全球各大核電強國背后，均有強大的設(shè)計研發(fā)能力及裝備制造業(yè)作為支撐。與核電建設(shè)速度和規(guī)模相比，衡量一國核電實力和產(chǎn)業(yè)競爭力的更核心指標(biāo)是自主化能力——1987年開工建設(shè)的廣東大亞灣核電站，引進法國核電技術(shù)，核電設(shè)備國產(chǎn)化率僅1%。如今，我國兩大自主三代核電技術(shù)路線的設(shè)備整體國產(chǎn)化率都已達(dá)到90%。但這還不算終點。

三代核電自主化成果“國和一號”將實現(xiàn)100%的設(shè)備國產(chǎn)化能力。澎湃新聞從日前舉行的“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟第二屆會員大會暨黨建聯(lián)盟成立大會上了解到，一年來，產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟已完成非能動余熱排出閥、1E級磁浮子液位計等11項“國和系列”整機設(shè)備國產(chǎn)化攻關(guān)，今年將實現(xiàn)整機設(shè)備100%國產(chǎn)化能力。到2025年，建成“技術(shù)上最先進最安全、裝備上完全自主可控、經(jīng)濟上有顯著競爭優(yōu)勢”的三代核電產(chǎn)業(yè)鏈。

十多年來，在大型先進壓水堆核電站國家重大專項的牽引下，全國數(shù)百家科研院所、高校和裝備制造企業(yè)協(xié)同攻關(guān)，不僅誕生了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)和出口權(quán)的先進核電型號“國和一號”，也基本攻克重大設(shè)備與材料關(guān)鍵技術(shù)，帶動我國核電行業(yè)和裝備制造產(chǎn)業(yè)從二代躍升到三代。目前，“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟覆蓋上下游研發(fā)、設(shè)計、設(shè)備制造、設(shè)備鑒定、建安、調(diào)試、運行等環(huán)節(jié)，在保障產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定安全基礎(chǔ)上，還將進一步提升國和系列型號國內(nèi)批量化建設(shè)和“走出去”的經(jīng)濟性競爭力。

國家電投集團首席科學(xué)家、核能總工程師、“國和一號”總設(shè)計師鄭明光對澎湃新聞表示，“國和一號”批量化建設(shè)后，先進產(chǎn)業(yè)鏈體系將使其單位建造成本進一步下降，設(shè)備國產(chǎn)化率超過99%。在示范工程建設(shè)過程中，國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈的培育和構(gòu)建已經(jīng)凸顯出成果，“有效解決了疫情和當(dāng)前國際形勢下少量進口設(shè)備交付不及時的風(fēng)險，確保工程進展?！?/p>

90%，還不夠

國家電投集團黨組成員、副總經(jīng)理盧洪早在會上表示，通過重大專項實施、產(chǎn)業(yè)鏈上下游15年協(xié)同攻關(guān)，非能動先進壓水堆型號——“國和一號”示范工程建設(shè)順利。“‘國和一號’是我國當(dāng)前已實現(xiàn)自主可控的可規(guī)?；ㄔO(shè)的最先進三代非能動核電技術(shù)，其帶動形成的先進非能動核電產(chǎn)業(yè)鏈，具備了以新型號新技術(shù)持續(xù)策源促進科技高水平自立自強、以非能動項目規(guī)?；ㄔO(shè)助力‘雙碳’目標(biāo)實現(xiàn)的能力和基礎(chǔ)?！?/p>

在業(yè)內(nèi)，“國和一號”更為人所熟知的型號代碼是CAP1400?！癈”是中國英文單詞的首字母，“A”、“P”分別代表先進（Advanced）和非能動（Passive），意指中國自主設(shè)計的、裝機容量達(dá)140萬千瓦級以上的先進非能動核電技術(shù)。通過核電重大專項及引進技術(shù)AP1000依托項目的實施，我國形成了國產(chǎn)化CAP1000的設(shè)計建造能力，并在此技術(shù)上開發(fā)出功率更大、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的CAP1400。

“國和一號”示范工程順利推進之際，國產(chǎn)化CAP1000的批量化建設(shè)也于2022年提速。去年，國務(wù)院共核準(zhǔn)10臺核電新機組，CAP1000占比過半——三門核電二期、海陽核電二期、廉江核電一期共6臺機組均采用該技術(shù)路線。據(jù)澎湃新聞了解，正在推進前期工作的CAP1000后續(xù)項目還包括廣西白龍核電一期，及經(jīng)歷長期準(zhǔn)備的廣東陸豐一期、遼寧徐大堡一期。

在業(yè)內(nèi)普遍觀點看來，綜合考量，100%國產(chǎn)并非必須達(dá)成的絕對目標(biāo)。但為了杜絕“卡脖子”， “國和一號”團隊開始對最后的10%甚至1%進行國產(chǎn)化攻關(guān)，以實現(xiàn)100%自主可控。

鄭明光曾對澎湃新聞介紹，在整個型號開發(fā)過程中，技術(shù)團隊對設(shè)備和材料進行了全方位梳理和國產(chǎn)化策劃，先攻克“最貴”“最難”的。至于其余10%未國產(chǎn)化的設(shè)備，是可以國際采購的通用設(shè)備，屬于市場價格合理、競爭充分、不存在少數(shù)幾家企業(yè)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(xù)推進這部分材料和設(shè)備的徹底國產(chǎn)化，以杜絕“因1%卡死99%”。

據(jù)悉，在抽絲剝繭式的供應(yīng)鏈風(fēng)險排查基礎(chǔ)上，“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟著手從整機、部件、零件、原材料、耗材、軟件等層級推進軟硬件自主化，將先于2023年實現(xiàn)“具備整機物項100%國產(chǎn)化能力”的目標(biāo)，基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)元器件、基礎(chǔ)軟件、基礎(chǔ)材料等國產(chǎn)化攻關(guān)正按計劃推進。零部件級物項國產(chǎn)化攻關(guān)方面，需科研攻關(guān)零部件的科研課題全部立項?！皣译娡逗穗妼I(yè)設(shè)計分析軟件自主化一套軟件”已完成累計82項軟件研發(fā)。 

“通過重大專項實施，‘國和一號’的關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵部件、關(guān)鍵材料基本實現(xiàn)了自主化國產(chǎn)化。大設(shè)備大部件里的配套器件原本不屬于重大專項直接覆蓋的范圍，但出于對產(chǎn)業(yè)體系完整性的考慮，我們深入到零部件這級?！编嵜鞴鈱ε炫刃侣?wù)f，基于國產(chǎn)化目標(biāo)下的產(chǎn)業(yè)能力提升也有利于中國裝備制造“走出去”，將促進國際合作和有序競爭，增加國際核能事業(yè)的發(fā)展能力和產(chǎn)能規(guī)模。

“國和一號”示意圖

“國和一號”的“中國心”

澎湃新聞注意到，前述產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟的成員，許多是此前重大專項攻關(guān)過程中技術(shù)競爭格局下的參與者。換句話說，都是在“國和一號”型號開發(fā)中一步步實現(xiàn)設(shè)備研制能力迭代、從“做不了”到“做得好”的企業(yè)。 

新的核電型號離不開新設(shè)備的支撐，三代核電更高的安全標(biāo)準(zhǔn)要求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求、技術(shù)參數(shù)要求對國內(nèi)設(shè)備廠商的軟硬件能力提出了新的挑戰(zhàn)。但十多年前，國產(chǎn)化設(shè)備的制造能力還未達(dá)到能制造如此大功率設(shè)備的水平。

在整個“國和一號”研發(fā)過程中，主泵、爆破閥、壓力容器、蒸汽發(fā)生器、堆內(nèi)構(gòu)件、控制棒驅(qū)動機構(gòu)、大鍛件、核級焊材、690U型管等核電關(guān)鍵設(shè)備、關(guān)鍵材料全部實現(xiàn)自主化設(shè)計和國產(chǎn)化制造。國家電投上海核工院對每項關(guān)鍵設(shè)備材料培育2-5家國產(chǎn)化供應(yīng)商，以確保項目風(fēng)險可控、價格合理、具有競爭力。

反應(yīng)堆冷卻劑泵，簡稱“主泵”，是核反應(yīng)系統(tǒng)中唯一的轉(zhuǎn)動設(shè)備，提供反應(yīng)堆冷卻劑的循環(huán)驅(qū)動力，作為一回路壓力邊界的重要組成部分，在整個核電站中承載著重要作用，可以看作核電站正常功率運行時的“心臟”。在“國和一號”型號研發(fā)伊始，就采用雙線并行模式，一面推進屏蔽電機主泵研發(fā)，另一面啟動了濕繞組主泵技術(shù)方案。

濕繞組主泵和屏蔽電機主泵都屬于無軸封新型主泵，從根本上消除了泵殼內(nèi)高壓冷卻劑通過動密封結(jié)構(gòu)向外泄漏的可能性，提升核電廠安全。不過，要在150萬千瓦級壓水堆核電站中使用，且設(shè)計壽命為60年，對材料、制造和安裝精度都提出了極限要求，鑒定試驗驗收標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)苛。

據(jù)上海核工院介紹，十年磨一劍，濕繞組主泵和屏蔽電機主泵相繼研制成功并實現(xiàn)工程化應(yīng)用。2022年，“國和一號”示范工程全部4臺濕繞組主泵與4臺屏蔽電機主泵均完成產(chǎn)品試驗，具備交付條件。兩種主泵技術(shù)方案均得以實現(xiàn)，標(biāo)志著我國已經(jīng)完全掌握這一關(guān)鍵核心技術(shù)并形成產(chǎn)能。

沈陽鼓風(fēng)機集團核電泵業(yè)有限公司與上海核工院在“國和一號”屏蔽主泵的改進與設(shè)計優(yōu)化、CAP1000 50Hz屏蔽主泵的開發(fā)與應(yīng)用上開展合作。

該公司董事長于洪昌對澎湃新聞介紹，相比于二代核電技術(shù)，“國和一號”主泵制造對于內(nèi)部設(shè)計研發(fā)能力、生產(chǎn)制造能力及工藝水平的提升尤為顯著。目前，該公司已啟動CAP1000屏蔽主泵開發(fā)，目標(biāo)為實現(xiàn)100%國產(chǎn)化。他坦言此任務(wù)“技術(shù)難度大，壓力不小?！?/p>

相較于我國在運的三門、海陽核電站通過技術(shù)引進的60Hz屏蔽主泵，將首次應(yīng)用于廉江核電項目的CAP1000屏蔽主泵適應(yīng)我國50Hz電網(wǎng)頻率，其開發(fā)是對屏蔽主泵技術(shù)的進一步提升。若該主泵研制成功，將實現(xiàn)我國全面自主化掌握屏蔽主泵知識產(chǎn)權(quán)。

要充分保證核電站的安全性，核電站設(shè)計必須滿足的安全要求之一，就是要確保在所有運行工況下以及事故工況期間和之后能實現(xiàn)安全停堆并維持安全停堆狀態(tài)，并從堆芯排除余熱。非能動余熱排出流量控制閥（PV20）是非能動核電型號特有的核一級重要安全相關(guān)閥門，在事故工況期間執(zhí)行應(yīng)急堆芯衰變熱排出功能，具有口徑和流量大、壓差低且密封等級高、執(zhí)行機構(gòu)推力大等特點，研發(fā)難度高、投入大、周期長，此前一直由國外商家壟斷供貨。

2021年3月，上海核工院與“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟成員浙江三方控制閥責(zé)任有限公司簽訂PV20研發(fā)供貨一體化合同，通過示范工程研供一體采購模式開展PV20研發(fā)，研發(fā)成果于2022年9月通過中國機械工業(yè)聯(lián)合會和中國通用機械工業(yè)協(xié)會組織的樣機成果鑒定會，并通過能源局組織的事后立項事后補助課題驗收，研制合作單位獲得HAF601許可證。該閥門的成功研制，打破國外企業(yè)在該領(lǐng)域的長期壟斷。

從核電“大動脈”到“中國心”，從核電站“大腦”“神經(jīng)系統(tǒng)”到遍布核島各處的“血管”“神經(jīng)”，都經(jīng)歷了類似的國產(chǎn)化攻關(guān)過程。根據(jù)研制進度與工程項目進展匹配情況，整機100%國產(chǎn)化設(shè)備將陸續(xù)應(yīng)用于后續(xù)國和項目中。