华龙一号在中国的核电重器有多厉害？

根据北京商报消息：华龙一号全球首堆——福清5号机组首次达到临界状态。中核控制系统工程有限公司作为福清5号机组核仪控系统服务和设备供应方，表现出色的核仪控工程服务能力。

华龙一号是由中国两大核电企业中国核工业集团公司和中国广核集团在我国30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上，根据福岛核事故经验反馈以及我国和全球最新安全要求，研发的全球先进的百万千瓦级压水堆核电技术。

根据之前新华社伦敦消息，国际能源署署长法提赫比罗尔表示，随着中国在核能发电领域的发展，未来中国将取代美国成为全球最大核能国家。美国金融新闻媒体援引比罗尔的话说，当今全球在建的核电机组约有三分之一位于中国。比罗尔估计，到2030年中国就会超过美国成为全球最大的核能国家。

比罗尔介绍，自上世纪６０年代以来，美国就一直是全球核能领域的领导者，但目前两大问题有可能让美国失去这一领先优势：核电装机容量增加非常有限，以及现有核电站没有寿命延续的计划。比罗尔说，同样的情形在太阳能发电领域也能看到：中国通过实践掌握了太阳能发电技术，降低了成本，目前已准备好对外输出自己的技术，而且能做到比其他国家效益更高。

什么是是华龙一号？

为中国自主研发的第三代核电技术。"华龙一号"采用177个燃料组件的反应堆堆芯、多重冗余的安全系统、单堆布置、双层安全壳，全面平衡贯彻了"纵深防御"的设计原则，设置了完善的严重事故预防和缓解措施。

所谓的压水堆是什么？在工业上，成熟的发电堆主要有三种: 轻水堆、重水堆和石墨气冷堆。它们相应地被用到三种不同的核电站中，形成了现代核发电的主体。 现在，热中子堆中的大多数是用轻水慢化和冷却的所谓轻水堆。轻水堆又分为压水堆和沸水堆。

压水堆核电站使用轻水作为冷却剂和慢化剂。主要由核蒸汽供应系统、汽轮发电机系统及其他辅助系统组成。冷却剂在堆芯吸收核燃料裂变释放的热能后，通过蒸汽发生器再把热量传递给二回路产生蒸汽，然后进入汽轮机做功，并带动发电机发电。

压水堆核电站工作原理

压水堆核电站的一回路系统与二回路系统是完全隔离开的，是一个密完全闭的循环系统。

核电站的工作原理及流程:1）主泵将高压冷却剂送入反应堆，一般冷却剂保持在120~160个大气压。在高压情况下，冷却剂的温度即使达到300℃多也不会出现汽化。2）冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器，然后通过数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路水，让水沸腾产生蒸汽; 3）冷却剂流经蒸汽发生器后，再由主泵送入反应堆，这样来回循环，不断地把反应堆中的热量带出并转换产生蒸汽。4）从蒸汽发生器出来的高温高压蒸汽，推动汽轮发电机组发电。5）做过功的废汽在冷凝器中凝结成水，再由凝结给水泵送入加热器，重新加热后送回蒸汽发生器。这就是二回路循环系统；6）冷凝器中用三回路循环泵抽来的江河水作冷却剂，冷却后再次排回到江河中，形成第三回路的循环。

沸水堆工作原理

沸水堆(Boiling Water Reactor)，如果从字面上来看就是采用沸腾的水来冷却核燃料的一种反应堆。其工作原理: 冷却水从反应堆底部流进堆芯，对燃料棒进行冷却，带走裂变产生的热能，冷却水温度升高并逐渐气化，最终形成蒸汽和水的混合物，经过汽水分离器和蒸汽干燥器，利用分离出的蒸汽推动汽轮进行发电。日本的福岛核电站就属于沸水堆（始建于70年代）。

压水堆核电厂的优点：功率密度高、结构紧凑、安全易控、技术成熟、造价和发电成本相对较低，目前已经是国际上最广泛采用的商用核电堆型，占轻水堆核电机组总数的3/4。我国核电站以及潜艇基本都采用了先进的压水堆核电机组，因此，安全性比日本福岛高非常多。

华龙一号研制历程：

2017年11月6日，华龙一号核电项目首台发电机在东方电气集团东方电机有限公司通过了型式试验，全部指标达到和优于设计要求，标志着中国华龙一号首台发电机自主研制成功。

2018年1月17日，华龙一号的核心部件——压力容器将运抵福清。3月21日上午9时21分，中核集团福清核电6号机组完成反应堆穹顶吊装。

2018年5月23日，华龙一号吊装穹顶。

2018年11月15日，中国广核集团公布，我国三代核电技术华龙一号在英国的通用设计审查（GDA）第二阶段工作完成，正式进入第三阶段。

2020年10月26日，据国际标准化组织（ISO）官方消息，由中核集团组织、中国核动力研究设计院主导编制、核工业标准化研究所参与编制的国际标准《压水堆核电厂一回路冷却剂系统设备和管道保温层设计规范》（标准编号为ISO 23466: 2020）于2020年10月26日正式发布。

该标准是我国首项核电国际标准，也是我国核领域首项ISO标准。该标准的发布，标志着我国自主核电技术进一步获得国际认可，是中核集团在世界核电领域增强竞争力的重要布局，对支撑华龙一号走向国际市场和提升我国核电全球影响力具有重要意义。

值得一提的是，此《规范》（ISO 23466）由中核集团华龙一号标准转化，在起草过程中充分凝练了中国三代核电技术和工程经验，填补了核电保温层设计领域无可用国际标准的空白。该标准于2018年7月11日正式立项，历时2年多，经过ISO多轮次、高要求的国际审查与投票，最终以每轮国际投票赞成率均超过90%、并领先ISO官方进度9个月正式发布。

华龙一号对于能源环保的重要作用

华龙一号福清核电1-4号机组于2017年9月17日全面投入商业运行，四台机组已累计发电超过1300亿千瓦时，与同等规模的化石能源相比，相当于减少标准煤消耗4032万吨、减少二氧化碳排放10544万吨，相当于植树造林29.3万公顷。

目前5、6号机组采用我国自主三代核电技术华龙一号，分别于2015年5月7日和12月22日开工建设。目前，2020年已先后完成了5号机组热态性能试验、双层安全壳试验、主控室可居留试验以及6号机组外穹顶吊装等，安全质量良好受控。

华龙一号技术上厉害之处

1）采用双层安全壳：华龙首堆的双层安全壳，英文名叫Containment，安全壳有两层厚铠甲，铠甲是由钢筋混凝土再加上不锈钢钢板构成的，这种双层安全壳结构是华龙一号安全壳最显著的特点，更重要的它是核电厂的第三道安全屏障。

为了能达到抗击大型飞机的冲撞，钢筋强度也从三级钢增至四级钢，内层的厚度增加至1.3米，新增的外层厚度为1.5-1.8米，因此，抗拉强度和屈服强度也更高。

值得一提的是，内层能确保反应堆发生事故的情况下，放射性物质不会外泄，外层能抵抗外部撞击的损害，如抵御类似大飞机撞击，抵御相当于日本福岛核事故中的地震震级。

2）高度汲取了日本福岛核故障的教训。华龙一号是在日本福岛核事故之后设计定型的新堆型，因此，华龙一号充分考虑了福岛核事故的经验反馈，所以，具有充足的能力抵御类似福岛的核事故出现。

核电厂都是依靠反应堆中核反应释放的裂变能量进行发电。假如反应堆遇到紧急情况停堆，核反应中止了，核燃料还是会继续产生余热的，因此，仍然需要通过外部电源来维持一回路和二回路的水循环，及时地将堆芯余热导出来，以防止堆芯过热被熔毁。这是保证核安全的一个重要步骤，缺一不可。

日本福岛核事故的直接原因，就是因为核电厂失去了所有的交流电源(全厂断电事故)，其中外电网也被地震破坏，而且作为紧急备用交流电源的应急柴油发电机也同时被海啸淹没。由于堆芯的余热无法及时导出，最终导致堆芯熔毁，压力容器被熔穿。

最重要的是核燃料元件包壳与水蒸气反应产生的氢气在反应堆厂房内聚集，最终发生氢气爆炸，破坏了反应堆厂房，并且造成放射性物质向周围大量释放。所以，包容放射性物质是核安全的极为重要手段。

华龙一号为了有效避免类似日本福岛全厂断电情况下的故障，完成导出堆芯余热和包容放射性物质，华龙一号在能动设计的基础上增加了非能动的事故处理措施。

所谓非能动系统的优点：就是不依赖电源，而是利用重力、温差、密度差这样的自然驱动力实现流体的流动和传热等功能。也是汲取福岛事故教训后新增加的改进措施，华龙一号还设置了移动电源和移动泵，作为实现堆芯余热排出目标的最终备用手段。

假设真的发生核全厂断电事故(如果外电网和应急柴油发电机全部失效)，那么，华龙一号能够在确保主泵轴封完整性的前提下，在一回路将建立自然循环，将堆芯余热传递至蒸汽发生器一次侧。

这时可通过辅助给水系统向蒸汽发生器二次侧供水，带走一回路热量。为了保持主泵轴封完整性，可设置专门的小型柴油发电机或者移动柴油发电机向主泵提供轴封水，或者选择断电即可实现停机密封的主泵。

另外，二次侧非能动余热排出系统也可投入使用，冷凝水在重力作用下注入蒸汽发生器，提供二次侧补水。这样增加的安全措施使得华龙一号能够在全厂断电情况下建立起稳定可靠的一、二回路循环排出堆芯余热。

假如以上措施全部失效，华龙一号还可采用应急补水方案，在充分卸压的情况下，利用核岛消防系统对一、二回路直接补水，甚至可以利用厂内其他水源以及移动设备(消防车或移动泵)实现对一、二回路的补水。

华龙一号还采用了具有很大容积的双层安全壳，其自由容积比日本福岛核电厂的安全壳容积增大了一个数量级，因此，能够更好地包容严重事故情况下的气体释放。

华龙一号的安全壳氢气监测系统可以在严重事故后实时连续监测安全壳内的氢气浓度，并将结果传输至主控制室、应急指挥中心。安全壳可燃气体控制系统利用非能动催化氢复合器系统，将安全壳大气中的氢浓度减少到安全限值以下，从而避免发生氢气爆炸。

非能动安全壳热量导出系统可利用自然循环降低安全壳内的温度和压力。如果还是不能阻止安全壳内压力的上升，可投入安全壳过滤排放系统，通过有计划、有控制的过滤排放降低安全壳超压的风险。

在日本福岛的事故中，不但堆芯熔毁和放射性物质出现外泄，还有其他想不到的情况。比如乏燃料水池丧失了冷却能力，引起了对乏燃料裸露的担忧；比如现场应急条件恶劣、主控室丧失了可居留性。

应急工作还面临着多机组同时发生严重事故情况下，长时间全场断电和缺乏外界支援的复杂局面。华龙一号根据这种情况采取了有针对性措施，防止类似福岛这种情况的发生：在乏燃料水池改进了冷却和检测能力，提供了事故条件下的应急补水手段和液位连续监测仪表；还有就是提高了严重事故条件下的主控室、应急控制中心、运行控制中心的可居留性和可用性。

同时制定了多机组事故的应急响应方案，从人力、物力、管理等方面保证两台机组同时进入应急状态的响应能力；非能动系统容量和移动设备运行能力都能够满足72小时的安全要求。

核电厂内的水源也满足两台机组堆芯与乏燃料水池同时出现严重事故情况下的72 小时用水需求，因此能够在事故发生之后的至少72小时内完全实现"电厂自治"而不需任何外界援助。

3）华龙一号第三代设计及技术上更先进性。第三代核电机型是一种"改良型"设计，与第二代相比，第三代核电站大幅提高了安全性和经济性，缩短了建造周期，同时简化了运行维修，降低了对于环境的影响。

第三代堆型广泛采用"非能动"的设计概念，利用固有的热工水力特性，简化安全系统的设计，使核电站安全功能不再依赖泵、风机等能动设备的运行，大幅减少设备数量、厂房规模和运行维修工作量，大幅提高了核电机组的安全性和经济性。

第三代核电站的设计采用简单性、实体隔离、多样性和冗余原则，并重点考虑了严重事故的预防和缓解措施，比如高压熔堆、低压熔堆、蒸汽爆炸、氢气消除、堆芯捕集和安全壳内热量排除。

华龙一号设计采用了全面平衡的核安全纵深防御原则和设计可靠性原则，创新性地采用"能动与非能动相结合的安全设计理念"，可有效应对动力源丧失的非能动安全系统，作为经过工程验证、高效、成熟、可靠的能动安全系统的补充，提供了多样化的手段满足安全要求。

4）超高极限防范洪水设计标准：华龙一号设计基准洪水事件发生的概率约为百万年一遇，其设防标准远高于民用堤防工程所考虑的百年一遇洪水事件。

5）能够承受及防范大型飞机撞击。华龙一号着重汲取了"911"事件教训，设计上，考虑到商用大飞机撞击核电站的概率，设计中考虑到了这一极端撞击事件的发生，事实上，国际上第三代核电站的核岛厂房设计过程中都充分考虑了商用大飞机的撞击影响。

华龙一号在具体设计中，对于关键系统、设备采用抗大型商业飞机撞击壳的方式进行防护，比如反应堆厂房、燃料厂房。同时，对于冗余的安全系统及其支持配套系统，在布置设计上采取空间隔离的方式，保证执行安全功能的某一系列安全系统受到飞机撞击，至少还有一列安全系统能够正常投运。

中国的核电大型科技型企业，包括规划设计集团所掌握的交直流输变电工程设计技术、超超临界机组技术、百万千瓦空冷发电机组技术、二次再热技术、大型循环流化床发电技术已达到世界领先水平。

中国、美国、法国、日本、俄罗斯、加拿大是世界上六大核电大国。

中国在发展核电上由于核安全原因非常谨慎，因此，目前我国的核电占比还很低，按2018年的统计数据，中国2019年核电发电量大约2943.6亿千瓦时，而火电的发电量为50738.6亿千瓦时，可以，核电发电量还不足火电发电量的十分之一。

按最新发布的《中国的核安全》白皮书，中国目前正在运营的核电站为47台，居世界第三，在建核电站11台，居世界第一，核电发展水平整体来讲比较稳定。相比美国核电站为97台、法国核电站58台。

中国目前已拥有世界上绝大多数的先进堆型。世界上有六大核电大国，分别是中国、美国、俄罗斯、法国、日本，加拿大，当然每个国家核电技术各具特色，其中，美国核电技术最先进，代表堆型为西屋电气的AP1000和通用电气的先进沸水堆。

法国的代表堆型为阿海珐的EPR（欧洲先进压水堆），俄罗斯的代表堆型为VVER1200反应堆，都属于压水堆技术，日本目前没有流行的核电堆型，但日立、东芝和三菱都拥有世界上强大的核电技术。

福清核电站建设的是自主国产华龙一号的首堆，华龙一号是中核ACP1000和中广核ACPR1000+两种技术的融合，其自主创新主体技术由中核提供。

中国目前在研究四代堆型技术，清华大学主推的是高温气冷堆，石岛湾核电站是高温气冷堆的一个示范项目。而中核集团主推的是快堆，在中国原子能科学研究院已建成了中国实验快堆，徐铼院士是该项目的主要推动者，堪称中国快堆第一人。

中国核电技术，已处于世界前列，未来超越美国势在必得，华龙一号是中国的大国重器，不断走向科技顶端的重器。