华龙一号全球首堆商运背后：安全之问、创新之问、未来之问
2021年1月30日，福建福清。
在这里，全球第一台“华龙一号”核电机组——中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行。
这一天，距离2015年5月7日“华龙一号”全球首堆正式开工建设已经过去了2000多个日夜。
6万多台（套）设备、165公里管道、2200公里电缆，上千人的研发设计团队、5300多家设备供货厂家、近20万人先后参与项目建设……这是一座创造性的超级工程，更是一张闪光的国家名片。
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
安全之问
“华龙一号”是我国具有完全自主知识产权的三代核电技术，是当前世界核电市场上接受度最高的三代核电机型之一。“华龙一号”设计寿命60年，反应堆采用177堆芯设计，堆芯设计换料周期18个月，创新采用“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。
对核工业来说，安全走到哪一步，科学才能走到哪一步。安不安全，是核电站建设运营单位和公众最为关注的问题。“华龙一号”自然也不例外。
“‘华龙一号’严格执行了国家安全标准。”中核集团党组书记、董事长余剑锋说，我国现行安全标准是国际上最严、最高、最先进的标准。
可抗震、抗大飞机撞击的“华龙一号”，安全性靠什么实现？
中国工程院院士叶奇蓁在接受记者采访时说，三代核电技术相比二代核电技术更安全，从故障的概率上低了一个量级。“华龙一号”达到了国际上关于三代核电安全的指标。
叶奇蓁指出，“华龙一号”采用177堆芯设计，将堆芯燃料组件数量从157组增加到177组。这不仅仅只是单纯的燃料组件数量的提高，在增加发电能力的同时又提高了运行的安全裕量。
“华龙一号”采取了“能动+非能动”的双重安全系统。
所谓“能动”，即靠电来驱动安全系统，保障核电站运行。如果在极端情况下，核电站断电了，这时“非能动”就能派上用场。
他说，“非能动”就要靠自然力量来驱动安全系统。比如发生火灾时，楼上有一盆水在自然的重力作用下浇下来，就能在没有能源的情况下起到安全保障。
“华龙一号”可以依靠重力、温差和压缩空气等自然力来驱动安全系统，通过蒸发、冷凝、对流、自然循环等自然过程来带走热量。
能动和非能动两者融合，既有“能动”的成熟稳定，也有“非能动”在丧失电源情况下的独特优势。
此外，“华龙一号”还采用了双层安全壳的设计，外层可抵御大飞机的撞击，内层可做到即使堆芯出现问题，放射性物质也不会出来。
如果“华龙一号”遇到福岛核事故那样的极端情况，会怎么样？
余剑锋说，“华龙一号”充分吸取了切尔诺贝利、日本福岛核事故等的经验教训，即使遇到福岛核事故那样的极端自然灾害，地震和海啸叠加发生，“华龙一号”机组也能保证安全，而且还能快速恢复运行，不会发生福岛核事故那样的情况。
创新之问
国内专利716件、国际专利65件、海外商标200余件、软件著作权125项、核心科研报告1500余篇以及海量的科技创新论文……“华龙一号”形成了国内首个完整的核电自主知识产权体系。
同时，“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%。
“我国核电发展的一个灵魂性思想，就是坚定不移走自主创新的道路。”余剑锋说，“对于关键核心技术，我们都一件件进行了突破，没有‘卡脖子’的问题。”
要经历什么样的困难和挑战，才能换回如此充满底气的答案？
说起自主创新，中核集团“华龙一号”总设计师邢继总有说不完的话。
他仍然记得，1990年在大亚湾核电站现场工作时，核电建设所需要的原材料甚至混凝土都是从国外进口的。
“研发完全具有自主知识产权的一个型号，是我们中国核电人的梦想。”邢继坚定地说。
每一项核心技术都是一座需要攻克的山头。
大的不说，就连一个阀门都可能成为“拦路虎”。
阀门，是电站所有的核级设备里数量最多的，“华龙一号”用到的阀门高达1.8万台。这些阀门，小到可以揣进兜里，大到需要用卡车来拉。
阀门虽然看起来不起眼，但对实现核电站复杂的系统功能作用却不小。以往核电站建设中，国外阀门有成熟的运用经验，重要阀门均为国外采购。
“华龙一号”全球首堆是“三新”工程，新技术、新设备、新材料，阀门设计要求上都发生了变化。现有国外成熟的阀门无法满足新系统工况，这要求在短时间内设计制造出能完全符合“华龙一号”性能要求的阀门。
一次次试验、一项项对比……研发设计单位联合国内阀门供货商开展了多项横向科研，实现了所有关键阀门的样机研发、鉴定和产品供货，打破高端阀门国外供货商长期垄断的局面。
从主泵、压力容器到蒸汽发生器，从阀门、电缆到控制柜，从抗震性能提升到抗大飞机撞击设计，这样的创新故事在“华龙一号”身上从不欠缺。
如今，“华龙一号”已形成一套完整的、自主的型号标准体系，涵盖核电厂设计、设备、建设、调试等全生命周期，可有力支撑“华龙一号”批量化建设和“走出去”。
未来之问
一直以来，世界核电行业有一种“首堆必拖”的“魔咒”，“华龙一号”打破了它。
不同于核电机组重复性建设，每一项核电技术的首堆建设要进行很多创新性研究和试验工作。因此，首堆建设工期一般都会很长。
余剑锋说，在全球三代核电首堆建设中，“华龙一号”能够按计划工期高质量完成，在全球核电发展史上是首次。
每一道核级焊缝都要做全面检查，谁焊的、采用工艺、焊接过程等都要记录下来，还要做严格的标准评定。
“华龙一号”这座百万千瓦级核电站有多少道焊缝？每一个焊缝都要进行这样的检查。
5年多时间，近20万人先后参与了“华龙一号”项目的建设……建设者用自己的智慧，创造了核电建设史的奇迹。
然而，总设计师邢继却说：“从‘华龙一号’落地的那一天起，我们就要否定‘华龙’。”
从2015年5月落地福清到2019年10月漳州核电建设，其间开工建设的每台“华龙一号”机组图纸都不一样。
“我们在建设‘华龙一号’第一台机组时就不断将经验反馈到后续项目中，这样越往后开工的机组在安全性和经济性上就能不断进行优化改进，指标也更优。”邢继说。
2020年9月，国家核准了采用“华龙一号”三代核电技术的海南昌江核电二期工程和浙江三澳核电一期工程。目前，“华龙一号”在我国已经开始批量化建设。
“华龙一号”每台机组每年发电近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，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。
在叶奇蓁院士看来，我国提出要做好碳达峰、碳中和工作，能源转型势在必行。核电是低碳能源，应该跟风电、太阳能发电等结合起来，为碳减排作出贡献。
余剑锋表示，核工业的发展不仅要解决能源问题，未来也会为医疗、农业、制造业等带来一些革命性的变化。核能，未来有更大可能！
