探秘“華龍一號”

“華龍一號”全球首堆中核集團福建福清核電5號機組于1月30日正式投入商業運行，標志著我國在三代核電技術領域躋身世界前列，成為繼美國、法國、俄羅斯等國之后真正掌握自主三代核電技術的國家，核電技術水平和綜合實力已躋身世界第一方陣。

“華龍一號”有何不同?“國之重器”如何鑄成?未來前景怎樣?記者近日走近“華龍一號”全球首堆機組，探秘核電“國之重器”。

更自主，核心設備全部國產

一顆顆不起眼的淺黑色“粉筆頭”，便是核燃料的主要成分——鈾混合物粉末燒結成的二氧化鈾陶瓷芯塊。它們安放于特制的圓柱形稀有金屬容器中，共同組成了堆芯，也就是核電站的“心臟”。

“華龍一號”采用177組燃料組件堆芯，讓單臺機組裝機容量高達116.1萬千瓦。“心肌更發達，功率也更高。”福清核電副總工程師周賽軍打比方說，這是“華龍一號”的“獨門秘籍”——堆芯數量的增加不但提升了功率，也帶來了單個組件負荷的減輕，安全度隨之進一步提升。

“核電最關鍵最核心的技術一定要立足自主創新、自立自強。”中核集團福建福清核電有限公司董事長徐利根說。

記者了解到，在近20年的研發工作中，“華龍一號”研發團隊共開展了54項科研攻關項目，其自主知識產權覆蓋了設計、燃料、設備、建造、運行、維護等領域，在反應堆堆芯設計、能動和非能動安全技術、燃料技術、計算分析軟件等方面，真正掌握了核心技術。

技術的自主創新也帶動了高端裝備制造業升級。“華龍一號”涉及5300多家設備供貨廠家，分布全國各地，各項組件共計6萬多臺套設備，所有核心設備實現國產，設備國產率達到88%以上。一大批核電裝備和零部件生產企業伴隨“華龍一號”迅速成長，形成了哈爾濱電氣、東方電氣、上海電氣等國企為主導的三代核電裝備供應鏈。

不僅如此，通過“華龍一號”示范性工程的建設，我國核電建造隊伍已全面掌握了自主建造三代核電站的核心技術和建設經驗，目前已形成每年8至10臺套批量化三代核電主設備制造及電站建設能力。

更經濟，成本降低兩至三成

“華龍一號”首堆機組投入商業運行，能產生哪些效益?中核集團福建福清核電有限公司總經理趙皓給出了兩組數據。

單臺機組裝機容量116.1萬千瓦，每年發電近100億千瓦時;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，植樹造林7000多萬棵。

“‘華龍一號’首堆機組商業運行，不僅能產生巨大的經濟效益，對于改善我國能源結構、助力‘碳達峰’‘碳中和’戰略目標的實現意義深遠。”趙皓說。

從2015年5月7日正式落地福清，到2021年1月30日投入商業運行，相較國外同類工程，“華龍一號”首堆機組成本降低了20%—30%。“這讓‘華龍一號’成為當前核電市場上接受度最高的三代核電機型之一。”趙皓告訴記者，在巴基斯坦卡拉奇，2臺“華龍一號”在建機組順利推進，智利、英國等也紛紛提出了項目引進的合作意愿。

據介紹，按目前市場情況測算，每臺“華龍一號”機組全壽命期內在國內創造產值將超過2000億人民幣，并提供超過15萬個就業崗位。另外，每出口一臺“華龍一號”機組，將為我國帶動相關機電產品和材料出口近200億元。

“與高鐵一樣，‘華龍一號’是中國裝備制造‘走出去’的亮麗名片。”徐利根說。

更安全，“硬核”保障降低風險

核電站最核心的部分是堆芯，就好比火電廠的鍋爐，這也是最怕出問題的部分。世界上的絕大多數核事故是因為核電站遭遇事故誘因停堆以后，余熱無法導出，導致堆芯熔毀，進而引發放射性物質釋出。

“第二代核電技術采用‘能動’系統為堆芯降溫，也就是通過外部電能提供動力，驅動冷卻水循環降溫。”趙皓說，“華龍一號”給堆芯上了“雙保險”。

攤開核島剖面圖，趙皓告訴記者：“我們在堆芯上方安置了3個千噸級的超大水箱，一旦能動系統無法使用，水箱里的數千噸水不需要動力驅動，就能順勢而下，依靠重力自然循環為堆芯降溫。”這一套非能動系統和能動系統結合的設計，讓堆芯熔毀和放射性物質釋出的風險大幅降低。

“華龍一號”的“硬核安保”遠不止于此。站在高處眺望，核島被巨型混凝土外殼所包裹，就像披上了一件“硬甲”。硬甲其實分兩層，內殼厚1.3米，外殼厚1.8米，全部采用高強度的預應力混凝土，不僅能把放射性物質牢牢鎖住，其強度還可抗大飛機沖撞和9級大地震。

“作為世界最先進的第三代核電技術，‘華龍一號’的安全性是它最大的優勢。”趙皓說。