界面新聞記者 ｜ 戴晶晶

“進行原子核裂變反應的這部分建筑叫做核島，另一邊是發電的常規島。”

伴隨著上海核工院工作人員的介紹，一個精密規整的核電站模型展現在眼前：右側建筑呈立式狀半圓柱形，底部是高聳直立的核反應堆壓力容器和蒸汽發生器，鋼穹頂上方放置著一個巨大的水箱；左側建筑內部管道如同血管般蜿蜒，源源不斷地輸送蒸汽，以驅動汽輪機發電。

這正是中國自主設計的大功率核電機組“國和一號”的1:60模型，在日前上海舉辦的“2023中國品牌日”活動上亮相。

“國和一號”即CAP1400壓水堆技術，是中國在引進、消化吸收第三代先進核電AP1000非能動技術的基礎上，通過再創新形成的具有完全自主知識產權的第三代核電型號。

2020年9月28日，國家電投正式發布“國和一號”，標志著該技術終于完成研發。國家電投也由此掌握了第三代非能動核電技術。

第三代核電是當今世界核電發展的主流技術。中國目前主要在發展的三代核電技術包括歐洲壓水反應堆（EPR）、美國西屋AP1000、俄羅斯改進VVER，以及“華龍一號”和“國和一號”，后兩者中國擁有自主知識產權。

作為全球最大的非能動壓水堆核電站，“國和一號”單機組輸出功率約1500兆瓦，年發電量可以滿足超過2200萬居民的年用電需求。在山東省威海市榮成石島灣核電站，“國和一號”示范工程一期兩臺機組的建設工作正在推進中。

關鍵的非能動技術

“國和一號”的研發工作歷經了12年。

2008年2月，國務院第209次常務會議上通過重大專項總體實施方案，將CAP1400的研發和示范工程建設列為國家科技重大專項的重點任務。“國和一號”的研發工作自此正式啟動。

2014年1月，該技術初步設計通過國家能源局評審；2016年2月，通過國內聯合安全審評；2016年4月，通過國際原子能機構通用安全審評，獲得國際認可；2020年9月正式對外發布。

區別于中國完全自主設計研發的核電技術“華龍一號”，“國和一號”核島擁有一頂顯眼的“帽子”。這實際上是一個裝著3000多噸冷卻水的超大水箱，是AP1000非能動核安全設計理念的關鍵環節之一。

所謂“非能動”，是利用可靠的自然界規律及物理特性來設計不依賴外部動力的系統，在事故工況下不依靠電能等外部動力即可保證核電廠安全。

“國和一號”總設計師鄭明光曾表示，先進三代核電消除了大規模放射性釋放的可能性，排除了核電風險對環境與公眾的放射性危害。

“國和一號”在AP1000的非能動系統基礎上，設計了基準事故下全部核電廠安全功能，包括控制棒自動下落中斷鏈式反應、注水冷卻和帶走堆芯余熱，以及雙層安全殼包容放射性物質等多重保障。

一旦事故發生，最頂端水箱中的冷卻水會在重力作用下下流，冷卻安全殼，從而保證安全殼不超壓并迅速降壓。內層鋼制安全殼同時作為熱交換的表面，將安全殼內部的熱量發散到大氣中。

“外層鋼筋混凝土屏蔽廠房厚度達到1.1米，可以有效抗擊如臺風或海嘯這樣的外部侵害。”上海核工院的工作人員對界面新聞表示，這甚至也可以抵抗類似波音737飛機的撞擊。

上海核工院始建于1970年2月8日，前身為“七二八工程設計研究設計院院”，主營核電研發、設計和工程建設管理服務等，由國家電投控股。

據上述工作人員介紹，在電廠斷電狀況下，“國和一號”反應堆能在事故發生72小時內無須人工干預自動保證安全。

由于采用了完全非能動設計理念，“國和一號”做了許多“減法”，相比傳統電廠整體閥門減少50%、管道減少80%，電纜減少70%。

此外，為了消除因軸封失效導致失水事故的可能性，“國和一號”示范工程采用了無軸封主泵，即濕澆組主泵與屏蔽主泵兩條技術路線，分別應用于1號機組與2號機組。

主泵是核反應系統中的轉動設備，提供反應堆冷卻劑的循環驅動力，是核電站正常功率運行時的動力保障，又被稱為核電站的“心臟”。

“‘國和一號’采用的是全密封的泵，是完全內生的動力來源，不需要外部再加電機驅動。”負責研發濕澆組主泵的上海電氣凱士比核電泵閥有限公司總經理助理金樂告訴界面新聞，由于泵的所有轉動部件都在壓力邊界范圍之內，所以安全性能會有一個數量級的提升。

國產化能力將達100%

“‘國和一號’的蒸發器是目前全球壓水堆中最大的，高度約25米，U型管數量12600余根，重量達到800余噸。”上海電氣核電技術部副部長和廣慶對包括界面新聞在內的記者描述道，這是一個非常精密、大型且復雜的設備。

蒸汽發生器是核島內的主設備之一，為核電站一二回路的邊界，作用是將堆芯產生的熱量傳遞給二次側，產生的蒸汽經干燥后推動汽輪發電機發電，被稱為“核電之肺”。

和廣慶表示，該臺蒸發器研制過程中共攻克關鍵制造及檢測技術38項，幾乎達到100%的國產化率。其中如管板深孔加工的???難度比AP1000的場景下提高10%，比“華龍一號”等三代核電堆型提高50%。

從“肺”，到“心臟”主泵，再到堆芯的燃料組件、大鍛件、690U型管，在十余年的研發攻關后，“國和一號”當前整體國產化能力已達90%以上。

2月28日，由國家電投主辦的“國和一號”產業鏈聯盟成立，聲明在2023年，全面實現100%設備國產化能力。

到2025年，建成“技術上最先進最安全、裝備上完全自主可控、經濟上有顯著競爭優勢”的三代核電產業鏈，支撐“國和一號”和非能動系列型號健康可持續發展。

設備國產化能力的提升能夠解決設備交付風險方面的問題，也能有效降本。

寶銀特種鋼管有限公司副總經理吳青松也告訴界面新聞，過去二代核電時期，690U型傳熱管技術被日本和法國等國際企業壟斷，中國進口價格達到220萬元/噸。

“國產化后，目前寶銀的三代U型傳熱管銷售價為60萬-80萬元/噸，僅為二代時期進口價的三分之一。”吳青松說。

在形成國內核電堅實的產業鏈后，包括“國和一號”在內的核電站批量化建設有望提速。

上海核工院資料顯示，“國和一號”采用標準化設計、工廠化預制、模塊化建造、開頂法施工、集成式供應等，批量化建造后，核電項目建造周期可至56個月。