相较于第二代核电技术30万千瓦的电功率，第三代核电技术电功率需要突破万千瓦，对非能动安全和主要设备来说，就是那个大门槛。

核能是人类最具希望的未来能源之一，核能的应用和发展水平，是一个国家综合工业实力的体现，是大国竞争的主阵地，核电技术则是核能应用的重要具体场景。核电技术是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量发电的技术。从年到前苏联建成奥布灵斯克核电站以来，全球核电应用历程也走过了67个春秋。

目前，世界掌握的核电技术主要分为三代，第一代核电技术主要是以实验研究堆为主。第二代核电技术主要发展阶段是20世纪60年代初到年以前，该阶段技术建成的核电称为二代。美国三里岛核事故发生后，全球对核电安全的认识进一步提升，先进核电国家针对核电设计、运行安全等方面进行了充分认识与分析评估，提出了一系列改进、增强安全性的措施，三代核电技术应运而生。

长期以来，根据外方的合作协议，只有电功率超过万千瓦，我国才能拥有三代非能动核电的自主知识产权。万千瓦，对非能动安全、主要设备来说是个“大门槛”，不掌握核心技术，这个“大门槛”就过不去。因此，我国一直没能完全掌握三代非能动核电的自主知识产权，这也成为了制约我国在能源领域发展的“卡脖子”重点问题。

道阻且长，行则将至。经过十二年的探索，在年9月28日，万千瓦这个“大门槛”中国终于迈过去了。在这天，国家电投集团公司正式发布了我国三代核电自主化标志性成果——中国自主核电技术品牌、世界先进三代核电型号“国和一号”。

万千瓦的“大门槛”摆在面前

核电，是利用原子核内部蕴藏的能量产生电能。一颗原子核，直径只有一根头发丝的一亿分之一，却蕴藏着惊人能量。1千克的铀裂变以后产生的能量，大致相当于吨标准煤充分燃烧释放的热量。

对于核电技术的应用，前苏联早在年就开始了实验。当时，第一代核电技术即早期原型反应堆，主要目的是为通过试验示范形式来验证核电在工程实施上的可行性。第二代核电技术是在第一代核电技术的基础上建成的，它实现了商业化、标准化等，包括压水堆、沸水堆和重水堆等，单机组的功率水平在第一代核电技术基础上大幅提高，达到千兆瓦级。

到了上世纪九十年代，美国三里岛核事故发生后，全球对核电安全的认识进一步提升，先进核电国家针对核电设计、运行安全等方面进行了充分认识与分析评估，提出了一系列改进、增强安全性的措施，三代核电技术应运而生。

然而，我国运行的核电站大多也为第二代改进型。也就是说，这数十年的时间里，我国一直没有在第三代核电技术方面取得突破。相较于第二代核电技术30万千瓦的电功率，第三代核电技术电功率需要突破万千瓦，对非能动安全和主要设备来说，就是那个大门槛，“这不是简单的等比例放大，而是要具备自主设计、研制和试验的能力——不掌握核心技术，这个大门槛就迈不过去。”大型先进压水堆核电站国家科技重大专项总设计师、国家电力投资集团有限公司核能总工程师郑明光说。

历经12年突破重重难关

自年起，从核电“大动脉”主管道到“心脏”主泵，从“大脑”核设计与安全分析软件到“中枢系统”核电仪控，再到电缆、仪表等遍布核岛各处的“血管”“神经”…以郑明光为代表的技术团队，对“国和一号”顶层设计方案进行了全局性的创新，包括增加钢制安全壳的直径和厚度以扩大核岛空间，重新设计研制反应堆冷却剂泵、蒸汽发生器、爆破阀和汽轮发电机，大幅度优化主泵流量、主管道流通截面等，实现型号总体安全经济性能和效率的全面提升。

三代核电自主化技术攻关团队在关键核心技术上狠下功夫，一项项空白逐步扫清。以“国和一号”控制棒驱动线试验的技术攻关这项任务为例，年起，“国和一号”项目组的陈宇清担此重任，连续一个多月的时间里，为保证试验的准确性，任何外界，包括附近行驶车辆的干扰都要尽量避免。陈宇清带头从晚上8点钟开始做试验，直到凌晨3点钟结束。看凌晨4点的上海，成了“陈宇清们”的常态，在这样的状态下，他们最终圆满完成任务，为三代核电控制棒驱动机构自主设计奠定了坚实基础。

经过长时间的技术攻关，各个企业、机构的鼎力相助，依靠产学研用协同创新，“国和一号”成功打破多项材料及设备制造技术垄断，主泵、爆破阀、反应堆压力容器、蒸汽发生器、反应堆本体及一体化堆顶组件、大锻件、核级锆材、U型管等关键设备材料全部实现自主化设计和国产化制造，性能达到国际领先水平。

有媒体为国和一号算了这样一笔“账”：72小时、56个月、60年、.4万千瓦。这些数字可以换算成“国和一号”安全、经济与环保的效果图：采用非能动安全系统、事故后无须人工干预时间为72小时，建造周期56个月，电站整体和主体设备寿命60年，单机组发电功率.4万千瓦……

大国重器设备国产化率超90%

自年启动项目研发，多家单位、余名技术人员参与，累计形成知识产权成果超过7项，设备国产化率超过90%……“国和一号”的履历，正是亿万中国人凝心聚力问鼎世界强国的缩影。

“国和一号”单台机组中，超过吨的设备、模块有30件左右，最大的模块体积有多立方米，重达多吨；安全壳是个直径40多米，高70多米的“大胶囊”，用5厘米厚左右的钢板制成，每平方米可承受40吨以上的压力；蒸汽发生器里面有1万多根用于热交换的U型管，总长超过公里……一项项数据足以说明“国和一号”是名副其实的“国之重器”。

通俗来讲，“国和一号”年发电量亿千瓦时。按照年全国年人均用电量预计达千瓦时计算，“国和一号”单台机组年发电量可满足万居民的用电需求。

而对于掌握了第三代核电技术万千瓦级的核电机组也意味着环保方面的巨大贡献。机组与同等规模燃煤电站相比，相当于每年减排二氧化碳万吨，减排二氧化硫3.9万吨，减排氮氧化物2.1万吨，减排烟尘0.5万吨。减排气体量相当于种植平方公里森林。

结语

根据国家电投的规划，到年，“国和一号”将全面实现%设备国产化能力，到年，建成“技术上最先进最安全、装备上完全自主可控、经济上有显著竞争优势”的三代核电产业链。

通过设计工作牵引制造企业能力提升，又通过制造过程的经验反馈反哺设计水平提高，在相互作用、共同成长中，“国和一号”建成了先进的三代核电自主创新体系和产业链供应体系。这是国家电投的又一次突破，而未来以国家电投为代表的央企，还将承担更多发展重任，面临更大挑战。

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