“华龙一号”是走向世界的中国名片

李曼

小小一粒原子核，却蕴藏着巨大的能量，利用好了是造福人类的希望之光，用不好就会成为行走在人间的恶魔。

9月4日，“华龙一号”全球首堆中核集团福清核电5号机组开始进行首炉核燃料装载，展示着我国的核电技术如火如荼的新进程。

上世纪50年代，苏联就建立了第一座装机容量为 5兆瓦（电）的奥布宁斯克核电站。1991年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组有423套。此时我国核电工程才刚刚启程，各方面技术都相对落后，处处受制于人，直至“华龙一号”的横空出世，才改变了局面。“华龙一号”百万千瓦级压水堆核电技术是由我国自主研发的三代核电技术，也是当今世界核电领域最为先进的核电技术之一，与高铁齐名，一起被称为走向世界的中国名片。

安全问题是核电站的立足之本，“华龙一号”有三大法宝佐之成龙。

独一无二的“177堆芯”设计

“177堆芯”是“华龙一号”的一大核心技术，世界上的核电站大多采用“121堆芯”与“157堆芯”技术，“华龙一号”的研发团队在此基础上沿承了前辈们提出的“177堆芯”设计，也是中国核反应堆独有的中国芯。这样的设计变化可以将核电组的发电功率提高5%到10%，不仅降低了堆芯的密度，还增加了堆芯的安全裕量。

“177堆芯”由177组燃料组件组成，每个组件呈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导向管，还有1根测量管。燃料芯块的外围包裹着锆合金包壳，可以将核裂变产生的放射性物质有效的密封在其中，并且每一根材料要按照预先设定好的位置逐个放入固定架之中，每个位置都是经过严密的考量得来，十分讲究。

固体可燃毒物的加入，不仅可以展平功率分布，而且可以降低堆芯硼浓度以确保慢化剂温度系数为负，这样一来，精心排兵布阵后的堆芯就具备负反馈效应。堆芯还配置了测量系统，对于堆芯的功率分布实施在线连续监测，为“华龙一号”反应堆提供较好的运行机动性，满足电网日益增长的负荷变化需求。

另外，堆芯采用了低泄漏装载模式，可以减少中子的泄漏，从而提高核电的经济性。

能动与非能动安全系统

“华龙一号”的另一个核心特征就是采用了能动与非能动安全系统，其中包括四套设施，高效可靠，能够保障72小时内不需要外部的干预也能确保反应堆的安全。

第一套，辅助给水系统和非能动二次侧余热导出系统。辅助给水系统的主要功能是正常给水系统的备用方案，在给水系统无法正常工作时，辅助给水系统会向蒸汽发生器供水。

蒸汽发生器是核电的关键设备，就像是核反应堆的肺部，堆芯产生的高温高放射性水留在发生器内部，并且散发热量将外部的水加热变为蒸汽，进而完成发电。“华龙一号”的蒸汽发生器由我国自主设计研发而成，是中国核电制造实力的生动体现。“5号机组蒸汽发生器研发仅用时27个月，这在国际核电制造领域是前所未有的国际速度。”福清核电5号机组调试协调工程师宋雨蒙说。

非能动二次侧余热导出系统用于发生全厂失电且辅助给水系统汽动泵失效情况下，通过蒸汽发生器导出堆芯余热和反应堆冷却剂系统设备储热，可在72 小时内将反应堆维持在安全状态。

第二套，安全壳喷淋系统和非能动安全壳热量导出系统。安全壳喷淋系统用于回路失去冷却剂或蒸汽管道破裂情况下，使安全壳的温度和压力能够保持在可承受的值。非能动安全壳热量导出系统是连接在安全壳内的换热器与安全壳外的换热水箱，可在事故之后保证排除安全壳内的水汽混合物。

第三套，能动和非能动的堆腔注水系统。堆腔注水系统用于在严重事故情况下防止压力容器下封头熔穿，避免放射性物质泄漏，能动部分接有应急冷却水口;非能动部分可以通过蒸发换热方式冷却压力容器。

第四套，能动和非能动的安注系统。安注功能由2台中压安注泵和2台低压安注泵实现，中压安注泵与低压安注泵独立，不需低压安注泵进行增压。在非能动功能上，设置3台中压安注箱，用于在事故后以非能动方式快速向堆芯注入大量含硼水，防止堆芯裸露，以保证堆芯的完整性。

双层安全壳实现金刚不坏之身

核能源是一种低成本，高效率，不污染大气的新能源，然而俄罗斯的切尔诺贝利事件、日本的福岛事件，使得核电站的建设一度被诟病，许多人认为核能开发弊大于利，一时间核能源开发的脚步缓慢下来。随着石油、煤炭等自然资源的大量消耗，我們的生态环境已经千疮百孔，核能源的开发必然要提上日程。在保障安全开发的前提下，核能源依旧是未来最有希望代替石化燃料的新型发电资源。

“华龙一号”的总设计师邢继说：“在核电站建设投资上，一半的投资不是用来发电，而是用来保证核能安全。”

“177堆芯”技术，能动与非能动系统的应用都在为安全保驾护航，可是仅凭这两点还不够。日本的福岛核电站采用了安全壳的防护，但依旧逃不过天灾的迫害，地震与海啸的双重打击。对此，研究团队经过不断的实验与改造，为“华龙一号”反应堆打造了双层安全壳，穿上了牢不可破的金刚铠甲。

211个小时，历经9天的时间，通过预试验、升压、听音检查、13个试验压力平台、强度试验、泄漏率试验、验证试验、降压八项考核，双层安全壳顺利完成安全性测试，并且一次性成功。

双层安全壳就灌注在核反应堆的外围，实现了两层防护关卡，采用的钢筋强度为四级钢，内层保护反应堆，厚度为1.3米，并且有良好的封闭性，即使反应堆发生意外事故也能确保放射性物质不会外漏;外层更是坚不可摧，厚度达到1.5米至1.8米，能抵抗龙卷风、海啸、地震等自然灾害，甚至能抵抗住飞机的撞击。

“华龙一号” 凝聚着几代核工业人的夙愿，一共获得了700余项专利和120余项软件著作权。目前，中核集团海内外共有6台“华龙一号”核电站在建，真正实现让中国核电技术走出国门，并且成为国际舞台上的一张绚丽名片。

（图片来源：图虫，张殿元摄）