“國和一號”：樹三代核電自主創(chuàng)新標桿

　　風雨十二載，“國和一號”通過產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新，成功打破多項材料及設(shè)備制造技術(shù)壟斷，關(guān)鍵設(shè)備材料全部實現(xiàn)自主化設(shè)計和國產(chǎn)化制造，性能達到國際領(lǐng)先水平。我國三代核電自主創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)體系的建成，標志著我國核電技術(shù)實現(xiàn)了從“二代”到“三代”的跨越，已具備先進核電自主化、批量化、規(guī)模化建設(shè)能力。

　　◎?qū)嵙曈浾?孫 瑜 本報記者 陳 瑜

　　2月28日，“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟成立大會暨首屆會員大會在上海舉行。

　　在“國和一號”示范工程按計劃穩(wěn)步推進的同時，“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟的成立，被視為進一步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈自立自強、自主可控的重要舉措。

　　“國和一號”是我國在引進消化吸收三代非能動壓水堆核電技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站國家科技重大專項開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型先進壓水堆核電型號。

　　2008年，“國和一號”（又名CAP1400）研發(fā)工作正式啟動。歷時12年，國家電力投資集團有限公司作為牽頭單位，組織全國600多家單位、31000余名技術(shù)人員參與，累計形成知識產(chǎn)權(quán)成果超7611項，建成了我國三代核電自主創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)體系，標志著我國核電技術(shù)實現(xiàn)了從“二代”到“三代”的跨越，具備先進核電自主化、批量化、規(guī)模化建設(shè)能力。

　　傳承“國之光榮”的三代核電

　　1970年春節(jié)前，上海市領(lǐng)導向中央?yún)R報工作時，道出了當時上海面臨的嚴峻形勢：多家工廠由于缺電輪流停產(chǎn)。2月初，周恩來總理做出指示：從長遠來看，要解決上海和華東地區(qū)用電問題，要靠核電。

　　核電，是利用原子核內(nèi)部蘊藏的能量產(chǎn)生電能。一顆原子核，直徑只有一根頭發(fā)絲的一億分之一，卻蘊藏著驚人能量。1千克的鈾235裂變以后產(chǎn)生的能量，大致相當于2700噸標準煤充分燃燒釋放的熱量。

　　1970年2月8日，上海市組織傳達了周總理關(guān)于建設(shè)核電的指示精神并研究了落實措施，我國第一座核電站工程由此得名“728工程”。

　　從“728工程”開始，我國核電已經(jīng)走過了50多年的奮進創(chuàng)新之路。

　　“第一代核電技術(shù)主要是以實驗研究堆為主。第二代核電技術(shù)主要發(fā)展階段是20世紀60年代初到1979年以前，該階段技術(shù)建成的核電稱為二代。”國家電力投資集團有限公司核能總工程師、“國和一號”總設(shè)計師鄭明光說，“美國三里島核事故發(fā)生后，全球?qū)穗姲踩恼J識進一步提升，先進核電國家針對核電設(shè)計、運行安全等方面進行了充分認識與分析評估，提出了一系列改進、增強安全性的措施，三代核電技術(shù)應(yīng)運而生。”

　　十余載打造大國重器

　　然而首先擺在面前的，就是一個看似難以逾越的障礙——根據(jù)外方的合作協(xié)議，只有電功率超過135萬千瓦，我國才能擁有三代非能動核電的自主知識產(chǎn)權(quán)。

　　“135萬千瓦，對非能動安全、主要設(shè)備來說是個‘大門檻’。不掌握核心技術(shù)，這個‘大門檻’就過不去。”鄭明光說。

　　以鄭明光為代表的技術(shù)團隊，對“國和一號”頂層設(shè)計方案進行了全局性的創(chuàng)新，包括增加鋼制安全殼的直徑和厚度以擴大核島空間，重新設(shè)計研制反應(yīng)堆冷卻劑泵、蒸汽發(fā)生器、爆破閥和汽輪發(fā)電機，大幅度優(yōu)化主泵流量、主管道流通截面等，實現(xiàn)型號總體安全經(jīng)濟性能和效率的全面提升。

　　一組數(shù)據(jù)能直觀反映“國和一號”緣何是名副其實的“國之重器”：單臺機組中，超過100噸的設(shè)備、模塊有30件左右，最大的模塊體積有5000多立方米，重達1400多噸；安全殼是個直徑40多米，高70多米的“大膠囊”，用5厘米厚左右的鋼板制成，每平方米可承受40噸以上的壓力；蒸汽發(fā)生器里面有1萬多根用于熱交換的U型管，總長超過300公里……

　　科研人員為此付出了艱辛努力。

　　晚上10時許，上海核工院的辦公樓里響起了悠揚的薩克斯音樂《回家》，工程設(shè)備所機械設(shè)備設(shè)計工程師陳宇清在電腦前置若罔聞，仍在細心地比對技術(shù)文件和圖紙。

　　熟悉的夜晚，熟悉的音樂，熟悉的加班。

　　2015年，陳宇清承擔起“國和一號”控制棒驅(qū)動線試驗的技術(shù)攻關(guān)任務(wù)。為保證試驗的準確性，任何外界，包括附近行駛車輛的干擾都要盡量避免。陳宇清帶頭從晚上8點鐘開始做試驗，直到凌晨3點鐘結(jié)束。

　　看凌晨4點的上海，成了陳宇清的常態(tài)。他連續(xù)在試驗臺架處駐守了一個多月，最終圓滿完成任務(wù)，為三代核電控制棒驅(qū)動機構(gòu)自主設(shè)計奠定了堅實基礎(chǔ)。

　　2016年2月，“國和一號”通過國內(nèi)聯(lián)合安全審評。同年4月，“國和一號”通過國際原子能機構(gòu)通用安全審評，獲得國際認可。

　　類似的奮斗圖景，在“國和一號”科技攻關(guān)歷程中，發(fā)生了太多回。無數(shù)個“陳宇清”毫無怨言地付出了青春與熱血。

　　為實現(xiàn)核電軟件自主化，國家電投中央研究院核電軟件中心和上海核工院組建的聯(lián)合團隊歷經(jīng)十余載攻關(guān)，發(fā)布我國首套完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核電廠核設(shè)計與安全分析軟件COSINE工程測試版，得到行業(yè)普遍認可。

　　設(shè)備設(shè)計出來后卻找不到能生產(chǎn)的廠家，也是一道大難題。其中，蒸汽發(fā)生器690U型管的研發(fā)生產(chǎn)就格外艱難。項目組最早想去國外采購，多次嘗試未果，干脆橫下心來自己做。一家能生產(chǎn)還不夠，要幾家都能做才行。

　　“每一種設(shè)備、材料的技術(shù)開發(fā)，都布局2至5家有競爭力與積極性的單位參與研制，我們從設(shè)計技術(shù)到制造技術(shù)與工藝來回多次迭代，引入競爭機制，用市場化的手段來推動相應(yīng)的技術(shù)競爭，激發(fā)創(chuàng)新活力。”鄭明光告訴科技日報記者。

　　共同成長打造自主創(chuàng)新體系

　　柴多火旺，力眾海移。

　　一重、二重、沈鼓、哈電、上海電氣、東方電氣、中船重工、中航工業(yè)、寶鋼、鞍鋼……一大批身經(jīng)百戰(zhàn)的老牌“國家隊”選手，和上上電纜、寧波天生等民企加入進來，錨定100%國產(chǎn)化，扛起重任。

　　通過產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新，“國和一號”成功打破多項材料及設(shè)備制造技術(shù)壟斷，主泵、爆破閥、反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆本體及一體化堆頂組件、大鍛件、核級鋯材、690U型管等關(guān)鍵設(shè)備材料全部實現(xiàn)自主化設(shè)計和國產(chǎn)化制造，性能達到國際領(lǐng)先水平。

　　全球最大功率的蒸汽發(fā)生器、全球最大規(guī)格的爆破閥……一個個用“全球之最”來形容的高精尖設(shè)備，被烙上“中國印”、蓋上“中國籍”。

　　通過設(shè)計工作牽引制造企業(yè)能力提升，又通過制造過程的經(jīng)驗反饋反哺設(shè)計水平提高，在相互作用、共同成長中，“國和一號”建成了先進的三代核電自主創(chuàng)新體系和產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)體系。鄭明光表示，到2023年，“國和一號”將全面實現(xiàn)100%設(shè)備國產(chǎn)化能力，到2025年，建成“技術(shù)上最先進最安全、裝備上完全自主可控、經(jīng)濟上有顯著競爭優(yōu)勢”的三代核電產(chǎn)業(yè)鏈。