逐夢前行，鋪設“華龍一號”成“龍”之路

1996年，“177堆芯”提出，“華龍一號”“破土而生”。

2019年，中華人民共和國成立70周年國慶閱兵儀式上，“華龍一號”模型登上四川彩車從天安門前駛過。

2022年，“華龍一號”示范工程全面建成投運。

“華龍一號”是我國完全自主知識產權的三代先進核電技術，其核心——反應堆及一回路系統由中國核動力研究設計院研發設計，是核動力院在核電領域的一項重要科研成果，“華龍一號”創新性地采用了“177堆芯”和能動+非能動安全技術，其技術指標和安全指標達到了國際三代核電技術的先進水平。

26年，核動力院始終踐行“強核報國 創新奉獻”的新時代核工業精神和“自強自立、求真務實、創新協同、拼搏奉獻”的“〇九”精神，披荊斬棘、日夜奮戰，成功讓中國擁有了真正意義上的自主三代核電。

一路走來，核動力院在“華龍一號”研發、設計、試驗、建設過程中斬獲多項重大國家級獎項，《協同創新模式下“華龍一號”反應堆研發管理》獲評第七屆中國管理科學獎;以核動力院為專利權人、吳琳為第一發明人的“華龍一號”核心發明專利《基于177堆芯的能動加非能動核蒸汽供應系統及其核電站》榮獲第二十二屆中國專利金獎等;累計申請了國內專利270余件，國際專利30件。

“華龍一號”是當之無愧的“國之重器”。

源起、從第一度核電走來

在毛主席“核潛艇，一萬年也要搞出來”的偉大號召下，1965年，在四川的一處深山中，九〇九基地悄然建立，拉開了中國核動力事業發展的序幕。1970年8月30日，中國第一代核潛艇陸上模式堆達到滿功率運行，同時，也發出了中國大陸第一度核電。

在第一代核潛艇陸上模式堆的基礎上，中國核動力事業穩步向前發展，改革開放后，國家開始發展核電。

20世紀90年代初，我國自行設計、建造和運行管理的第一座30萬千瓦壓水堆核電站——秦山核電站投入運營。

彼時的中國核電人都在思考一個問題——“什么時候中國能擁有自己的百萬千瓦核電機組?” 中國第三代核電技術的起源便要從此時說起。 1996年，秦山二期設計任務完成，現場順利開工。核動力院時任院長張森如召集了10多位年輕的技術骨干從成都回到了中國第一代核潛艇研發基地——寂靜的九〇九基地，對中國自主的百萬千瓦核電技術開展封閉式研討。參加此次研討的主要是反應堆物理、熱工水力、核燃料等專業的年輕骨干，他們大多數經歷了秦山二期設計任務的錘煉，既有專業功底，又有工程經驗。

20多年前的成都，一到冬天枯水期，到處限電，城市里到處黑壓壓一片。當時的核動力人著眼于滿足國家電力需求、能源結構調整和核電發展的需要，認為核電發展下去最終還是要走自己的路。

這次討論決定了中國核電自主化的技術方向，為“華龍一號”的成功建成播下了希望的“種子”。

隨后，經過一系列頭腦風暴，討論、計算、驗證……最終確定了“177堆芯”設計、更大尺寸的壓力容器等重要技術參數，形成了CNP1000技術方案，也就是“華龍一號”的雛形。

如今，“華龍一號”示范工程全面建成，也就意味著，這個大膽的設想，成功了!

克難、“華龍一號”涅槃重生

事實上，彼時提出的“177堆芯”百萬千瓦核電技術方案，嚴格來說，還只是比較粗淺的“紙上談兵”，不能算第三代核電技術。要想成為真正的第三代核電技術，還需要更精細的論證和試驗。為此，核動力院開始了CNP1000方案的進一步細化和推廣之路。

但由于技術基礎相對薄弱、國外核電競爭等因素，中國人自己研發出來的百萬千瓦核電技術CNP1000遲遲不能落地。

2009年，距離“177堆芯”最早提出已經有10多年時間，全球核電技術不斷發展，在吸收這些新技術的基礎上，CNP1000變更為CP1000，即中國壓水堆。

2010年底，中國核能行業協會組織全國專家審查CP1000方案，與會專家認為，CP1000解決了中國自主百萬千瓦核電技術從無到有的問題，是一項重大突破。審查會后，核動力院CP1000團隊一鼓作氣，繼續深化技術方案，到2011年初，完成了初步設計和初步安全分析報告。

2011年2月28日~3月1日，是CP1000項目落地前的最后一次例行審查會。會上，CP1000再次獲得專家們的高度肯定。

項目終于可以開工建設了。 2011年3月8日，福清現場，10多臺挖掘機就位，轟隆隆地在現場挖地基。歷經17年，中國核電技術從“跟跑”到“并跑”，“177堆芯”的設想終于要實現了。然而，誰都沒有想到，僅3天之后，日本福島核事故給項目建設按下了“暫停鍵”。

福島核事故后，國家緊急叫停了核電項目的審批，所有已開工的項目停工進行安全檢查，已批準但尚未正式開工的不再開工。代表中國自主核電發展最高水平的CP1000項目——福清5、6號機組，被打上了“不再開工”的標簽。

怎么辦?就此放棄?所有核電人都不甘心。 在經過一年多焦灼的等待和辛苦的奔走后，終于迎來了曙光——國務院確定“按照全球最高安全要求新建核電項目，新建核電機組必須符合三代安全標準”。

2011年6月，中核集團召集院士專家“會診”。按照“國四條”的要求，啟動核電技術重點科技專項，重新布局核電技術研發，重新開展頂層設計。

這給核動力院也吃了一顆“定心丸”。經過兩個月的論證，最終確定了以ACP1000作為新的型號。“A”就是“advanced”先進的意思，在CP1000的基礎上，增加了最先進、要求最嚴苛的多項安全措施，這就是中國先進百萬千瓦壓水堆核電機組的代號，也就是今天的“華龍一號”。

創新、鑄就國之重器

在中核集團的大力支持下，核動力院凝聚骨干力量成立了ACP1000項目部，開始了“三代核電(ACP1000)反應堆及一回路系統研制”項目艱苦的技術攻關之路。

“華龍一號”之所以成為三代核電，相較于二代和“二代+”核電必有創新之處。這其中最重要的創新之一就是“177堆芯”。在國外通用的157根燃料組件的基礎上，每個象限增加5根燃料組件，4個象限共增加20根組件，形成“177堆芯”的創新設計。就好像是將原來157格的棋盤格擴大了20格。

這個創新看似簡單，其實卻很復雜。在充分考慮熱量傳遞、燃料富集度等組件之間相互制約的因素后，還要提升堆芯性能，這并不是一件容易的事情。這一創新使得堆芯換料周期由通常的12個月延長至18個月，將核電廠可利用率提高至90%以上。

同時，三代核電還必須滿足最高標準的安全要求，安全是核工業的生命線。

為了達到全球最高安全要求，核動力院開創性地提出了“能動與非能動相結合”的安全設計理念。所謂“能動”，即靠電來驅動安全系統，保障核電站運行，但如果在極端情況下，即超設計基準事故的情況下，核電站斷電了，這時“非能動”就能派上用場，依靠重力、溫差和壓縮空氣等自然力來驅動安全系統，通過蒸發、冷凝、對流、自然循環等自然過程來帶走熱量。當時國內關于非能動系統的設計完全沒有參考，國外又嚴防死守，進行技術封鎖，只能靠核動力院的科研人員自己摸索前進，最終，在兩年時間內成功研發出了非能動二次側余熱排除系統、非能動安全殼熱量導出系統和能動與非能動相結合的堆腔注水冷卻系統為代表的非能動安全系統。

除了要滿足最高安全標準，在三代核電研發過程中，關鍵設備的技術攻關也尤為重要。設備國產化、軟件自主化的實現經歷了一段非常艱難的時期。

其中，最難攻關的關鍵設備之一就是蒸汽發生器。蒸汽發生器是核電站不可或缺的主要設備之一，被稱為“核電站之肺”。蒸汽發生器結構復雜，內部零件超過一萬個，價格昂貴，動輒上億元人民幣。以往大型核電站的蒸汽發生器的設計技術及知識產權掌握在國際上少數幾家設計公司手中，且長期封鎖技術。為了解決這一“瓶頸”問題，核動力院開始了蒸汽發生器的技術攻關。“當時決定進行自主研發的時候，條件很艱苦，沒有經費，院自己籌，沒有試驗設施，院自己建。我們第一個大型試驗裝置就建在河南南陽油田里，借他們的高溫高壓蒸汽做試驗。當時是冬天，河南下著大雪，我們團隊就租了一個集裝箱當宿舍，住在油田旁邊方便做試驗。”“華龍一號”蒸汽發生器設計總師張富源表示。僅僅27個月后，用于“華龍一號”的第三代核電ZH-65型蒸汽發生器問世，相比之下，美國、法國制造首臺三代核電蒸汽發生器的時間用了將近40個月。與此同時，與國外三代核電蒸汽發生器相比，ZH-65型蒸汽發生器產生的蒸汽壓力更高、蒸汽濕度更低、經濟性更好。

蒸汽發生器研制只是一個縮影，不再被“卡脖子”的故事在“華龍一號”上比比皆是。

在軟件自主化方面，核動力院也投入了大量精力。2015年，我國首套自主核電軟件包和一體化軟件集成平臺NESTOR在北京正式發布，發布的數十個軟件，已成功應用于核電站工程設計和運行管理。NESTOR的“問世”對我國核電發展具有重要意義。

除此之外，還有反應堆壓力容器、堆內構建、控制棒驅動機構等關鍵設備都實現了“中國造”。

2013年底，核動力院原定的“華龍一號”科研項目基本完成，僅用了兩年多一點的時間。

有心人，終不負。2015年5月5日，國家核安全局頒發福清核電廠5號機組建造許可證，2015年5月7日，5號機組澆灌第一罐混凝土(FCD)，“華龍一號”全球首堆終于落地生根。從FCD到正式商運，“華龍一號”首堆建設雖然只用了短短5年的時間，但是為了讓我國擁有真正意義上的自主三代核電，核動力院卻辛苦奮戰了近30年，攻克了一系列技術難題，打造了一批先進核電產品，提升了我國完整核電裝備供應能力，創建了一套中國自主標準體系，踏出了一條自主化核電發展的成功之路。

如今，“華龍一號”批量化建設正在如火如荼地推進中，第四代核電攻關成果也已達到國際先進水平……

滄海橫流，方顯英雄本色。“華龍一號”的成功并不是終點，而是中國自主科技品牌崛起的一個里程碑。