2017年5月25日，“华龙一号”核电站全球首堆示范工程福建福清核电5号机组完成穹顶吊装。(图：新华社)
史无前例的核电首堆穹顶吊装
中国自主三代核电技术“华龙一号”首堆示范工程——中核集团福清核电站5号机组，坐落在福建省福清市三山镇的岐尾山前沿。十多年前，这里还只是一个位于东海之滨、人迹罕至的野山坡。现如今，这片貌不惊人的闽北大地已是铸造强国重器的“藏龙”之地，吸引了全世界的目光。
当全球在建的三代核电机组都陷入拖期的“泥潭”之时，“华龙一号”全球首堆却于2017年5月25日、比计划提前15天迎来了整个工程建设的关键环节——穹顶吊装。“华龙一号”的穹顶有别于国内其它任何一个在建项目，它是一个直径为46.8米的半球体，总重量达340吨。远观之下，如一顶巨型皇冠。如此设计，是为了进一步加大核反应堆厂房的容积，同时增强顶部的受力结构，以确保在出现事故时，穹顶能够承受更高的液压，起到安全密封的作用。
整个穹顶主体由140多块钢板焊接而成，但钢板的厚度极薄，仅有6毫米。要将这样一个庞然大物精准安装到45米高的反应堆厂房，难度可想而知。哪怕是一丝风吹来，都会导致重大偏差。好在施工当天风和日丽，一台重达3,200吨的巨型吊车最终顺利为“华龙一号”首堆完成加顶，现场瞬间迎来一片沸腾。
实际上，中国已经大量积累了核电穹顶整体吊装的施工工艺和经验，目前中国采用的吊装工具以及装备的技术水平也是全球最高。然而，为了确保成功完成“华龙一号”穹顶吊装，项目团队未敢掉以轻心，并为此进行了大量前期数字化模拟施工，制定周密的吊装方案。比如，为了形象直观展现穹顶模块整体布局，采用数字三维建模技术对穹顶制作、拼装进行模拟建造;精确演示拼装构件空间位置和逻辑安排，实现穹顶模块化施工虚拟建造;在吊装阶段，又采用数字模拟技术对吊装全过程进行模拟施工，排查风险隐患，攻克精确就位技术难关。
如今，穹顶吊装完成，意味着整个核岛的土建工程渐近尾声，可以开始引入硬件设备。“华龙一号”首堆的安装阶段也将全面展开，计划在2020年就可以正式投入商用。“君子始冠，必祝成礼，加冠以厉其新”，从呱呱坠地到加冠行“成人礼”，“华龙一号”让中国人的核电强国梦正在加速照进现实。
升级技能筑强核安全生命线
2014年8月，一场由国家能源局、国家核安全局牵头，43位院士专家共同参与的评审会为“华龙一号”的诞生给予了权威认可。2015年5月，“华龙一号”全球首堆示范工程在福建福清正式开工。“华龙一号”的横空出世，让中国成为继美国、法国和俄罗斯之后世界上又一个具有自主三代核电技术的国家。
作为一种高效的清洁能源，核电能减少二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物的排放，其一年的环保效益相当于植树造林大约1.6万公顷。然而纵观短暂的核电发展史，从1986年的切尔诺贝利核事故到2011年福岛核泄露事故，人们至今“谈核色变”。核安全是核电发展的生命线，也是人类建设核电项目的首要大考。
“华龙一号”也同样面临着安全挑战。为此，它从“内心”到“外衣”强强提升防护系数，在反应堆堆芯设计、能动和非能动安全技术等方面实现了重大突破，已达到能抵御商用大飞机撞击、抗九级地震的国际核安全最高标准。
“华龙一号”升级更“心”的最大亮点在于177堆芯设计，也就是把传统容纳的燃料组件数量增加至177组，从而使发电功率提升10%。同时由于降低了堆芯功率密度，因此可提高安全性。
“华龙一号”的另一项更新设计是配罩双层安全壳。外层起防护作用，防止外来物体的撞击;内层起密封作用，保障放射性物质不外泄。此外，双层安全壳比上一代核电项目增大了一倍自由容积，这样也可以降低放射性物质的泄露概率。
能动和非能动技术则为“华龙一号”上了双保险。一旦发生事故，首先要停堆，再把反应堆的余热带走，以防止堆芯熔化。这一换热过程，通常需要把泵通电，然后持续向蒸汽发生器中注水，即指“能动”。“华龙一号”新增的“非能动”技能，则确保了即使在无电的情况下也可以实现换热。其原理是，通过在原有蒸汽发生器上接根管子，把蒸汽引至安全壳外部的换热器，蒸汽变成冷凝水，利用自然循环把堆芯的余热排出。
“华龙一号”是中国拥有完整知识产权的自主创新、继承创新及机制创新成果，在安全、经济和性能指标上已经达到甚至超过了国际三代核电标准。除了这些升级的安全设置外，“华龙一号”的装备国产化率已达85%以上，同时还获得了共700多项专利和100余项软件著作权。
中国高端制造装备“走出去”的新名片
1985年，中国自行设计的第一座30万千瓦级压水堆核电站在秦山开工建设。1991年，秦山核电站成功并网发电，从而实现了中国核电“零”的突破。自此，中国已先后掌握30万、60万、100万千瓦级的型谱化核电技术，成功跻身世界核电第一阵营。
惟有掌握先进自主的核电技术和高标准的安全性能，方能在国际核电市场夺得真正的话语权。随着“一带一路”倡议的全面铺开，“华龙一号”作为中国核电的主要推广项目，正成为中国高端装备“走出去”的新名片。
今年6月，“华龙一号”模型亮相阿斯塔纳专项世博会中国国家馆。习近平主席到馆参观，并专门向哈萨克斯坦总统纳扎尔巴耶夫介绍说，“‘华龙一号’，是中国完全自主知识产权的三代核电技术。”
李克强总理也曾批示指出，“华龙一号”是推进实施中国制造2025的标志性工程，“你们为我撑腰，我去国际舞台为你们扬名，要用最高标准、最优质量、最好的性价比提升中国核电装备在国际市场的竞争力。”
中国核电“巨龙出海”是有底气的!首先，中国拥有完整的核工业产业链和体系，有铀资源、核燃料、核环保工程的国际合作案例，这为海外拓展奠定了优质基础。其次，中国已经掌握了世界主要堆型核电站的建造、运营和维护技术，并通过出口积累了大量的海外工程管理经验。再者，自核电事业启动以来，中国是世界上唯一一个在30年内从未间断过核电建设的国家，具备从科研、设计、装备、制造、工程建设、生产运营到如今全产业链的持续研发经验，如此保证了各项科技创新能够扎实落地。
2015年8月20日，“华龙一号”海外首堆巴基斯坦卡拉奇核电2号机组正式开工建设。2016年，卡拉奇核电3号机组也已开工。在今年5月召开的“一带一路”国际合作高峰论坛期间，中国又与阿根廷成功签署协议，将于2020年在阿根廷开工建设一台百万千瓦级“华龙一号”压水堆核电机组。此外，英国、埃及、巴西、苏丹、加拿大、阿尔及利亚、马来西亚等近20多个国家也纷纷向中国抛来核电合作的“橄榄枝”。
根据国际原子能机构的数据，全世界有超过70多个国家已经或正在计划发展核电，到2030年计划新建机组超过200台。按照目前中国已出口的核电机组计算，若考虑核燃料运营、维修、退役等全产业链的贡献，单台核电机组60年全寿期可以直接带动超过1,000亿人民币产值。继续沿着“一带一路”走出去，建造约30台机组，就可以带动国内市场3万亿人民币产值。
从1985年秦山核电站启动到2015年“华龙一号”动工、从30万千瓦到100万千瓦、从“借船出海”到“造船出海”，中国核电“三十而立”，国之重器“华龙一号”即将在世界舞台大放异彩。
(作者系国家部委研究员)
