福清核电站航拍

技术人员在进行首炉接料操作。（资料图片）

东南网1月31日讯（福建日报记者 游笑春）东海之滨，福清三山镇，有一个由大岩石组成的半岛，这里是福清核电的选址，也是我省境内在建最大的核电基地。

5年多前，“华龙一号”正式“选择”了这里作为首堆出生地。从2015年5月7日起，一座座混凝土浇筑的庞然大物拔地而起。岩石上抠出的大坑里，上万名核工业建设者常年奋战。他们的目标只有一个：如期建成“华龙一号”首堆。

2000多个日夜，他们成功了！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，成为全球唯一按计划建成的三代核电。这标志着我国成为拥有独立自主知识产权三代核电技术的国家。

国之重器，强筋壮骨。这个中国核电重大跨越的背后，有什么故事？

坚守“中国心”，突破技术壁垒

核电，是安全、清洁、高效、稳定、可大规模应用的优质能源。一座百万千瓦级的核电机组通过核裂变方式释放的巨大能量，可以满足中等发达国家100万人一年生产生活用电。

核电，是代表着国家核心竞争力的国之重器。自主研发还是技术引进？中国持续建设核电的过去30年间，这是摆在每一位核电研发设计人员面前的抉择。

研发完全具有自主知识产权的核电站，是中国几代核工业人的梦想，亦是“华龙一号”总设计师邢继从业以来的梦想。

大学毕业后，邢继几乎参与了中国近30年间所有的核电站建设。当邢继被任命为“华龙一号”的总设计师之时，这个梦想，有了实现的可能。

“中国的实力一点都不差。”邢继说，“我们能够把两弹一星研制出来，为什么就不能研制出来自己的核电站？”

在研发“华龙一号”的这些年里，中核工程“华龙一号”研发设计团队完成了从顶层方案、总体设计、初步设计到相关重要实验验证等研发工作。

堆芯，被视为核电站的心脏。能将核能开发并转化成热能的堆芯技术，是所有核电强国的最核心技术。目前，中国已在运行的百万千瓦级核电机组，普遍使用的都是引进自国外的157堆芯。

堆芯如果受制于人，自主核电就无从谈起。“国内大批量建设的157堆芯，是从法国M310机组引进的技术，虽然国产化，但没有实现自主化。我们的核电站如果要走出去，得法国人点头。”中核集团中国核动力院科技委主任吴琳表示，为此，科研人员通过多个堆芯的比较，最后确定了自主研发177堆芯。

堆芯研发，需要攻克燃料技术，攻克燃料技术，需要实现锆合金工程应用自主。经过十几年的技术攻关，进行了上千次的试验，研发人员才成功研制出具有自主知识产权的N36锆合金。作为核反应堆堆芯的关键结构材料，N36锆合金构成了燃料组件的“骨骼”和“皮肤”，它让“华龙一号”的燃料技术进一步实现了自主化生产。

这样的自主研发还有很多。在研发“华龙一号”的这些年里，团队融合国际先进的设计理念，协同国内外多个高校、科研机构参与研发，通过产学研结合，实现了“实实在在的自主”，打破了发达国家对先进核电技术的垄断。

没有“拖延症”，全球唯一按计划建成的三代核电

“首堆必拖”，是国际在建三代核电普遍陷入的怪圈。

“核电站建设是一个复杂的系统工程，工程量很大，产业链很长，每一项工作都可能成为项目的拖期因素。”中国核电工程有限公司原总经理刘巍表示，“尤其是首堆，新工艺、新设计、新设备不可避免地带来大量变更。”

福清核电5、6号机组，单台机组6万多台套设备，涉及5300多家企业近20万人参与制造和建设，变更量是11万～12万个，每个变更背后都意味着大量的计算。这些变更很大程度上会导致设备和建安的拖期。

然而，“华龙一号”全球首堆却做到了按计划建成。“秘籍”，就藏在中国30多年不间断建设核电的积淀里。

“‘华龙一号’从技术到主要设备都是我们自己的，相比涉外技术交流，遇到问题的时候我们能够在第一时间以最高的效率去解决。”刘巍说，“第二个优势是以设计为龙头的EPC总承包模式。因为我们的设计掌握在自己手上，我们大量的设计代表在现场作为设计院与工程现场的‘桥梁’，帮助解决现场问题，真正发挥了设计引领工程的作用。”

完善的管理体系也是“华龙一号”没有“拖延症”的法宝之一。中核集团通过持续推进“互联网＋”，建立了异地综合协同设计平台。针对建设期间工程重大问题的处理，成立了专门的协调机制和TOP10管理模式，并通过委员进支部、党员进班组、建立“岗区队”攻坚团队等党建联建活动，充分发挥国有企业党建优势。

“所以打破‘首堆必拖’怪圈，是依靠我们总承包单位、分包单位，还有全国所有相应的制造企业、施工单位，依靠所有人的贡献来实现的。‘华龙一号’建设进度遥遥领先于国际其他三代核电技术首堆的背后，实际上是我国综合国力的一个体现。”刘巍说。

穿起“铁布衫”，五层防御保障核电安全

在核行业的生存法则里，安全重于一切。

选址，经过了深思熟虑。通过勘探以后，福清核电站所在地址被认为地形最佳。

这是一个岩石构成的半岛，巨大的混凝土平台与半岛成为一个整体。电气厂房、燃料厂房、核岛厂房都建设在这一块平台上。即使遇到地震，整个平台跟随半岛一起运动，不会破坏核电站的结构，从根本上杜绝了福岛核事故重演的可能。

从选址，到设计，再到施工，安全问题都是在国际最高标准的要求下进行的。“华龙一号”研发设计者为了将今后60年甚至100年可能发生的不安全因素都考虑到、解决掉，形成了特有的能动与非能动结合的安全防御体系，具备抗9级以上强震、抗大飞机撞击等设计。

“‘华龙一号’分了五层纵深防御的层次。前面的这个防御体系失守，我还可以退防第二道甚至第三道来确保我的城池不会失陷。为了应对类似福岛这样的核事故，我们就采用了一种叫作非能动的安全系统，跟能动之间的差别就是不需要电力。”邢继表示，在外部电源和动力完全丧失后，仅依靠重力、温差等即可提供动力，让起冷却作用的水循环，排出反应堆事故后产生的余热，更好地保证安全。即便受到“排山倒海”式的冲击，也能启动“自我防护模式”。

而这，只是“华龙一号”纵深防御的其中一道防线。

反应堆压力容器，是核电站重要的实体安全屏障之一，一旦堆芯损坏，它必须要能把放射性物质包容在其中不能外溢。“华龙一号”的压力容器，设计使用年限从之前的40年延长至60年。发生核裂变反应的堆芯被严密地包裹在其中，即便发生核事故，放射性物质也会被牢牢地禁锢在压力容器之中。

如果说压力容器是在核电站的内部保护着堆芯，那安全壳则是整座反应堆与外界隔离的一道极为重要的安全屏障。

“9·11”事件的发生，让防止大型飞机的撞击也成了“华龙一号”安全壳从设计到建造所面临的严峻挑战。“‘9·11’以后考虑到非传统的安全威胁，我们设置了一个双层的安全壳，内壳主要用来应对反应堆发生事故以后，放射性气体不会扩散到环境当中。而外壳，我们重点用来抵御外部的各种极端的自然灾害，包括龙卷风、台风、飞射物，甚至包括大飞机的撞击。”邢继说。

据介绍，“华龙一号”内外安全壳厚度，分别达到了1．3米和1．8米。为了可以抵御大型飞机撞击，安全壳采用了目前世界上最高级别、直径40毫米的钢筋，仅外安全壳就有4层钢筋。

“华龙一号”去年11月首堆并网后，进行了50％、87％、97％等各功率平台的稳态和瞬态试验，各项性能指标完全满足设计标准。首次达到满功率运行后，经过满功率平台57项调试试验，现已顺利完成商运前168小时连续满功率运行考核，完全满足核安全与电力工程启动相关规定要求，机组各项参数正常，系统、设备运行良好，已具备投入商运的条件。

“我们要做的就是安全、安全、更安全。如果核电实现了充分安全，在任何时候不可能发生核事故，那么我相信核能未来的利用，它的领域会更加的广泛。”邢继说。（图片来源：福建福清核电有限公司）

扫一扫，看“华龙一号”全球首堆成长视频。

【数据】

7000多万棵树

每台“华龙一号”机组的发电量，相当于每年减少标准煤消耗312万吨、减少二氧化碳排放816万吨，相当于植树造林7000多万棵。

3万人就业

中核集团福清核电基地是福建省境内在建最大的核电基地，项目一次规划6台百万千瓦级压水堆核电机组。已建成的1～4号机组采用二代改进型压水堆核电技术，5、6号机组是“华龙一号”示范工程。据介绍，福清核电计划今年全部建成，届时年发电量达到500亿千瓦时，产值约200亿元，至少可拉动地方经济3000亿元投资和增加3万人就业。

1万亿千瓦时

截至目前，中核集团23台在运核电机组保持安全稳定运行，安全运行超过190堆年，累计清洁核能发电量超过1万亿千瓦时；6台在建核电机组安全高效推进。

【故事】

23年前确定的177堆芯

23年前，在中国西南的大山深处召开了一次闭门会议。

1997年，秦山二期的设计工作基本完成，时任中国核动力研究设计院副院长的张森如，敏锐地感觉到我国自主核电要发展，必须要考虑后续该怎么走。他抽调各专业骨干，经过两天的激烈研讨，确定了177堆芯、更大尺寸的压力容器等重要技术参数，当时参会的十几个人，没有想到这次的技术研讨成果，会成长为扛起国内核电大旗、国人为之骄傲的我国第三代核电技术——“华龙一号”。

177堆芯设计具有堆芯功率更高、线功率密度更低等优势，是既能体现经济性又能保证安全性的优化选择。但是，“拿来用，可以。拿来改，太难了”。“拿来用”指的是之前引进的法国157堆芯技术，177堆芯的燃料管理系统参考法方设计，设计出来的结果却不满足基本的物理要求。

为了找出问题，核动力院“华龙一号”软件总师李庆所在团队只能用笨办法——用当时的点阵打印机打印。堆芯相关数据打印出来铺了整整一屋子，最后才发现关键的反应堆堆芯反射层数据以二进制的形式被隐藏在了数据库，根本看不见。而没有这个资料，从157堆芯到177堆芯的路，多了很多坎坷。他们从源头出发，按照反应堆堆芯反射层的几何特征重新设计数据……

在“华龙一号”的设计过程中，他们使用法方的设计软件和自主研发的NESTOR核电软件包并行地做两份报告，“背靠背设计”，在经历了很长一段时间“备胎”的日子后，有效推动了自主化软件的工程化应用。（□游笑春 赵霏霏 李珊）

来源：东南网