“华龙一号”中国制造

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来源：《福建支部生活》 2019年第6期

钟书/撰文 张殿元/摄影

今年4月28日02时36分36秒，“华龙一号”全球首堆福清核电5号机组一回路水压试验一次成功。这标志着“华龙一号”全球首堆顶住“高压”，顺利通过检验机组性能的一次“大考”。一回路水压试验也被称为冷试，即在未装载核燃料的情况下，让一回路承受试验高压，以检查是否跑冒滴漏、存在安全隐患，是对整个反应堆性能的第一次全面考验。

作为中国核电走向世界的“国家名片”，“华龙一号”是国内具有完全自主知识产权的三代核电技术，设计寿命60年，电厂可利用率高达90%以上。

『177堆芯』就是『中国芯』

说到核电站，只要一提“177堆芯”，全世界就知道，这是中国人的技术。

堆芯里面存储着核原料，通过裂变反应，产生热量，加热周围的水。堆芯，就如同一个核裂变版的“热得快”。堆芯的外形如同一大把插在筷子笼里的筷子，堆芯的数量及排列方式，是核电机型最核心的特征。

国外普遍采用堆芯的构型是“121堆芯”和“157堆芯”，即每个堆芯里面有121个或者157个燃料组件。

1997年，我国学者首次提出“177堆芯”的概念，也就是把堆芯中组件数量提升到177个。增加组件数量，不仅可使核电机组的发电功率得到5%至10%的提升，同时也降低了每个单独燃料组件的运作功率，提高了核电站的安全性。

这一方案是经过十余年的探索与优化，才最终投入使用的。

核电的安全问题

提到核电站，安全，是人们最关心的问题。

首先，我们应了解两个基本常识。一是核电站绝对不是原子弹，不会发生核爆炸。因为铀的浓缩度不够，原子弹中的铀-235含量高达90%以上，而核电站中用到铀的浓缩度不超过5%。二是核电站的辐射水平很低。衡量辐射对生物影响的单位叫做西弗（Sv），核电站周围的辐射是每年0.01毫西弗。从北京坐飞机往返巴黎，受到的辐射是0.04毫西弗。也就是说去欧洲旅行一次，受到辐射量，相当于在核电站附近住了4年。另外自然界中，来自天空、海洋、土壤、空气中的辐射是每年2.4毫西弗。

核电站最大的安全隐患，是突发意外后，裂变反应所残余的巨大热量。

2011年，日本福岛核电站事故，就是由于地震导致电网遭到了大面积破坏，作为备用电源的应急发电机又被海啸淹没。“能动”安全装置陷入瘫痪，无法给反应堆降温，巨大的热量无法导出，堆芯熔毁。同时，反应堆材料与水蒸气反应产生了大量氢气，在厂房内聚集。热量+氢气，一场爆炸在所难免。

『能动』+『非能动』双重保险

为了避免出现类似福岛的核事故，“华龙一号”采用了“能动＋非能动”的安全系统设计。所谓“能动”，即靠电来驱动安全系统，保障核电站运行。所谓“非能动”，是指事故发生后，不用电力，就可以导出余热的安全措施。

“华龙一号”的“非能动”系统主要有三部分，分别是：冷却水箱、消氢装置和双层外壳。

首先，“华龙一号”中有巨大的冷却水箱，里面存着约3000吨的水。发生严重事故时，在重力作用下，这些水会迅速注入堆腔，冷却堆芯。

第二是消氢系统。为了防止出现类似福岛的氢气爆炸，“华龙一号”安装了几十台氢气复合器，里面有很多催化剂，可以通过化学反应将氢气变成水。

再有，不同于现有核电站的单层外壳，“华龙一号”的外壳有两层。这种安全壳除了能防止放射物跑到室外，还能抵抗外部的巨大冲击。

据了解，国际上众多核电型号中，有的强调“能动”，给安全系统做“加法”，增加冗余，有的型号则强调“非能动”。“华龙一号”融合了两者，既有“能动”的成熟稳定，也有“非能动”在丧失电源情况下的独特优势。

“华龙一号”整套机组共有6万多台套，生产、设备、组装涉及5300多家企业，20万人参与了项目的研制和建设。

现在，已有两台“华龙一号”机组在巴基斯坦开始建设，并与多个国家达成合作意向。2020年，“华龙一号”将首次商运。这条中华之龙，即将起飞。