9月28日，國家電力投資集團有限公司（下稱“國家電投”）在上海正式發布我國三代核電自主化標志性成果“國和一號”，并全面回應“國和一號”核電型號的安全設計理念、市場競爭力、國產化程度、出口前景及三代核電自主化歷程。

國家電投集團核能安全與發展部（核電重大專項辦公室）主任郝宏生在發布會上對澎湃新聞（www.6773257.com）等媒體表示，“國和一號”是擁有完全自主知識產權的核電創新技術，目前設備整體國產化率達到90%以上，在獨立出口時不會受制于人。

核電站屬于安全標準極高、系統復雜且精密的超級工程，自主型號研制不可能是輕易的一路坦途。據統計，2008年至今，國家電投聯合國內477家單位、26000余名技術人員開展了歷時12年的科研攻關，成功研發了“國和一號”。2016年2月，該型號通過我國史上范圍最廣、內容最深的聯合安全審評；2016年4月，通過國際原子能機構通用安全審評。目前，“國和一號”示范工程施工設計已完成99.2%，工程總體進展順利。

國和一號示范工程效果圖

回顧10多年前，參照三代核電的設計規格書，國內沒有一家裝備企業能完整有效地制造出三代核電設備。通過引進三代核電自主化依托項目、“國和一號”重大專項及其他三代核電項目的拉動，國內培育出全產業鏈的三代核電設備供應能力，中國核電裝備實現了從二代到三代的重大跨越。

一個國家的核電實力強不強，首先要看有沒有自主設計能力。若不具備自主設計能力，只能是盤桓在中低端水平的翻版或觸及侵權紅線。據澎湃新聞記者了解，“國和一號”的誕生可謂經歷“千錘百煉”，這背后，是中方設計團隊對設計方案的全局性創新。

國家電投核能總工程師、重大專項總設計師、“國和一號”總設計師鄭明光表示，“國和一號”的研發是一個系統性工程，它的意義不止于某個工程、某個項目，而是通過技術型號牽引，帶動了國內核電自主設計能力、設備制造能力、試驗驗證能力的持續發展。

該型號的設備國產化率還有繼續上升的空間。鄭明光表示，除了已經攻克關鍵設備、關鍵材料的國產化外，國家電投近年來正在針對核電站內非核心、可國際采購的通用小型設備和材料進行國產化，向100%國產化率進發。

由于關鍵設備國產化、大功率和簡化系統、模塊化建造等特點，“國和一號”的經濟性突出。國家核電（上海核工院）黨委書記、董事長盧洪早當天在發布會上表示，“國和一號”在批量化后工程造價還能再降低20%左右，具有國際競爭力。

中國具有自主知識產權、可獨立出口的兩種核電機型“國和一號”和“華龍一號”，是未來中國核電產業參與國際競爭的兩大主力，同時肩負著中國核電技術出海、帶動中國核電技術裝備“走出去”的使命。

“國和一號”：不止是“大”，抵抗嚴重事故安全能力提高100倍

數據顯示，“國和一號”的單機組輸出功率150萬千瓦，年可用率不小于93%，年發電量114億千瓦時。根據國家能源局預測數據，2020年全國年人均用電量預計將達5000千瓦時，按此計算，“國和一號”單臺機組年發電量可滿足2280萬居民的用電需求。

該機型設計思路的核心是做“減法”：簡化設備結構，采用非能動安全系統，緊急情況下不依賴外部電源，僅僅依靠重力、熱循環和冷凝等自然手段作為動力排出余熱。相比傳統電廠，“國和一號”的安全級閥門、管道、電纜、泵、控制裝置、抗震廠房總量分別約減少50%、80%、85%、35%、70%和45%。系統簡化、設備部件減少，更便于核電站運行和維護。

但上述“減法”的真正目的，是為了在安全性上做“加法”。

基于非能動安全系統，在電廠斷電狀況下，“國和一號”事故后操縱員可不干預時間從“二代加”核電技術的30分鐘提高到72小時，同時增加電站抗擊地震、外部水淹等極端自然災害的能力，使反應堆堆芯損害頻率比目前主流的在運二代核電機組大約低100倍。

這100倍的關系，意味著大規模釋放放射性物質的概率在工程學上可忽略不計。

發布會現場

話說從頭，“國和一號”的開發屬于“高起點再創新”，它基于引進消化吸收三代非能動壓水堆核電技術，基于中國50年的核電廠研發、設計和工程經驗，也基于中國核電機組近30年的安全建設和運行經驗。

中國核電市場一度被稱作“萬國牌”。從上世紀80年代開始，中國先后引進了法國、加拿大、俄羅斯核電技術。多頭引進、多種核電堆型和技術標準并存，所需的工業支撐體系不一致，這給核電技術的標準化、系列化和國產化造成了很大困難。

2006年，中國決定實施三代核電自主化戰略，美國西屋公司AP1000技術在與法國阿海琺公司EPR技術的角逐中勝出，成為中國三代核電的引進對象。上海核工院成為“引進消化吸收再創新”的技術主體。

確定路線后，浙江三門核電站和山東海陽核電站共4臺機組被確定為中國三代核電自主化依托項目，2009年開始相繼開工，歷經十年建設，在2018年9月至2019年1月間陸續投運。自主化依托項目是中方消化吸收引進技術、繼而再創新出“國和一號”的重要基礎。2008年2月，國務院常務會議審查通過了《大型先進壓水堆核電站重大專項總體實施方案》。自誕生之初，“國和一號”的定位便是安全標準進一步提高，自主開發、功率更大的非能動壓水堆核電堆型。

海陽一期工程

中美核能合作協議界定，凈功率超過135萬千瓦才能擁有三代非能動核電自主知識產權。為此，在2007-2008年間，上海核工院以壓水堆重大專項總設計師鄭明光為代表的技術團隊，對“國和一號”頂層設計方案進行了全局性的創新，包括增加鋼制安全殼的厚度和直徑以擴大核島空間，重新設計研制蒸汽發生器，大幅度優化主泵流量、主管道流通截面等，實現型號總體性能和效率的全面提升。

鄭明光在此前接受澎湃新聞（www.6773257.com）專訪時，曾憶及這其中的若干細節。比如，原本39.3米至39.6米的安全殼直徑被擴大到43米。“擴大以后，就開辟了另外一片天地，可以對整個設備進行重新的謀劃。”鄭明光表示，“即把蒸汽發生器擴大了將近25%的流通面積，換熱面積增加了27%至29%。換熱面積增加，主管道的流通面積增加了將近30%。”把主管道擴大，增加蒸汽發生器的流通面積，使整個回路的流通特性或者傳輸的優化得到更好的體現。

此外，上海核工院與上海電氣凱士比公司通過協調和研究發現，主泵流量還可以再增加。“在這種情況下，‘國和一號’作為一種型號來說，無論是一回路平均溫度、流量，二回路的整個蒸汽壓力，特別是整個機組的效率也得到了比較好的提高。從而突破135萬千瓦凈功率。”

鄭明光表示，這實際上是一個根本性的創新，是僅僅依靠改變AP1000的基礎（比如說降低安全裕量、挖潛力等途徑）無法達到的。?此外，“反應堆堆芯也從AP1000的157盒燃料組件變成了193盒燃料組件，這是完全重新設計，堆芯內的流場分布、流量分配、流致振動都要經過重新試驗。”

此后，“國和一號”經歷了來自國家核安全局組織的近300位專家開展的史上范圍最廣、難度最深的安全評審，歷時17個月，研發設計人員回答了國家核安全局提出的5377個問題。

為三代核電換上“中國心”

在頂層設計革新的基礎上，新的核電型號離不開新設備的支撐。三代核電更高的安全標準要求、技術標準要求、技術參數要求對國內設備廠商的軟硬件能力提出了新的挑戰。但在十多年前，國產化設備的制造能力還未達到能制造如此大功率設備的水平。

“2007年的時候，當我們把三代核電的設計規格書請制造企業生產設備，都搖頭說做不了。”鄭明光在9月28日會后對澎湃新聞（www.6773257.com）回憶道。彼時，關鍵的核級材料也都依賴進口。核島關鍵設備價格往往高達幾千萬到數億元不等，重達幾百噸接近上千噸，對設計制造能力及制造商對于設計圖紙的理解能力的要求都非常高。

于是，一場設計方與設備方形成創新聯合體進行技術攻關的長跑隨之啟動。

反應堆冷卻劑泵，簡稱“主泵”，承擔著為核島運轉提供動力的重任，好比是核電站的“心臟”。AP1000采用了屏蔽式主泵，具有60年無維修的設計壽命。不過，全新的制造工藝和運行流程，對制造業來說無疑是一項巨大挑戰。

為了讓“國和一號”擁有一顆“中國心”，示范項目研發一開始，主泵研發方案就采用雙線并行的模式，一邊推進屏蔽電機主泵研發，另一邊與上海電氣凱士比核電泵閥有限公司啟動了濕繞組主泵備選技術方案。經過八年時間，完成世界最大功率核電無軸封主泵研制——“國和一號”濕繞組主泵這顆“中國心”研發成功。

功能類似于高壓鍋密封圈的反應堆壓力容器O型密封環，曾幾何時是國外采購經常被禁運的設備。“密封”是核電運行和事故狀態下防止泄漏的第一關，這種零部件對龐大的核電站來說看似微小，但曾是真正的“卡脖子”環節，O型密封環更是整個核電密封系統中最復雜、最重要的密封，從國外購買的價格高達幾百萬。為此，上海核工院和和寧波天生密封件有限公司聯合成立了核電密封聯合研究中心，經過多年研制打破了國外壟斷，國產化后產品價格約為三四十萬元。

從核電“大動脈”到“中國心”，從核電站“大腦”“神經系統”到遍布核島各處的“血管”“神經”，都經歷了類似的國產化攻關過程。

鋼制安全殼頂封頭

在整個“國和一號”研發過程中，主泵、爆破閥、壓力容器、蒸汽發生器、堆內構件、控制棒驅動機構、大鍛件、核級焊材、690U型管等核電關鍵設備、關鍵材料全部實現自主化設計和國產化制造。為了降低設備研制風險并培育良性的競爭氛圍，“國和一號”在開展設備研制及國產化過程中，對蒸汽發生器、壓力容器、主泵、主管道等關鍵設備均安排2-3家廠家進行培育。

鋯管

鄭明光稱，在整個型號開發過程中，技術團隊對設備和材料進行了全方位梳理和國產化策劃，先攻克“最貴”“最難”的。至于其余10%未國產化的設備，是可以國際采購的通用設備，屬于市場價格合理、競爭充分、不存在少數幾家企業壟斷的物項，不會影響“國和一號”的落地和出口。不過，從2017年開始，國家電投開始持續推進這部分材料和設備的徹底國產化，以杜絕“因1%卡死99%”。

設備自主化設計和制造不僅使得核電站經濟性提高，也提供了更可靠的資源保障。在“國和一號”等三代核電技術的帶動下，國內各大制造企業完成了從不會到會、裝備制造能力從二代核電到三代核電的躍升，這同時支撐了如先進小堆等其他核電型號的開發。目前，國內裝備制造業已具備年產6至8臺套先進核電機組的裝備能力。

一位國內一線裝備制造企業高管曾對澎湃新聞介紹，在這個過程中，中國企業的裝備能力在一些機械加工設備和重要工具工裝世界頂尖。中國裝備制造業的軟實力也得以提升，項目與技術管理也得以優化，人員隊伍的能力素養得到了進一步歷練。

據盧洪早介紹，截至2020年8月，壓水堆重大專項累計形成知識產權成果6513項，獲得國家授權專利1052項，形成新產品、新材料、新工藝、新裝置、新軟件392項。2016年，“國和一號”通過中國專利保護學會專家評審，認為“具有自主知識產權和出口權”，為我國三代先進核電的規模化、批量化發展與“走出去”提供了有力保障。

市場競爭力的核心：經濟性

在保證高安全性的前提下，核電作為電力商品的屬性日益凸顯，作為“電”的經濟性，是決定核電在全球電力市場中競爭性的重要指標。

澎湃新聞（www.6773257.com）了解到，采用模塊化建設、批量化建造后，“國和一號”的核電項目建造周期可至56個月。基于經驗反饋進一步優化模塊化建造技術后，建造周期有望減少至48個月，這大大少于目前國際主流核電機組工期。對于資金密集型核電產業而言，工期縮短的重要意義不言而喻。

有別于國內其他三代核電機組，“國和一號”的建造過程類似于搭建巨型的“樂高積木”，而非傳統的“串聯式”施工模式（先土建后安裝再調試）。這一過程好比先將小的“積木”，在工廠或拼裝場地預先組裝成一塊巨型“樂高”，再通過吊運，安裝這一塊塊“巨型積木”來完成核島大部分的搭建工作。

在“國和一號”單臺機組中，超過100噸的設備或模塊有三十余件左右，超過500噸的有十余件左右，這樣的“巨型樂高積木”從規模到數量是傳統核電機組以及國內其他三代核電所不具有的。

中國兩大自主核電品牌“國和一號”和“華龍一號”，是中國核電產業出口的兩條路線。

國家電投國家核電（上海核工院）總工程師嚴錦泉在發布會上稱，從共同點上看，兩者都是自主開發的壓水堆技術，共享壓水堆重大專項的科研成果，包括自主設計體系、驗證體系、裝備供應鏈體系等，將共同塑造核電“走出去”藍圖。差異點上，“國和一號”功率更大，且兩者在安全系統的具體選擇上不同。

“國家電投的國際化版圖中，核能不能缺席，擁有自主知識產權的‘國和一號’更不能缺席。”國家電投集團核能安全與發展部（核電重大專項辦公室）主任郝宏生對澎湃新聞表示，目前的首要任務是有序推進“國和一號”示范工程的建設。與此同時，該公司正在與土耳其、南非等國家深入接洽。

“‘國和一號’實現了自主設計、自主制造、自主建設和自主運維，我們有充足信心實現‘國和一號’‘走出去’。” 郝宏生說道。在國內后續廠址上，他表示，希望國家能夠適時部署開展“國和一號”及國產化AP1000技術——CAP1000——的批量化建設。