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——祝賀“華龍一號”全球首堆正式商運

○文 閔

繼2020 年9 月28 日，標志我國三代核電自主化成果的“國和一號”正式發布之后，2021 年1 月30 日，我國核電領域又迎來最新進展——全球第一臺“華龍一號”三代核電機組的福清核電5 號機組投入商業運行。這標志著我國打破了國外核電技術的壟斷，成為擁有獨立自主三代核電技術知識產權的國家。

什么是核電？

金山銀山不如青山綠水，綠水青山就是金山銀山。這兩句話生動闡釋了21 世紀人們對經濟與生態之間關系的認識與選擇。隨著人類社會發展進程的加快，從利用太陽能、木柴，到煤、石油、天然氣等化石能源，我們對能源的利用也在不斷變化。人口快速增加以及人們生活水平的提升，對能源的需求也大幅增加，進而引發能源危機及環境惡化等系列問題，依賴現有的化石能源已不足以支撐全球經濟的飛速發展。在尋找替代能源的過程中，人們開始越來越重視核能。

核能發電就是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發電。它與火力發電極其相似，均是熱能、機械能、電能之間的能量轉換過程。不同之處主要是熱源部分，核能發電以核反應堆及蒸汽發生器代替火力發電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能，利用核分裂連鎖反應所產生的熱，將水加熱至高溫高壓，進而轉化為電能。作為保障能源安全和應對氣候變化的重要途徑，安全、和平利用核能事業如同普羅米修斯帶到人間的火種，為人類發展點燃了希望之火，拓展了美好前景。

1951 年8 月，美國原子能委員會在愛達荷州進行了世界上第一次核能發電實驗并獲得成功。1954 年，蘇聯建成了世界上第一座實驗核電站，發電功率5000kW。伴隨著核濃縮技術的發展，到1966 年，核能發電的成本已低于火力發電的成本，核能發電真正邁入實用階段。20 世紀80 年代，因化石能源短缺日益突出，核能發電的進展更快了，我國也于此期開始興建核電站。自2006 年起，我國開始實施三代核電自主化戰略。

核電的優缺點

世界上任何一個事物都有兩面性，有優點就一定會有缺點，核能發電也不例外。它在經濟、有效緩解能源危機、保護環境等方面有顯著優勢，但也有技術、安全等方面的風險。

我們先來看看核能發電的優點。第一，資源豐富。地球上核燃料資源豐富，僅鈾的已知儲量就約為417 萬噸。如果我們掌握了核聚變反應技術，使用海水作燃料，則更是取之不盡，用之不竭。第二，經濟高效。核燃料體積小但能量很大，1000 克鈾釋放的能量相當于2400 噸標準煤釋放的能量。和傳統發電相比，核能發電的成本便宜許多。第三，相對環保。核電站設置了層層屏障，基本上不排放污染環境的物質，放射性污染也比燒煤發電站少得多。據統計，核電站正常運行的時候，一年給居民帶來的放射性影響，還不到一次X 光透視所受的劑量。核能發電不會產生加重地球溫室效應的二氧化碳。

雖然核能發電有如上種種優點，但截至目前為止，世界上只有少數國家利用核電，為什么？第一，科技關。實現核能發電需要克服重重科技難關，包括如何實現安全可控核反應，核反應后的放射性廢料如何安全處理，如何有效保障工作人員及密切接觸者的安全等。第二，安全關。從第一座核電站建成以來，全世界投入運行的核電站達400 多座，30 多年來基本上是安全正常的。但1979 年美國三里島壓水堆核電站事故和1986 年蘇聯切爾諾貝利石墨沸水堆核電站事故，以及最近的日本福島核電站事故都留下慘痛的記憶。隨著壓水堆的進一步改進，核電站會變得更加安全。第三，政治關。發展核技術及興建核電站較易引發政治歧見與紛爭。第四，熱污染。核能發電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環境里，故核能發電廠的熱污染較嚴重。第五，財務風險高。核能發電廠投資成本太大，財務風險較高。

走向自主創新的中國核電

上世紀90 年代，我國在建設大亞灣核電站時，幾乎所有的技術都是從國外引進，核電建設所需的原材料甚至混凝土都是從國外進口。經過這三十年來相關領域、行業的科研、技術等人員的共同努力，我國終于打破了國外核電技術的壟斷，形成了自主、完整的核電知識產權體系，躋身世界前列。

“我國核電發展的一個靈魂性思想，就是堅定不移走自主創新的道路。”中核集團黨組書記、董事長余劍鋒說，“對于關鍵核心技術，我們都一件件進行了突破，沒有‘卡脖子’的問題。”

2021 年1 月30 日，在福建福清，全球第一臺“華龍一號”核電機組——中核集團福建福清核電5 號機組投入商業運行。根據中國核電公告，福清核電5 號機組額定容量116.1 萬千瓦。投運后，公司控股在運核電機組數增至23 臺，控股在運機組裝機容量由2023.0 萬千瓦增至2139.1 萬千瓦。這是我國推動綠色低碳發展，助力國內國際雙循環新發展格局征程中的具有里程碑意義的重大事件，將會大幅提升中國核電的行業競爭力。

2015 年5 月7 日是“華龍一號”全球首堆正式開工建設的日子。在之后的兩千多個日夜里，上千人的研發設計團隊、5300 多家設備供貨廠家、近20 萬人先后參與項目建設……這是一座創造性的超級工程，更是一張閃光的國家名片。由此產生了國內專利716 件、國際專利65 件、海外商標200余件、軟件著作權125 項、核心科研報告1500 余篇以及海量的科技創新論文……如今，“華龍一號”首堆所有核心設備均已實現國產，所有設備國產化率達88%。“華龍一號”已形成一套完整的、自主的型號標準體系，涵蓋核電廠設計、設備、建設、調試等全生命周期，可有力支撐“華龍一號”批量化建設和“走出去”。

中核集團“華龍一號”總設計師邢繼說：“研發完全具有自主知識產權的一個型號，是我們中國核電人的夢想。”每一項核心技術都是一座需要攻克的山頭，一個閥門都可能成為“攔路虎”。“華龍一號”用到的閥門高達1.8 萬臺。閥門雖然看起來不起眼，但對實現核電站復雜的系統功能作用卻不小。“華龍一號”全球首堆是“三新”工程，新技術、新設備、新材料，閥門設計要求都發生了變化。現有國外成熟的閥門無法滿足新系統，這要求在短時間內設計制造出能完全符合“華龍一號”性能要求的閥門。一次次試驗、一項項對比……研發設計單位聯合國內閥門供貨商開展了多項橫向科研，實現了所有關鍵閥門的樣品研發、鑒定和產品供貨，打破了高端閥門國外供貨商長期壟斷的局面。從主泵、壓力容器到蒸汽發生器，從閥門、電纜到控制柜，從抗震性能提升到抗大飛機撞擊設計，這樣的創新故事在“華龍一號”身上從不欠缺。

一般大眾談“核”色變。核能實在是威力巨大，如果掌控得好，能發揮巨大的作用；但是一旦失控，造成的災難也是無法想象的。核能發電也是如此，切爾諾貝利、日本福島等核事故給大眾心里蒙上一層陰影。因此，安不安全，是核電站建設運營單位和公眾最為關注的問題。

為了展示“華龍一號”反應堆的安全性，工作人員展示了一架噴氣式客機俯沖撞向核電站的模擬場景，以此表示其能抵御恐怖襲擊。這也是很多國人的顧慮，要是潛在對手攻擊核電站怎么辦？首先，誰敢炸核電站就等同挑起核戰爭，不會獲得國際任何同情；其次，不要小看我們的防空系統；最后，在遭受攻擊、哪怕已經沒人管理了，“華龍一號”也會利用地球重力等主動關閉反應堆。

“華龍一號”達到目前世界最高核安全標準。首先，“華龍一號”采取了“能動+非能動”的雙重安全系統，既有“能動”的成熟穩定，也有“非能動”在喪失電源情況下的獨特優勢。“能動”，即靠電來驅動安全系統，保障核電站運行。如果在極端情況下，核電站斷電了，這時“非能動”就能派上用場。“非能動”就是靠自然力量來驅動安全系統。“華龍一號”可以依靠重力、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帶走熱量。

此外，“華龍一號”采用了雙層安全殼的設計，外層可抵御大飛機的撞擊，內層可做到即使堆芯出現問題，放射性物質也不會泄漏出來。“華龍一號”充分吸取了切爾諾貝利、日本福島等核事故的經驗教訓，即使遇到福島核事故那樣的極端自然災害，地震和海嘯疊加發生，“華龍一號”機組也能保證安全，而且能快速恢復運行，不會發生福島核事故那樣的情況。

還有，“華龍一號”采用177 堆芯設計，將堆芯燃料組件數量從157 組增加到177組。這不只是單純的燃料組件數量的提高，在增加發電能力的同時，也提高了運行的安全裕量。

2020 年9 月，國家核準了采用“華龍一號”三代核電技術的海南昌江核電二期工程和浙江三澳核電一期工程。目前，“華龍一號”在我國已經開始批量化建設。“華龍一號”每臺機組每年發電近100 億度，能夠滿足中等發達國家100 萬人口的年度生產和生活用電需求，相當于每年減少標準煤消耗312萬噸、減少二氧化碳排放816萬噸。

要做好碳達峰、碳中和工作，能源轉型勢在必行。核電是低碳能源，可以跟風電、太陽能發電等結合起來，為碳減排作出貢獻。核工業的發展不僅有助于解決能源問題，未來也會為醫療、農業、制造業等帶來一些變化。