“華龍一號”是走向世界的中國名片

李曼

小小一粒原子核，卻蘊藏著巨大的能量，利用好了是造福人類的希望之光，用不好就會成為行走在人間的惡魔。

9月4日，“華龍一號”全球首堆中核集團福清核電5號機組開始進行首爐核燃料裝載，展示著我國的核電技術如火如荼的新進程。

上世紀50年代，蘇聯就建立了第一座裝機容量為 5兆瓦（電）的奧布寧斯克核電站。1991年，全世界近30個國家和地區建成的核電機組有423套。此時我國核電工程才剛剛啟程，各方面技術都相對落后，處處受制于人，直至“華龍一號”的橫空出世，才改變了局面。“華龍一號”百萬千瓦級壓水堆核電技術是由我國自主研發的三代核電技術，也是當今世界核電領域最為先進的核電技術之一，與高鐵齊名，一起被稱為走向世界的中國名片。

安全問題是核電站的立足之本，“華龍一號”有三大法寶佐之成龍。

獨一無二的“177堆芯”設計

“177堆芯”是“華龍一號”的一大核心技術，世界上的核電站大多采用“121堆芯”與“157堆芯”技術，“華龍一號”的研發團隊在此基礎上沿承了前輩們提出的“177堆芯”設計，也是中國核反應堆獨有的中國芯。這樣的設計變化可以將核電組的發電功率提高5%到10%，不僅降低了堆芯的密度，還增加了堆芯的安全裕量。

“177堆芯”由177組燃料組件組成，每個組件呈17×17方形排列，包含264根燃料棒，24根可放置控制棒、可燃毒物棒或中子源的導向管，還有1根測量管。燃料芯塊的外圍包裹著鋯合金包殼，可以將核裂變產生的放射性物質有效的密封在其中，并且每一根材料要按照預先設定好的位置逐個放入固定架之中，每個位置都是經過嚴密的考量得來，十分講究。

固體可燃毒物的加入，不僅可以展平功率分布，而且可以降低堆芯硼濃度以確保慢化劑溫度系數為負，這樣一來，精心排兵布陣后的堆芯就具備負反饋效應。堆芯還配置了測量系統，對于堆芯的功率分布實施在線連續監測，為“華龍一號”反應堆提供較好的運行機動性，滿足電網日益增長的負荷變化需求。

另外，堆芯采用了低泄漏裝載模式，可以減少中子的泄漏，從而提高核電的經濟性。

能動與非能動安全系統

“華龍一號”的另一個核心特征就是采用了能動與非能動安全系統，其中包括四套設施，高效可靠，能夠保障72小時內不需要外部的干預也能確保反應堆的安全。

第一套，輔助給水系統和非能動二次側余熱導出系統。輔助給水系統的主要功能是正常給水系統的備用方案，在給水系統無法正常工作時，輔助給水系統會向蒸汽發生器供水。

蒸汽發生器是核電的關鍵設備，就像是核反應堆的肺部，堆芯產生的高溫高放射性水留在發生器內部，并且散發熱量將外部的水加熱變為蒸汽，進而完成發電。“華龍一號”的蒸汽發生器由我國自主設計研發而成，是中國核電制造實力的生動體現。“5號機組蒸汽發生器研發僅用時27個月，這在國際核電制造領域是前所未有的國際速度。”福清核電5號機組調試協調工程師宋雨蒙說。

非能動二次側余熱導出系統用于發生全廠失電且輔助給水系統汽動泵失效情況下，通過蒸汽發生器導出堆芯余熱和反應堆冷卻劑系統設備儲熱，可在72 小時內將反應堆維持在安全狀態。

第二套，安全殼噴淋系統和非能動安全殼熱量導出系統。安全殼噴淋系統用于回路失去冷卻劑或蒸汽管道破裂情況下，使安全殼的溫度和壓力能夠保持在可承受的值。非能動安全殼熱量導出系統是連接在安全殼內的換熱器與安全殼外的換熱水箱，可在事故之后保證排除安全殼內的水汽混合物。

第三套，能動和非能動的堆腔注水系統。堆腔注水系統用于在嚴重事故情況下防止壓力容器下封頭熔穿，避免放射性物質泄漏，能動部分接有應急冷卻水口;非能動部分可以通過蒸發換熱方式冷卻壓力容器。

第四套，能動和非能動的安注系統。安注功能由2臺中壓安注泵和2臺低壓安注泵實現，中壓安注泵與低壓安注泵獨立，不需低壓安注泵進行增壓。在非能動功能上，設置3臺中壓安注箱，用于在事故后以非能動方式快速向堆芯注入大量含硼水，防止堆芯裸露，以保證堆芯的完整性。

雙層安全殼實現金剛不壞之身

核能源是一種低成本，高效率，不污染大氣的新能源，然而俄羅斯的切爾諾貝利事件、日本的福島事件，使得核電站的建設一度被詬病，許多人認為核能開發弊大于利，一時間核能源開發的腳步緩慢下來。隨著石油、煤炭等自然資源的大量消耗，我們的生態環境已經千瘡百孔，核能源的開發必然要提上日程。在保障安全開發的前提下，核能源依舊是未來最有希望代替石化燃料的新型發電資源。

“華龍一號”的總設計師邢繼說：“在核電站建設投資上，一半的投資不是用來發電，而是用來保證核能安全。”

“177堆芯”技術，能動與非能動系統的應用都在為安全保駕護航，可是僅憑這兩點還不夠。日本的福島核電站采用了安全殼的防護，但依舊逃不過天災的迫害，地震與海嘯的雙重打擊。對此，研究團隊經過不斷的實驗與改造，為“華龍一號”反應堆打造了雙層安全殼，穿上了牢不可破的金剛鎧甲。

211個小時，歷經9天的時間，通過預試驗、升壓、聽音檢查、13個試驗壓力平臺、強度試驗、泄漏率試驗、驗證試驗、降壓八項考核，雙層安全殼順利完成安全性測試，并且一次性成功。

雙層安全殼就灌注在核反應堆的外圍，實現了兩層防護關卡，采用的鋼筋強度為四級鋼，內層保護反應堆，厚度為1.3米，并且有良好的封閉性，即使反應堆發生意外事故也能確保放射性物質不會外漏;外層更是堅不可摧，厚度達到1.5米至1.8米，能抵抗龍卷風、海嘯、地震等自然災害，甚至能抵抗住飛機的撞擊。

“華龍一號” 凝聚著幾代核工業人的夙愿，一共獲得了700余項專利和120余項軟件著作權。目前，中核集團海內外共有6臺“華龍一號”核電站在建，真正實現讓中國核電技術走出國門，并且成為國際舞臺上的一張絢麗名片。

（圖片來源：圖蟲，張殿元攝）