“國和一號”帶來自主研發(fā)革命

文=余芳倩

（作者為資深媒體人）

“國和一號”是中國十六個(gè)重大科技專項(xiàng)之一，代表著當(dāng)今世界三代核電技術(shù)的先進(jìn)水平，是中核電技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的最新成果?！皣鸵惶枴睘槭澜绾穗娂夹g(shù)創(chuàng)新提供了中國智慧。作為三代技術(shù)的主要研發(fā)平臺，上海核工院也走出了一條中國特色的核電自主化發(fā)展之路。

2020年9月28日，中國國家電力投資集團(tuán)（以下簡稱“國家電投”）宣布，中國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)“國和一號”完成研發(fā)。據(jù)悉，“國和一號”是中國十六個(gè)重大科技專項(xiàng)之一，代表著當(dāng)今世界三代核電技術(shù)的先進(jìn)水平，是中核電技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的最新成果，采用“非能動(dòng)”安全設(shè)計(jì)理念，單機(jī)功率達(dá)到150萬千瓦，也是目前中國自主設(shè)計(jì)的最大功率的核電機(jī)組。

“國和一號”也稱作CAP1400，是我國在引進(jìn)消化吸收國際先進(jìn)三代核電技術(shù)的基礎(chǔ)上，依托國家大型先進(jìn)壓水堆核電站重大專項(xiàng)開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型先進(jìn)核電型號，具有安全系數(shù)高、經(jīng)濟(jì)性能好、創(chuàng)新成果多等特點(diǎn)。

國慶節(jié)前夕，“國和一號”成為新聞媒體追逐的熱點(diǎn)話題。關(guān)注點(diǎn)有二：一是“國和一號”是國際公認(rèn)的、代表世界三代核電先進(jìn)水平的技術(shù)型號；二是“國和一號”是完全自主設(shè)計(jì)的中國核電技術(shù)品牌，標(biāo)志著我國完全具備先進(jìn)核電自主化能力。

歷時(shí)12年 全面掌握三代核電關(guān)鍵技術(shù)

據(jù)悉，“國和一號”能為社會提供強(qiáng)大的電力，每小時(shí)可以為電網(wǎng)提供150萬千瓦時(shí)電量，每年能夠提供近130億千瓦時(shí)電量，冬天還能供熱?！皣鸵惶枴焙穗姍C(jī)組設(shè)計(jì)壽命達(dá)60年，發(fā)生嚴(yán)重事故的概率相當(dāng)于二代核電機(jī)組的1%，單臺機(jī)組年發(fā)電量可滿足超2200萬居民的用電需求，每年可減少二氧化碳等溫室氣體排放超900萬噸。

而這項(xiàng)自主創(chuàng)新的大工程匯聚了國家、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)全方位的力量，其研發(fā)工作從2008年正式啟動(dòng)，歷時(shí)12年科研攻關(guān)，477家單位、2.6萬余名技術(shù)人員參與其中。國家電投所屬的上海核工程研究設(shè)計(jì)院（以下簡稱“上海核工院”）以壓水堆重大專項(xiàng)總設(shè)計(jì)師鄭明光為代表的技術(shù)團(tuán)隊(duì)對“國和一號”頂層設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了全面創(chuàng)新，包括增加鋼制安全殼厚度和直徑以擴(kuò)大核島空間，重新設(shè)計(jì)研制蒸汽發(fā)生器，大幅度優(yōu)化主泵流量、主管道流通截面等，實(shí)現(xiàn)型號總體性能和效率全面提升。2014年1月，“國和一號”初步設(shè)計(jì)通過國家能源局評審；2016年2月，通過范圍最廣、內(nèi)容最細(xì)的聯(lián)合安全審評；2016年4月，通過國際原子能機(jī)構(gòu)通用安全審評，獲得國際認(rèn)可。目前，“國和一號”示范工程施工設(shè)計(jì)已完成99.2%。

在創(chuàng)新性上，“國和一號”取得多項(xiàng)成果。截至今年8月，壓水堆重大專項(xiàng)累計(jì)形成知識產(chǎn)權(quán)成果6513項(xiàng)，獲得國家授權(quán)專利1052項(xiàng)，形成新產(chǎn)品、新材料、新工藝、新裝置、新軟件392項(xiàng)。并且“國和一號”也已通過評審，具有自主知識產(chǎn)權(quán)和出口權(quán)，為我國三代先進(jìn)核電的規(guī)模化、批量化發(fā)展與“走出去”提供了有力保障。

在安全性上，“國和一號”基于多層防御體系，系統(tǒng)性地應(yīng)用“非能動(dòng)”和“簡化”理念，并經(jīng)過了完整試驗(yàn)驗(yàn)證。研制過程中新建22個(gè)臺架，完成17項(xiàng)試驗(yàn)共887個(gè)工況，開展了堆芯熔融、安全殼冷卻等6大試驗(yàn)課題，建成了一批具有世界先進(jìn)水平的綜合配套試驗(yàn)設(shè)施，支撐了安全審評，確保了項(xiàng)目安全。

據(jù)悉，目前，我國已擁有兩種自主三代核電技術(shù)，分別為“國和一號”與“華龍一號”。“國和一號”國家核電集團(tuán)采用的是“非能動(dòng)”安全設(shè)計(jì)理念，所謂非能動(dòng)技術(shù)指的是安全系統(tǒng)可以不依賴外來的動(dòng)力源，完全靠自然對流、重力、蓄壓勢等自然本性來實(shí)現(xiàn)安全功能?！叭A龍一號”是中核集團(tuán)和中廣核集團(tuán)在我國30余年核電設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上推出的三代核電技術(shù)，采用“能動(dòng)+非能動(dòng)”安全設(shè)計(jì)理念，我國也擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。這兩大核電技術(shù)采用不同的技術(shù)路線，都代表著我國核電研制能力的最高水平。

相比二代核電技術(shù)，第三代核電技術(shù)具有更高的安全性和先進(jìn)性。目前主流的三代核電技術(shù)主要包括美國西屋電氣公司設(shè)計(jì)的AP1000技術(shù)、法國的EPR技術(shù)、俄羅斯的VVER-1200技術(shù)、中國在引進(jìn)的AP1000基礎(chǔ)上自主研發(fā)的CAP1400型壓水堆核電技術(shù)（“國和一號”），以及中國自主研發(fā)設(shè)計(jì)的“華龍一號”技術(shù)。

據(jù)悉，我國曾計(jì)劃大力推廣AP1000技術(shù)，但因該技術(shù)首臺機(jī)組建設(shè)拖延多年等因素，自主三代核電技術(shù)“華龍一號”開始崛起。目前已有多個(gè)原計(jì)劃采用AP1000技術(shù)的核電站，改用了“華龍一號”技術(shù)，比如，國務(wù)院常務(wù)會議核準(zhǔn)了海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程，兩大項(xiàng)目有效總投資超過700億元，也均將采用“華龍一號”技術(shù)。

上海核工院總經(jīng)理王明彈曾公開表示：“國和一號”除解決了我們知識產(chǎn)權(quán)、設(shè)計(jì)能力問題，還解決了裝備制造、建造、調(diào)試、管理等問題，發(fā)揮了核電項(xiàng)目對整個(gè)工業(yè)行業(yè)的引領(lǐng)作用。

那么，如何界定12年的研發(fā)時(shí)間？2006年11月，中國政府決定引進(jìn)美國西屋AP1000技術(shù)，并確認(rèn)為未來中國核電發(fā)展的主流技術(shù)路線。2007年，國家核電技術(shù)公司（2015年與中電投重組為國家電投）成立，作為引進(jìn)消化吸收該技術(shù)的平臺，實(shí)施相關(guān)工程設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理，并負(fù)責(zé)CAP1400技術(shù)的研發(fā)和落地。2008年2月15日，國務(wù)院第209次常務(wù)會議上通過重大專項(xiàng)總體實(shí)施方案，并將CAP1400的研發(fā)和示范工程建設(shè)列為國家科技重大專項(xiàng)的重點(diǎn)任務(wù)，由國家電投牽頭，吸收有關(guān)單位共同攻關(guān)。國家為此特批了山東威海市榮成石島灣廠址，用于建設(shè)CAP1400示范核電站，擬建設(shè)2臺大型壓水堆核電機(jī)組，設(shè)計(jì)壽命60年，單機(jī)容量140萬千瓦。

由此可見，2008年的國務(wù)院第209次常務(wù)會議可以界定為“國和一號”的研發(fā)起點(diǎn)。

國家電投稱，“國和一號”在經(jīng)濟(jì)性上具有明顯競爭優(yōu)勢，且打破了多項(xiàng)技術(shù)壟斷，主泵、爆破閥、壓力容器、蒸汽發(fā)生器、堆內(nèi)構(gòu)件等關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵材料全部實(shí)現(xiàn)自主化設(shè)計(jì)和國產(chǎn)化制造，設(shè)備整體國產(chǎn)化率達(dá)到90%以上。批量化建設(shè)后，工程造價(jià)可再降低20%左右。

核電作為投資巨大、安全性要求極高的高科技產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)自主化離不開強(qiáng)大的國力支撐。從“國和一號”的成功可以看到，經(jīng)過30多年不間斷積累的核電工程建設(shè)和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，目前我國的核電建設(shè)能力已經(jīng)走在了全球前列。目前，我國已完成5臺國際三代核電機(jī)組的建設(shè)，數(shù)量居全球第一，其中三門核電一號機(jī)組為美國AP1000全球首堆，臺山核電一號機(jī)組為法國EPR全球首堆，過硬的核電建設(shè)能力，嚴(yán)格的技術(shù)安全審查，使得這些“全球首堆”能夠?yàn)槭澜缙渌穗姍C(jī)組的建設(shè)提供極有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)和信息。另外，截至2019年年底，我國在建核電機(jī)組13臺，總裝機(jī)容量達(dá)到1387.1萬千瓦，居全球第一。據(jù)測算，到2025年，我國在運(yùn)核電裝機(jī)容量將達(dá)到7000萬千瓦，在建3000萬千瓦；從“十四五”及中長期看，自主三代核電技術(shù)在我國清潔能源體系中的作用將更加凸顯。

上海核工院走出一條中國特色的核電自主化發(fā)展之路

據(jù)了解，“國和一號”為世界核電技術(shù)創(chuàng)新提供了中國智慧。作為三代技術(shù)的主要研發(fā)平臺，上海核工院也走出了一條中國特色的核電自主化發(fā)展之路。

上海核工院從1970年蹣跚起步，伴隨著改革開放和我國核電發(fā)展進(jìn)程一步步成長壯大起來。從秦山核電實(shí)現(xiàn)中國大陸核電“零的突破”，到巴基斯坦恰希瑪核電站實(shí)現(xiàn)“走出去”，再到技術(shù)總體支持中國第一座重水堆核電站創(chuàng)國內(nèi)大型核電站工程設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理與國際接軌的先例，上海核工院奠定了其作為我國核電自主化關(guān)鍵力量的歷史地位。

2019年8月，國家電投以上海核工院為主體和依托，組建核能技術(shù)創(chuàng)新與工程建設(shè)平臺。國家核電與上海核工院實(shí)行“兩塊牌子、一個(gè)本部”的一體化管理模式，標(biāo)志著國家電投核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段，業(yè)務(wù)更加聚焦，核心競爭力得以強(qiáng)化，專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、集約化管理水平進(jìn)一步提升。

國家核電（上海核工院）相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，站在中國核電50年發(fā)展新的起點(diǎn)，未來將加快由核電向核能拓展、單一核能向多能綜合利用拓展、核能向核技術(shù)利用和核環(huán)保拓展的“三個(gè)拓展”，實(shí)現(xiàn)核能創(chuàng)新發(fā)展向多領(lǐng)域、“深水區(qū)”、“無人區(qū)”邁進(jìn)，努力打造成為“世界一流核能成套技術(shù)開發(fā)商”和“世界一流核能整體解決方案提供商”。

上海核工院是我國首個(gè)具有核電站全廠研發(fā)設(shè)計(jì)能力的核電總體設(shè)計(jì)單位。擁有先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)、運(yùn)用推廣、EPCS總承包以及全壽期技術(shù)支持的專業(yè)化管理和項(xiàng)目總包能力。上海核工院提出將秉持“引領(lǐng)核電技術(shù)，產(chǎn)品卓越交付”的理念，堅(jiān)持“做優(yōu)服務(wù)、保障安全、成就價(jià)值”的服務(wù)理念，通過卓越的技術(shù)和創(chuàng)新，為世界提供安全、清潔、可靠的核電能源。

資料顯示，上海核工院是隸屬于國家電投的重點(diǎn)研究設(shè)計(jì)單位，是一家以核電工程研究設(shè)計(jì)為主的高新技術(shù)企業(yè)。上海核工院是在黨中央第一代領(lǐng)導(dǎo)核心的關(guān)心下建立起來的，始建于1970年2月8日，中國核電就是從這里起步的。2007年5月，根據(jù)《國務(wù)院關(guān)于組建國家核電技術(shù)有限公司有關(guān)問題的批復(fù)》，上海核工院從中國核工業(yè)集團(tuán)公司整建制劃歸國家核電技術(shù)有限公司，后重組至國家電投集團(tuán)。上海核工院擁有一支從事核能前沿技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計(jì)和管理、高端技術(shù)服務(wù)的一流人才隊(duì)伍，現(xiàn)有從業(yè)人員2700余人，其中中科院院士1名，國家設(shè)計(jì)大師4人，行業(yè)設(shè)計(jì)大師5人；博士及博士后占4%，碩士研究生及以上學(xué)歷41%，本科以上學(xué)歷98%。擁有核工業(yè)行業(yè)設(shè)計(jì)、工程造價(jià)、建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評價(jià)、電力工程調(diào)試等一系列甲級資質(zhì)。榮獲中國國家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)、國家工程設(shè)計(jì)特等獎(jiǎng)等609項(xiàng)國家級、國防科工委和省部級榮譽(yù)，以及全國文明單位（3次）、全國五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀（2次）、上海市文明單位（12次）、上海市市長質(zhì)量獎(jiǎng)、首批上海品牌認(rèn)證等稱號。

上海核工院在核電領(lǐng)域的業(yè)績主要包括：獨(dú)立自主研發(fā)設(shè)計(jì)秦山核電站一期；巴基斯坦恰?，敽穗娬?—4號機(jī)組總包設(shè)計(jì)；秦山二期、田灣核電設(shè)備監(jiān)制；與西屋合作開發(fā)準(zhǔn)三代CPWR1000；秦山三期核電站總體設(shè)計(jì)；CNP1000研發(fā)；紅沿河1—4號機(jī)組分包設(shè)計(jì)；承擔(dān)世界首批AP1000三代核電三門海陽四臺機(jī)組的核島工程總承包工作，并參與設(shè)計(jì)。正在開展的設(shè)計(jì)研發(fā)工作包括：重大專項(xiàng)“國和一號”型號研發(fā)、設(shè)計(jì)、設(shè)備研制、試驗(yàn)研究；CAP1700方案設(shè)計(jì)；小堆方案研發(fā)；30萬改進(jìn)型設(shè)計(jì)；四代堆預(yù)研；國內(nèi)28個(gè)機(jī)組技術(shù)服務(wù)與運(yùn)行支持、技術(shù)改造。

從上述業(yè)績可見，上海核工院從秦山核電起步，積累核電設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并將其總結(jié)推廣，再通過第三代核電技術(shù)的引進(jìn)消化工作進(jìn)行突破創(chuàng)新，最終研發(fā)出大型先進(jìn)壓水堆CAP1400第三代核電技術(shù)，積累了核電自主開發(fā)和設(shè)計(jì)的雄厚實(shí)力，以型號開發(fā)為驅(qū)動(dòng)，具備了能夠根據(jù)市場化需求，快速提供核島設(shè)計(jì)方案并評估工程實(shí)施可行性的能力，形成了以概率安全分析等為代表的國際前沿領(lǐng)先學(xué)科，是國內(nèi)核電領(lǐng)域?qū)I(yè)覆蓋全面的核工程研發(fā)和設(shè)計(jì)單位，也是國際一流的核電研究設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。

首先，擁有完善的技術(shù)評估體系，國際領(lǐng)先的創(chuàng)新研發(fā)能力?；谏虾：斯ぴ嚎萍及l(fā)展戰(zhàn)略，建立了以科技發(fā)展與專家委員會、總體技術(shù)部、科研管理部、質(zhì)量安全管理部等為主體的技術(shù)評估體系，跟蹤分析研究國內(nèi)外核電技術(shù)發(fā)展趨勢。現(xiàn)有8大技術(shù)領(lǐng)域、31個(gè)學(xué)科和101個(gè)專業(yè)，是我國目前唯一具有核島全島研發(fā)設(shè)計(jì)能力的核電總體設(shè)計(jì)單位。

第二，立足自主創(chuàng)新，核心技術(shù)必須自己掌握。逐漸完善了CNP300、CNP1000、CAP1000、CAP1400、CAP1700、CAP200L等核心的技術(shù)型號，覆蓋了從大到小、從陸到海的全方位的壓水堆核電機(jī)型，能夠適應(yīng)不同國家和不同市場對核電和核能的需求。此外，還開展四代核電的預(yù)研工作，引領(lǐng)國際核電技術(shù)的發(fā)展潮流。

第三，產(chǎn)學(xué)研用合作，構(gòu)建三代核電產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟。上海核工院牽頭聯(lián)合上海交通大學(xué)、上海電氣核電集團(tuán)共建上海核電工程技術(shù)研究中心，并協(xié)同中科院、中核集團(tuán)、中船重工集團(tuán)下屬單位以及行業(yè)骨干企業(yè)，建設(shè)了19個(gè)聯(lián)合技術(shù)中心（實(shí)驗(yàn)室），為打通理念創(chuàng)新—原始創(chuàng)新—集成創(chuàng)新—技術(shù)應(yīng)用—工程示范—成果批量化產(chǎn)業(yè)化提供平臺，推動(dòng)科技、產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)的深度融合，支撐核電技術(shù)研發(fā)到技術(shù)應(yīng)用再到技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)業(yè)鏈條的完善。

第四，制訂國內(nèi)外行標(biāo)，掌握壓水堆核電技術(shù)發(fā)展的話語權(quán)。上海核工院在核電研發(fā)、設(shè)計(jì)和服務(wù)中全面采用國家核安全導(dǎo)則，通過參與制定我國國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，樹立行業(yè)典范，同時(shí)積極參與國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，美國機(jī)械工程師協(xié)會(ASME)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂，參與IAEA導(dǎo)則和ASME等規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的修訂，通過標(biāo)準(zhǔn)制定和工具開發(fā)，為行業(yè)樹立了標(biāo)桿。

第五，走向國際舞臺，落實(shí)“一帶一路”倡議，打造中國核電的國家名片。上海核工院是技術(shù)出口的先行者，上世紀(jì)90年代，30萬壓水堆核電技術(shù)出口巴基斯坦，被朱镕基總理稱為“南南合作”的典范，是當(dāng)時(shí)我國最大的技術(shù)出口項(xiàng)目。近年來，院不斷總結(jié)我國三代核電自主化實(shí)踐和CAP1400重大專項(xiàng)研發(fā)的成果，積極落實(shí)“一帶一路”倡議，推動(dòng)中國核電走出去戰(zhàn)略的實(shí)施，助力中國標(biāo)準(zhǔn)走向世界，努力打造中國核電的國家名片。

2020年9月28日，在國家電投“國和一號”品牌正式發(fā)布后的當(dāng)天下午，上海核工院舉辦了七二八工程50周年報(bào)告會暨核電自主創(chuàng)新發(fā)展論壇，以“核電自主創(chuàng)新發(fā)展”為主題，致敬我國核電發(fā)展的光輝歷程，暢想我國核能自主創(chuàng)新的遠(yuǎn)大前景。

國家電投集團(tuán)黨組副書記、董事祖斌回顧了50年的核電發(fā)展實(shí)踐，談到三點(diǎn)重要體會，一是黨中央、國務(wù)院的英明決策和堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)，是核電自主化發(fā)展的根本保障；二是我國集中力量辦大事的制度優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)核電自主化發(fā)展的關(guān)鍵因素；三是始終堅(jiān)持以我為主、創(chuàng)新創(chuàng)造，是實(shí)現(xiàn)核電自主化發(fā)展的本質(zhì)特征。祖斌指出，核能未來發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)，需舉全行業(yè)的智慧與力量來應(yīng)對和突破，并提出合力打造中國核電的核心競爭力、協(xié)同推動(dòng)核能綜合利用的水平和速度、一同營造可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)生態(tài)、攜手并肩推動(dòng)中國核電“走出去”等四點(diǎn)倡議。

論壇上還進(jìn)行了國家核電技術(shù)有限公司、上海核安全審評中心、國家電投核能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心的揭牌儀式。國家核電在我國三代核電引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新工作取得成功后，南遷上海，與上海核工院一體化運(yùn)作，打造具有全球競爭力的世界一流核能技術(shù)創(chuàng)新與工程建設(shè)平臺。上海核安全審評中心是我國核與輻射安全技術(shù)支持機(jī)構(gòu)，于2020年1月經(jīng)國家核安全局批復(fù)成立，依托上海核工院開展工作，接受國家核安全局業(yè)務(wù)指導(dǎo)。2019年11月，國家電投正式成立“國家電投核能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心”，以上海核工院為主體和依托，力爭在2025年建成國家級核能技術(shù)創(chuàng)新中心。

據(jù)了解，目前，國家電投正在積極推動(dòng)“國和一號”在南非和土耳其的核電項(xiàng)目中落地。