中国核电50年：自主化道路的胜利

1974年3月31日下午，人民大会堂新疆厅，来自上海七二八工程设计院的技术人员缪鸿兴在一米多高的有机玻璃模型旁，向周恩来总理详细解释核电站的设计方案。

四年前的1970年2月8日，上海市传达周恩来关于同意上海市研制核电站的指示精神，部署开展核电技术方案研究，中国第一座核电站便以1970年2月8日这个特殊日子作为工程代号，被命名为“七二八工程”。

和当年在戈壁滩上隐姓埋名搞原子弹类似，中国核电人以“干惊天动地事，做隐姓埋名人”的精神，力克万难，砥砺奋进，设计建造出了中国大陆第一座核电站。如今，又通过三代核电自主化，对国际最高水平完成追赶甚至有望超越。整整50年过去了，中国核电之路踏遍崎岖，越走越宽。而笼罩着中国核电的神秘面纱，也在今天被揭开。

0/1秦山核电站：千岩万壑不辞劳

作为一种诞生于20世纪中叶的新型能源，核电的最大优点是它能从很少的燃料中获得巨大的能量。同等质量下，核裂变释放出的能量是化石燃料的几百万倍。1千克核燃料铀能产生40万千瓦时的电;如果反复使用这批铀，则1千克铀能产生700万千瓦时以上的电。

核电还被视为一个国家综合国力的直接体现。从技术上说，核电技术和核武器一样，都是建立在核反应堆、铀浓缩和乏燃料后处理的科学和工程研究基础上。双重考虑之下，在拥有自己的核武器之后，发展民用核电技术成为当时中国的战略目标，其中最重要的技术与方案设计任务落在七二八工程设计院(后更名为上海核工程研究设计院有限公司，简称上海核工院)肩上。

△在秦山核电站的研发过程中，技术人员正在为反应堆堆内构件流致振动试验设备安装传感器

但因为缺乏外部技术与资金支持，七二八工程遇到了不少困难。上海核工院前院长郑明光回忆，因为核工业的复杂性和极高的技术难度，当时全国范围内动员了大概437家单位参加秦山一期工程的研发和建设工作，“因为当时中国的工业制造能力与产业链水平都是比较低的，要做出核用级别的产品极其不容易”。

唯一能依靠的只有“千岩万壑不辞劳”的精神。其后成为秦山30万千瓦核电工程副总设计师的缪鸿兴，记得数不清的例子：比如上海当时只有一个计算中心，很多单位都要排队使用，为了研发出核电站的反应堆物理程序，负责这一块工作的同志就长期开夜车在计算中心做研究。再比如在研制安全壳时，当时国外的很多设计都是钢结构的，但是国内钢材的性能赶不上国际水平，只好改做预应力混凝土结构，而那时整个中国的预应力工业也很落后，连像样的大的预应力钢索都没有，相关同志又只好带队自己搞。“等于谁有需求谁自己来攻克技术难关。”缪鸿兴说。

△位于东海之滨的秦山核电站是我国第一座自主研发设计建造的核电站，它的成功运行结束了中国大陆无核电的历史

△1991年12月15日，秦山核电站并网发电

1991年12月15日，被誉为“国之光荣”的秦山核电站并网发电，结束了中国大陆无核电的历史。在这个过程中，上海核工院也一路发展壮大，成为了日后我国核工业领域最重要的设计与研究机构。

0/2国和一号：真的很难，都是一点点抠出来的

其后我国又建成了大亚湾核电站，但总地来讲，还是缺乏大型核电站的设计技术，大型核电设备制造能力也不足。如何尽快赶上国际先进水平?这个问题逐渐在国内达成共识，即通过引进、消化并吸收国际上最先进的第三代核电技术，从而掌握属于自己的先进核电技术。为此，国务院专门成立了招标工作组。最终，来自美国西屋公司的三代核电AP1000技术方案成为了最终的选择。

△建造中的三门核电站

选择从国外引进技术自然避不开核电的安全性话题。郑明光回忆，当初我国在考虑新时期如何发展核电时，也发现当初的二代核电技术在总体上来讲安全风险仍然偏高。因此，在安全性上有质的飞跃的“第三代核电技术”成为了新时期中国发展核电的不二之选。

清华大学核能科学与工程管理研究所副研究员俞冀阳具体解释道，第二、第三代技术最为根本的一个差别，就是第三代核电技术把设置预防和缓解严重事故作为了设计核电厂必须要满足的要求，从而大大提高了安全性。“也就是说第三代核电技术在安全问题上做到了‘设计兜底’，可把厂外放射性物质释放的可能性降低几个量级。”

△2010年11月29日，海阳核电1号机组正在进行钢制安全壳三环吊装工作。安全壳是保证核电厂安全的重要设备，承压能力超过每平方米4吨，能够把放射性物质牢牢包裹其中

第三代技术是“非能动的”，意味着它不依赖外来触发和动力源即可运行工作。以非能动安全壳冷却系统为例，它利用钢制安全壳壳体作为一个传热表面，事故条件下安全壳内的蒸汽会在安全壳内表面冷凝，然后通过导热将热量传递到钢壳体;而位于安全壳外侧屏蔽厂房顶部有一个“大水箱”，它无需额外动力，能够通过重力自动对安全壳壳体实施外部喷淋冷却并形成水膜;受热的钢壳体外表面通过对流、热辐射，被安全壳外壁自然循环的空气和水膜带走热量，从而间接为安全壳里的所有设备起到降温的作用;而那个大水箱可以连续三天喷淋并重新补水，为后续工作争取到充足的时间。

“所以我国发展核电优先考虑的就是安全性，要能够让公众放心，这样才能为核电的发展奠定基础。”国家电力投资集团有限公司核电业务总监王凤学总结道。正是因为这种对安全性的极致追求，从2006年开始，以上海核工院为核心，中国的核电人正式踏上了一条三代核电自主化的追赶之路。

从2007年与美国西屋公司签订合同起，上海核工院就在学习引进技术的同时开始了自主设计研发的准备。作为整个三代非能动核电自主化技术总承接单位，上海核工院相继派出了100多名技术人员去美国考察学习，在这个过程中得到了快速成长。

△2009年6月29日，三门1号机组CA20结构模块吊装就位

从引进自美国西屋公司的AP1000(1000指1000兆瓦，等于100万千瓦)技术，通过引进、消化、吸收的全过程，中国核电已经进入了全面自主创新的新阶段――中国拥有自主知识产权的国和一号诞生了。

“真的很难，都是一点点抠出来的。”虽然最困难的时期早已过去，国核设备党委书记、董事长王洪涛讲起当初的情况仍然感触很深。还是拿最好理解的安全壳为例，王洪涛说，“国和一号”示范项目的钢制安全壳材料是SA738钢板，因为要做成圆柱体的形状，本身又有抗震需求，所以对钢板的尺寸控制要求非常高。而当时国内钢板如果想要达到那种强度就要比它厚不少，因此他们当时得和宝钢、武钢、鞍钢等几家企业和研究院一起重新研制材料，“前后不知用掉了多少汗水和精力”。这个过程中最难的地方听起来有些荒诞，王明弹解释道，美国人设计的理念很好，但是他们自己几十年没做过核电站了，所有实际的工作都要我们自己来做，而其中大部分都无前例可循。

而当这一切难题都得到解决后，从最先建成的三门核电站1号机组到海阳核电站的2号机组，设备的国产化率从31.5%飞跃至72%。在最新的“国和一号”示范项目中，国产化率目标再次上升到90%以上，并能够在后续核电项目中实现设备国产化率100%的目标。

0/3第三代核电技术，可以自豪地走向世界

“从AP1000到国和一号，这不是简单的等比例放大就行的，所有的研发设计都需要你自己重新设计。”国家科技重大专项大型先进压水堆核电站“国和一号”总设计师郑明光说道，因为在与西屋公司的合同里写了一条，就是如果我们自己能设计出功率超过1350(135万千瓦)的方案，就能拥有属于自己的知识产权。

△2016年1月，三门核电1号机组正在进行主泵吊装工作，三门1号机组是全球首个采用屏蔽泵作为主泵的核电厂，和一般的泵相比，屏蔽泵具有漏，静音等诸多优点

2014年1月，由上海核工院为主体编制的“国和一号”的初步设计方案通过了国家能源局组织的评审，彻底打破了原来美国西屋公司对中国在知识产权上的限制，来自中国的第三代核电技术也可以自豪地走出国门、走向世界了!

山东海阳核电站及浙江三门核电站两个依托项目作为三代非能动核电站全球首批工程，历时10年建设，4台机组已于2018年底、2019年初陆续投入商用。未来，这个中国大陆领土伸入大海的最东缘地带，将会拥有两座现阶段技术最先进的核电机组。其重要性还能从另一个角度证明――国核示范董事长、党委书记汪映荣称，此项目是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)》确定的16个重大科技专项之一。

王凤学总结道，“因为三代核电自主化战略涉及到几百家参与单位，上万名参与人员，这个过程当中大家都有不小的收获，对中国整个装备制造等领域水平的提升都发挥了很好的推动作用。有的作用放到当前来看，可能错过了当时的历史机遇就不可能再有了。”

但这就是全部了吗?当然不是，关于核电未来有更多想象。

2019年11月，海阳核电厂投运了全国首个核能商业供热项目，一期工程覆盖了核电厂周边70万平方米的居民和商业区，当地丰源热力公司的燃煤锅炉也在去年正式停用。热源从十几公里外的核电厂内输送过来，再经过一级级换热站送到居民家中，实现了清洁安全的新型供热。

另一个被认为有可能的拓展方向是用核能稳定的能量输出转化其他能源，比如制氢。作为一种热值高、无污染、不产生温室气体等优势的能源，氢能这几年逐渐引起了越来越多的关注，但它的劣势就是运输困难。上海核工院党委副书记曹永振说，因为核电厂一般都建在沿海地区，核能制氢和运输成本都很低，这要比在西部地区用新能源制氢划算得多。

△核能是一座取之不尽的宝库，核技术的应用也绝不仅仅限于核电

“核能必须要有更多的可能性，要能满足不同用途的需求，这样的话我们才具备更强的竞争力。”作为承担了核能供热关键技术研发的上海核工院的前院长，郑明光希望后浪们能在自己的肩膀上看到更远的未来。