中国人有自己的核电站

叶成帷

“华龙一号”是什么？

它是我国具有完全自主知识产权的三代压水堆核电创新成果。2022年3月25日，“华龙一号”示范工程第2台机组——中核集团福清核电6号机组正式具备商运条件。至此，“华龙一号”示范工程全面建成投运。“华龙一号”示范工程是我国核电取得的重大成就，标志着我国核电技术水平和综合实力跻身世界第一方阵，有力地支撑了我国由核电大国向核电强国的跨越。

我们一直对苏联的切尔诺贝利核电站、日本的福岛核事故心有余悸，那么，“华龙一号”安全吗？

“华龙一号”创新性地采用了“能动加非能动”的安全设计理念，既保留了能动系统成熟、高效的特点，又充分利用了非能动系统基于自然循环、重力以及无须电源的固有特性，提高了安全措施的先进性与可靠性。“能动加非能动”的安全设计理念，在保证堆芯冷却、保证压力容器完整性和安全壳完整性上，均提供了多样化的安全手段，强化了核电厂的纵深防御能力，显著提升了核电厂的安全性。

此外，设计人员还给“华龙一号”设计了双层安全壳，安全壳的用料和结构都是现有核电技术里的最高级别，可以抵御大型飞机的撞击。设计人员还在设计上提高了“华龙一号”的抗震标准，让它可以抵御9级地震的强度。可以这么说，针对“华龙一号”防御能力的每一个环节，设计人员都做了冗余的设计，给它配备了世界上最坚固的盾牌。

“核电站有三道安全屏障：燃料组件、一回路的压力边界和反应堆的安全壳。发生事故时，这三道安全屏障只要有一道是完整的，就不会有严重的后果。我们可以自豪地宣称，我们建造了一座安全的、值得骄傲的核电站。”“华龙一号”总设计师邢继言辞肯定。

“华龙一号”福建福清核电5、6号两台机组，每年能发电接近200亿度。“200亿度”，这是什么概念？

“200亿度，相当于每年减少标准煤消耗624万吨、减少二氧化碳排放1632万吨，相当于种了1.4亿棵树，对实现我国‘双碳目标意义重大。”邢继说。

三峡大坝的年平均发电量为900亿度。这样来看，只要建造9台“华龙一号”，就能抵得上一个三峡大坝。此外，水力发电受自然环境影响，在丰水期与枯水期的效能截然不同，核电站则能日夜不停地提供电力，不受季节和地域的限制。

建造9台“华龙一号”，听起来似乎很简单，但我们要知道，这样一项极其复杂的超级工程，涵盖上千个系统，仅设计图纸就超十万张，每更改一个数据，就意味着需要重新进行一轮分析计算。正因如此，国际上大部分三代核电机组的首堆建设都曾陷入拖期泥潭。

“‘华龙一号中的全新设计，可以说是革命性的，没有任何现成的经验可以借鉴，怎么办？”

“对于设计上的改进，以前的试验方案都行不通了，怎么办？”

“试验方案有几种，用哪种最合适？”

……

为了找到这一系列问题的答案，中国核电人一次次推演论证，又一遍遍调整甚至推翻，合力闯过技术难关。

那么，在这样一项极其复杂的超级工程中，国内有哪些高校贡献了他们的力量？

在服务国家“三海一核”中显担当

他们给“华龙一号”穿上了“金钟罩”

哈尔滨工程大学核科学与技术学院孙中宁教授及其所带领的科研团队主导参与了“华龙一号”至关重要的一项国际首创核电站工程应用技术——非能动安全壳热量导出系统。

在日本福岛核电站发生严重核泄漏事故之后，我国明确要求要按照“国际最高安全标准”来建设核电站。要满足此要求，需要解决的关键问题之一就是当发生全厂断电事故时，核电站仍能高效地排出安全壳内的巨量衰变热，从而保证核电站的最后一道实体屏障——安全壳不会发生超压破坏。这是一个长期没有得到解决的世界性难题。此外，“华龙一号”采用的双层混凝土安全壳设计方案（内层安全壳厚度达1.3m，外层安全壳厚度达1.8m），对安全壳空间热量的非能动导出造成了巨大的困難。这亦是一个长期没有得到解决的世界性难题。

从2011 年开始，哈尔滨工程大学便全力支持“华龙一号”项目，孙中宁教授带领团队与中国核电工程有限公司紧密合作，组成联合研发团队，开展非能动安全壳热量导出系统研究。

经过不懈的努力，他们仅用两年的时间就完成了从机理研究到原理性实验，再到关键设备和整个系统的研制和工程化设计。

2012 年底，在哈尔滨工程大学党委和相关部门的全力支持下，联合研发团队在学校31号楼北侧建成了世界上最大的“非能动安全壳热量导出系统综合实验台架”，又用近一年的时间，对所研制的系统进行了 1∶1 综合性能验证实验，完成了与双层混凝土安全壳相适应的非能动安全壳热量导出系统工程化研制，并通过了国家生态环境部核与辐射安全中心、福建福清核电有限公司的验证。

2014 年，联合研发团队开始进行“华龙一号”安全壳热工水力特性综合实验台的设计工作，此综合实验台用于检验在发生严重事故时所研制的系统是否能够真正保证安全壳不超压，这也是国家核安全监管部门批准“华龙一号”首堆装料的前置条件。

在之后的4年时间里，团队成员齐心协力，在中国核电工程有限公司位于河北省廊坊市的研发基地建起了大规模综合实验装置，完成了 11 类数十次实验。这些实验常常需要连续进行 72 小时，非常辛苦，但没有人叫苦，团队成员心中只有一个念头：“ 绝不能因为自己的懈怠而拖了电站建设的后腿。”在现场条件不充足和厂区基本设施不健全的条件下，团队成员齐心协力，发扬吃苦耐劳、勇于奉献的科研工作精神，秉承“办法总比困难多”的攻坚克难信念，保障了实验质量和进度。

2018 年 8 月 29 日是团队难忘的日子，这天凌晨，团队完成了最后一次实验，“所研制系统的排热能力远超预期，‘华龙一号安全壳的防护实现了由‘能动向‘非能动的跨越 ”。

哈尔滨工程大学

“三海一核”领域的硬实力

科研一直是哈尔滨工程大学发展的先行力量。学校不仅以国内第一套条带测深仪等数十项填补国内空白的重大科研成果著称，还曾以双工型潜器、气垫船、梯度声速仪等成果摘取世界科技水平的桂冠。学校在“船海核”领域保持着很高的技术水平，水下机器人、船舶减摇、船舶动力、组合导航、水声定位、水下探测、高性能船舶设计等技术居国内领先或国际先进地位，且这些技术现已成为我国船舶科学技术基础和应用研究的主力军，是我国发展海洋高科技的重要依托力量。

学校是我国首座数值水池虚拟实验系统的联合牵头研制单位，是我国第七代超深水半潜式钻井平台、两万箱超大型集装箱船、智能船舶的核心设计研发单位，为我国首条三体搜救艇、万吨集装箱船、豪华游轮、钻井平台等新船型的开发及深海工程装备的研发提供了全面的基础技术支撑。

学校研制的“悟空号”深潜器成功自主下潜至10896m，是目前我国自主下潜最深的无人无缆深潜器；研制的深水高精度水下综合定位系统，保障了“蛟龙号”“深海勇士号”“奋斗者号”的多次深潜，获国家技术发明奖二等奖并入选中国高校十大科技进展。

此外，“人造太阳”总师李建刚、“华龙一号”总师邢继、中船集团常规潜艇总师吴崇建、中国首艘国产航母副总师孙光甦以及“蛟龙号”设计总师叶聪，都是哈尔滨工程大学的杰出校友代表。

哈尔滨工程大学名片

哈尔滨工程大学的前身是创建于1953年的中国人民解放军军事工程学院。1994年，学校更名为哈尔滨工程大学。学校是国家首批“211工程”建设高校，是国家“985工程优势学科创新平台”项目建设高校，是国家首批“双一流”建设高校。

学校现隶属于工业和信息化部，是我国船舶工业、海军装备、海洋开发、核能应用（简称“三海一核”）领域重要的人才培养和科学研究基地。

在第四轮学科评估中，学校的船舶与海洋工程获评A+，控制科学与工程获评A-，核科学与技术、动力工程及工程热物理、计算机科学与技术、信息与通信工程、管理科学与工程获评B+。

自强厚德，实干求真

核电用泵实现国产化

“华龙一号”是我国具有完全自主知识产权的三代压水堆核电机组，是我国核电走向世界的“国家名片”，满足国际最高安全标准，已成为中国为世界贡献的三代核电优选方案。

2022年4月， “华龙一号”全球第4台、海外第2台机组——巴基斯坦卡拉奇K-3机组通过临时验收。至此，“华龙一号”海外首堆示范工程巴基斯坦卡拉奇K-2、K-3项目全面建成投产。

作为机组的关键核心设备之一， K-3 机组的核电用泵实现了全部国产化，其中，江苏大学核电用泵科研团队参与了项目重要核级泵的国产化任务，为“华龙一号”走出去贡献了高校科研团队力量。

自2006年起，江苏大学核电用泵科研团队便与国内多家核电泵制造单位密切合作，承担了第三代核電用泵国产化的技术研发任务。据团队负责人袁寿其研究员介绍，核电用泵包括核主泵、反应堆冷却循环泵、辅助给水电动泵、上充泵、海水循环泵、前贮槽泵、除气塔疏水泵、乏燃料冷却泵等。江苏大学面向国家核电重大需求，主要从事第三代核电用泵水力基础问题研究、优秀水力模型开发、智能诊断与运维等方面的工作。团队成员、江苏大学能源与动力工程学院副院长高波介绍，在研究技术的过程中，团队充分考虑了核电泵的特殊运行工况、效率、空化、振动噪声等难点。

“空化”被称为水力机械的“癌症”，是影响水泵使用寿命与性能的关键因素之一。在“华龙一号”机组核电用泵国产化的技术研发任务中，江苏大学核电用泵科研团队解决了一系列“空化”技术难题，“我们综合运用流体力学、流体机械原理、转子动力学等学科知识，为制造单位提供了技术支撑和智力支持”。

2020年底，“华龙一号”机组进入设备安装调试阶段，一台辅助给水电动泵因振动问题无法正常运行。“振动的原因比较复杂，是一个系统性的问题，如果振动值超标，将影响电站的调试运行进度。”高波说道。为了尽快找到症结，江苏大学核电用泵科研团队与设备厂家、现场专家在线上远程进行问题的研讨和排查，成功协助现场解决了设备振动问题，为核电机组反应堆临界和并网发电工程建设提供了技术支持，受到了中国中原对外工程有限公司等相关单位的高度认可。

江苏大学

江大“流体人”的接力与求索

从1962年到2024年，以吉林工业大学农田水力机械专业和排灌机械研究室为源的江苏大学流体机械工程技术研究中心（以下简称“江大流体中心”）已走过了60余年。

在这段厚重的历史中，江大流体中心被赋予了深重的历史使命：从全力解决国家燃油紧缺问题，到围绕农业节水、增产要求进行技术研发，再到适应联产承包责任制的微型泵研究、为服务国家环保事业发展而进行的污水污物泵研发……迈入新时代，从农业排灌到航海航天，从跨流域调水到军工核电，江大流体中心始终紧跟国家事业发展步伐，针对国家重点工程、重大装备用泵等关键性、基础性问题进行系统性工程化研究与开发，为我国流体装备和节水灌溉事业不断提供新技术、新产品和新工艺。

如今，江大流体中心已开发新产品600余种，制定国家和行业标准70余项，与全国1000多家企业进行了多种形式的技术合作。江大流体中心的相关研究成果在南水北调、三峡工程、引滦入津、东深供水、太湖流域综合治理，伊朗、印度、巴基斯坦、越南大型泵站等国内外重点工程，以及国防、石化、冶金、海洋工程等领域得到广泛应用，并取得了显著的社会效益和经济效益，不断为我国流体机械（泵）行业的技术进步做出贡献。

筚路蓝缕一路走来，数代江大“流体人”通过接力与求索，描绘着为党育人、为国育才的浓墨重彩，镌刻着创新争先、自立自强的波澜壮阔，记录着一代代“流体人”与党同心、同向、同行的红色传承。

江苏大学名片

江苏大学是2001年8月经教育部批准，由原江苏理工大学、原镇江医学院、原镇江师范专科学校合并组建的重点综合性大学，是江苏省人民政府和教育部、农业农村部共建高校，是江苏省高水平大学建设高校、全国本科教学工作水平优秀高校、全国毕业生就业典型经验高校、全国创新创业典型经验高校、全国“三全育人”综合改革试点高校。

在第四轮学科评估中，学校的农业工程获评A-。此外，学校的工程学、材料科学、临床医学、化学、农业科学、药理学与毒理学、生物学与生物化学、环境生态学、分子生物学与遗传学、计算机科学、植物学与动物科学、一般社会科学、物理学、免疫学14个学科进入ESI全球排名前1%，其中工程学、化学、农业科学3个学科进入ESI全球排名前1‰。

南京理工大学

古都之珠，军工摇篮

“90后”的别样征程

“我们获得专利金奖了！”2021年6月，中核集团知识产权联络员杨柯第一时间将“华龙一号”核心专利荣获第二十二届中国专利金奖的喜讯报告给了研发团队。

消息传来，团队人员兴奋不已。因为他们知道，这一奖项的授予，不仅意味着科研团队历经近30年研发创新的心血得到了高度认同，还代表着我国百万千瓦级压水堆核电技术——“华龙一号”的自主知识产权之路，获得了阶段性成果。

2015年，25岁的杨柯正满脑子想着科研生产上的技术问题，却因为一纸调令承担起了“华龙一号”一回路系统的知识产权管理工作。

接手这一重大科研项目的知识产权管理工作，不仅意味着要将核电技术的发展脉络吃透摸清，还意味着要以高度的责任感和勇气，直面核电强国多年围起的知识产权壁垒，保护好我国几代人为之辛勤奋斗的科研成果。因此，作为南京理工大学首届“工学+法学”双学位毕业生，杨柯虽对自己在学校接受的严格知识产权专业培训有信心，但承担起“华龙一号”这一级别的知识产权管理工作，其内心依然有一丝忐忑。

任务既至，只得奋力前行。如何制订计划，科学地组织保护工作？如何基于项目进度，分析、评估和提出符合实际情况的知识产权保护方案并推动实施？怎样应对知识产权风险和争议，有理有节地保护“华龙一号”的合法权益？在日复一日的学习和实践中，杨柯同项目科研人员、外部支持机构一起探索着这些问题的答案，把探索的进展镌刻在星夜兼程的云端，书写在彻夜通明的书案。

经过不懈的努力，杨柯与同事对“华龙一号”一回路的相关技术进行了全面的知识产权分析，掌握并有效规避了可能面临的知识产权风险；对科研生产中形成的技术开展了科学、及时、高质量的保护工作，获得了700余件专利和100余项软件著作权，将“中国制造”和“中国创造”的力量展现在目标国客戶面前，也让那些试图质疑技术原创性的声浪，在我们强大的知识产权堡垒面前逐渐失去音量。

“军工学府”声名远扬

“强陆、探海、拓空、向天、扬信”，南京理工大学硕果累累，“军工学府”声名远扬。在国防领域，南京理工大学为国铸利剑：ZBD-05两栖步兵战车，被誉为“世界上最好的两栖主战装甲车”；ZTZ-99（99式）主战坦克，被誉为“中国陆战王牌”。在航空航天领域，南京理工大学敢为天下先，直抵九天揽月：我国第一个空间基地生命保障人工闭合生态系统地基综合实验装置“月宫一号”，其总设计师刘红正是南理人；学校自主研制的“田园一号”卫星将在太空中进行我国首次微纳卫星固体推进应用试验和轨道维持技术试验。在军工领域，南京理工大学剑指一流：在新中国成立70周年阅兵式上，有24个装备的总师、副总师，由南京理工大学校友担任，其中某车载火炮系统，由南京理工大学担任总师单位，这也是阅兵仪式中唯一由高校担任总师单位的武器装备。

自1978年至今，南京理工大学获得的国家科学技术奖已有百余项，而由于涉及国防安全，许多研究成果都需要“隐姓埋名”，尽管如此，在这些领域里，南京理工大学学子依旧辛勤耕耘，默默奉献，在国防强国的功勋簿上添色增亮。

南京理工大学名片

南京理工大学由创建于1953年的中国人民解放军军事工程学院分建而成，经历了中国人民解放军炮兵工程学院、华东工程学院、华东工学院等发展阶段，1993年更名为南京理工大学。1995年，学校成为国家首批“211工程”重点建设高校；2000年，学校获批成立研究生院；2011年，学校获批建设“985工程优势学科创新平台”；2017年，学校入选“双一流”建设高校。学校的兵器科学与技术学科入选“双一流”建设学科。

学校的工程学、材料科学、化学、计算机科学、环境生态学、物理学、数学、一般社会科学、生物学与生物化学、地球科学10个学科进入ESI全球排名前1%，其中工程学、材料科学、化学3个学科进入ESI全球排名前1‰。

据了解，目前“华龙一号”的所有核心设备均已实现国产化，所有设备国产化率达88%，完全具备批量化建设能力。“华龙一号”每台机组装机容量为116.1万千瓦，每年可发电近100亿度，能满足中等发达国家100万人口的生产和生活年度用电需求，同时相当于每年减少标准煤消耗312万吨、减少二氧化碳排放816万吨。

除了上述高校，还有许许多多的高校、机构、个人为“华龙一号”贡献了智慧与力量，他们探索我国三代核电的自主发展之路、创造全球首堆建设的最佳业绩、积蓄批量化和“走出去”建设的经验，为中国核电的发展开启新时代新征程……