng)橫向科研，實(shí)現(xiàn)了所有關(guān)鍵閥門(mén)的樣機(jī)研發(fā)、鑒定和產(chǎn)品供貨，打破高端閥門(mén)國(guó)外供貨商長(zhǎng)期壟斷的局面。
從主泵、壓力容器到蒸汽發(fā)生器，從閥門(mén)、電纜到控制柜，從抗震性能提升到抗大飛機(jī)撞擊設(shè)計(jì)，這樣的創(chuàng)新故事在“華龍一號(hào)”身上從不欠缺。
如今，“華龍一號(hào)”已形成一套完整的、自主的型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)體系，涵蓋核電廠設(shè)計(jì)、設(shè)備、建設(shè)、調(diào)試等全生命周期，可有力支撐“華龍一號(hào)”批量化建設(shè)和“走出去”。
未來(lái)之問(wèn)
1月27日拍攝的“華龍一號(hào)”核電機(jī)組福建福清核電5號(hào)機(jī)組。新華社記者林善傳攝
1月27日拍攝的“華龍一號(hào)”核電機(jī)組福建福清核電5號(hào)機(jī)組（無(wú)人機(jī)照片）。新華社記者林善傳攝
一直以來(lái)，世界核電行業(yè)有一種“首堆必拖”的“魔咒”，“華龍一號(hào)”打破了它。
不同于核電機(jī)組重復(fù)性建設(shè)，每一項(xiàng)核電技術(shù)的首堆建設(shè)要進(jìn)行很多創(chuàng)新性研究和試驗(yàn)工作。因此，首堆建設(shè)工期一般都會(huì)很長(zhǎng)。
余劍鋒說(shuō)，在全球三代核電首堆建設(shè)中，“華龍一號(hào)”能夠按計(jì)劃工期高質(zhì)量完成，在全球核電發(fā)展史上是首次。
每一道核級(jí)焊縫都要做全面檢查，誰(shuí)焊的、采用工藝、焊接過(guò)程等都要記錄下來(lái)，還要做嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定。
“華龍一號(hào)”這座百萬(wàn)千瓦級(jí)核電站有多少道焊縫？每一個(gè)焊縫都要進(jìn)行這樣的檢查。
5年多時(shí)間，近20萬(wàn)人先后參與了“華龍一號(hào)”項(xiàng)目的建設(shè)……建設(shè)者用自己的智慧，創(chuàng)造了核電建設(shè)史的奇跡。
然而，總設(shè)計(jì)師邢繼卻說(shuō)：“從‘華龍一號(hào)’落地的那一天起，我們就要否定‘華龍’。”
從2015年5月落地福清到2019年10月漳州核電建設(shè)，其間開(kāi)工建設(shè)的每臺(tái)“華龍一號(hào)”機(jī)組圖紙都不一樣。
“我們?cè)诮ㄔO(shè)‘華龍一號(hào)’第一臺(tái)機(jī)組時(shí)就不斷將經(jīng)驗(yàn)反饋到后續(xù)項(xiàng)目中，這樣越往后開(kāi)工的機(jī)組在安全性和經(jīng)濟(jì)性上就能不斷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，指標(biāo)也更優(yōu)。”邢繼說(shuō)。
2020年9月，國(guó)家核準(zhǔn)了采用“華龍一號(hào)”三代核電技術(shù)的海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程。目前，“華龍一號(hào)”在我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始批量化建設(shè)。
“華龍一號(hào)”每臺(tái)機(jī)組每年發(fā)電近100億度，能夠滿足中等發(fā)達(dá)國(guó)家100萬(wàn)人口的年度生產(chǎn)和生活用電需求，相當(dāng)于每年減少標(biāo)準(zhǔn)煤消耗312萬(wàn)噸、減少二氧化碳排放816萬(wàn)噸。
在葉奇蓁院士看來(lái)，我國(guó)提出要做好碳達(dá)峰、碳中和工作，能源轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。核電是低碳能源，應(yīng)該跟風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等結(jié)合起來(lái)，為碳減排作出貢獻(xiàn)。
余劍鋒表示，核工業(yè)的發(fā)展不僅要解決能源問(wèn)題，未來(lái)也會(huì)為醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)等帶來(lái)一些革命性的變化。核能，未來(lái)有更大可能！
1月27日，工作人員在“華龍一號(hào)”核電機(jī)組福建福清核電5號(hào)機(jī)組主控室工作。新華社記者林善傳攝
1月27日，工作人員在“華龍一號(hào)”核電機(jī)組福建福清核電5號(hào)機(jī)組主控室工作。新華社記者林善傳攝
“華龍一號(hào)”實(shí)現(xiàn)了“中國(guó)創(chuàng)造”
——專訪“華龍一號(hào)”總設(shè)計(jì)師邢繼
“華龍一號(hào)”全球首堆投入商業(yè)運(yùn)行，其自主創(chuàng)新取得了豐碩成果，“華龍一號(hào)”的品牌創(chuàng)建和首堆工程建設(shè)背后有哪些鮮為人知的困難和故事？記者就此采訪了“華龍一號(hào)”總設(shè)計(jì)師邢繼。
記者：為什么說(shuō)“華龍一號(hào)”是中國(guó)核工業(yè)60年堅(jiān)持自主創(chuàng)新的成果？
邢繼：60年來(lái)，中國(guó)核電人緊跟世界先進(jìn)核電技術(shù)發(fā)展步伐，從CNP1000、CP1000、ACP1000再到“華龍一號(hào)”，20年4個(gè)自主型號(hào)的名稱，折射出的是一代接一代中國(guó)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(biāo)的執(zhí)著精神，是對(duì)初心的堅(jiān)守。在各種困難與挑戰(zhàn)面前沒(méi)有動(dòng)搖，突破一個(gè)個(gè)技術(shù)瓶頸，最終形成了“華龍一號(hào)”。從一窮二白，水泥、鋼筋都依賴進(jìn)口，在短短30多年的時(shí)間里使我國(guó)一躍進(jìn)入核電技術(shù)先進(jìn)國(guó)家行列，靠的就是對(duì)目標(biāo)的執(zhí)著堅(jiān)守。在首堆工程開(kāi)工以后，華龍團(tuán)隊(duì)不斷在優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)，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(gè)后開(kāi)工的項(xiàng)目都在汲取前面經(jīng)驗(yàn)反饋的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，使華龍的安全水平和經(jīng)濟(jì)性不斷得到提升，這同樣是源自對(duì)這種初心的堅(jiān)守。
記者：“華龍一號(hào)”在自主研發(fā)和建設(shè)過(guò)程中遇到過(guò)哪些困難？
邢繼：針對(duì)核電站非能動(dòng)研究我們?nèi)鄙偌夹g(shù)基礎(chǔ)，沒(méi)有現(xiàn)成的東西供我們借鑒，研究難度非常大。我們有一支隊(duì)伍負(fù)責(zé)研究非能動(dòng)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(kāi)始，研究出初步方案，再進(jìn)行原理性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證非能動(dòng)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(duì)10多種不同換熱器進(jìn)行研究，選擇出最適合的，設(shè)計(jì)出來(lái)再進(jìn)行1：1試驗(yàn)，確認(rèn)換熱器性能滿足要求；這還不夠，他們?cè)O(shè)計(jì)并建造了世界上最大規(guī)模綜合試驗(yàn)臺(tái)，模擬事故后的反應(yīng)堆廠房，又進(jìn)行了全面的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以確保設(shè)計(jì)可靠性。這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)進(jìn)行，方案也不斷得到優(yōu)化，有時(shí)一做就必須連續(xù)多天不能間斷，2018年8月29日凌晨，當(dāng)所有人都已進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)之時(shí)，他們才拖著疲憊的身軀走出主控室、離開(kāi)試驗(yàn)臺(tái)。盡管已是深夜，但是他們臉上卻都洋溢著快樂(lè)的笑容。這一天對(duì)他們來(lái)說(shuō)意義非凡，伴隨最后一次試驗(yàn)的結(jié)束，非能動(dòng)系統(tǒng)11個(gè)正式工況、累計(jì)18次試驗(yàn)圓滿完成。這些工作非常成功，遠(yuǎn)超出了我的希望。在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，目標(biāo)是每個(gè)系統(tǒng)各自實(shí)現(xiàn)總體的33%，這樣三個(gè)整體達(dá)到百分之百，但他們通過(guò)不斷優(yōu)化改進(jìn)，使每個(gè)系統(tǒng)達(dá)到了50%，大幅提升了安全余量。
這樣的故事還有很多很多，研發(fā)過(guò)程中團(tuán)隊(duì)給了我很多勇氣和信心。我們?nèi)A龍團(tuán)隊(duì)中35歲以下年輕人占了一多半，是個(gè)非常年輕的團(tuán)隊(duì)。核工業(yè)是一個(gè)沉甸甸的行業(yè)，在這個(gè)行業(yè)里，責(zé)任和擔(dān)當(dāng)是每個(gè)人都要去面對(duì)的，核工業(yè)的年輕人需要把自己未來(lái)的發(fā)展和這個(gè)行業(yè)的發(fā)展聯(lián)系在一起，和國(guó)家需要聯(lián)系在一起，這是一種歷史的使命。同時(shí)我相信，當(dāng)前核工業(yè)發(fā)展的大好形勢(shì)也為我們的年輕人搭起了施展才華的舞臺(tái)。
“建設(shè)核電強(qiáng)國(guó)”是核工業(yè)人共同的愿望。我們還會(huì)繼續(xù)努力，將“華龍一號(hào)”首堆建成發(fā)電當(dāng)成新的起點(diǎn)，不斷持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)自主核電技術(shù)，讓中國(guó)自主技術(shù)引領(lǐng)核能未來(lái)發(fā)展。
記者：“華龍一號(hào)”堅(jiān)持自主創(chuàng)新，在科研成果轉(zhuǎn)化方面有哪些經(jīng)驗(yàn)和啟示？
邢繼：核電站是世界上最復(fù)雜的能源系統(tǒng)，華龍的研發(fā)集結(jié)了國(guó)內(nèi)17家高校、科研院所的力量，國(guó)外有14家企業(yè)或大學(xué)參與，簽署科研合作協(xié)議上百項(xiàng)。我們?cè)谘邪l(fā)過(guò)程中開(kāi)展了產(chǎn)學(xué)研合作，克服了很多困難解決設(shè)備國(guó)產(chǎn)化難題，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(guò)聯(lián)合研制實(shí)現(xiàn)了100%的國(guó)產(chǎn)化，不僅關(guān)鍵設(shè)備，核電建設(shè)用的大宗材料也是如此。比如說(shuō)電纜，三代核電的要求，假設(shè)出現(xiàn)嚴(yán)重事故，為確保核電安全，電纜必須能夠耐受?chē)?yán)重事故考驗(yàn)，而且以前二代核電站用的電纜鑒定壽命40年，我們?nèi)穗娬倦娎|鑒定壽命是60年。我們與廠家一起研究，實(shí)現(xiàn)電纜壽命的延長(zhǎng)，提高耐高溫高壓性能。電纜通過(guò)了十五天的模擬高溫高壓環(huán)境試驗(yàn)，又經(jīng)過(guò)了十五天強(qiáng)堿性溶液浸泡試驗(yàn)考驗(yàn)后，通過(guò)了最后的耐電壓性能試驗(yàn)，成功驗(yàn)證了電纜在極端情況下的安全功能。再比如安全級(jí)電纜的熱縮套管，以前長(zhǎng)期被國(guó)外一家公司壟斷，我們和國(guó)內(nèi)企業(yè)聯(lián)合研發(fā)的“華龍一號(hào)”嚴(yán)重事故用電纜熱縮套管打破了這個(gè)局面，而價(jià)格只是國(guó)外廠家的1/5。
類似這樣的事還有很多，我們聯(lián)合東方電氣、哈電集團(tuán)等58家國(guó)有企業(yè)，聯(lián)動(dòng)140余家民營(yíng)企業(yè)，帶動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)鏈5000多家企業(yè)，共同突破了411臺(tái)核心裝備的國(guó)產(chǎn)化，首堆工程國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到88%，實(shí)現(xiàn)了由“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”的飛躍。
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