從核電站心臟到血管，從大設(shè)備到鍛件材料，從蒸汽發(fā)生器到U型管、管道焊接材料……2023年，我國三代核電自主化成果“國和一號”將實現(xiàn)100%整機國產(chǎn)化能力，以實現(xiàn)完全自主可控。
“國和一號”是依托國家科技重大專項，完全由我國自主設(shè)計的大型先進(jìn)核電型號。它由國家電投上海核工院牽頭研發(fā)設(shè)計，涉及700余家單位、3.1萬余名技術(shù)人員，集我國三代核電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新之大成。
“核心技術(shù)是買不來、求不來的，必須靠自主創(chuàng)新。”這是第一財經(jīng)記者在多家“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)采訪時聽到的最多的一句話。
正如“國和一號”總設(shè)計師鄭明光所說，前沿探索、理念創(chuàng)新、基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用、價值創(chuàng)造，技術(shù)創(chuàng)新鏈?zhǔn)且粋�完整的過程。以我為主、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新、形成先進(jìn)型號、建成先進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈體系，能夠解決工程技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求與當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“卡脖子”問題，增強國際合作能力。這對我們國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展有巨大的推動作用。
安全性高400倍
“國和一號”是我國十六個重大科技專項之一，是我國當(dāng)前已實現(xiàn)自主可控的可規(guī)�；ㄔO(shè)的最先進(jìn)三代非能動核電技術(shù)型號，是我國核電技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的最新成果。
從上世紀(jì)80年代開始，中國先后引進(jìn)了法國、加拿大、俄羅斯核電技術(shù)。多頭引進(jìn)、多種核電堆型和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并存，所需的工業(yè)支撐體系不一，這給我國核電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和國產(chǎn)化造成了很大困難。
2008年2月，國務(wù)院常務(wù)會議審查通過了《大型先進(jìn)壓水堆核電站重大專項總體實施方案》，“國和一號”研發(fā)工作正式啟動。
鄭明光表示，黨中央、國務(wù)院在本世紀(jì)初開始部署國家中長期發(fā)展的重大科技專項，核電專項也是其中之一，以解決核電批量化建設(shè)的能力問題、安全性問題，和整個產(chǎn)業(yè)鏈體系的穩(wěn)定問題；通過依托項目和重大專項的開發(fā)，建成我國先進(jìn)三代核電的產(chǎn)業(yè)鏈體系，使后續(xù)發(fā)展具有可支撐性、可持續(xù)性。
上海核工院相關(guān)人員對第一財經(jīng)記者介紹，我們在引進(jìn)消化吸收先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，通過持續(xù)研究開發(fā)，完成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的世界先進(jìn)三代核電型號“國和一號”。“國和一號”單臺機組年發(fā)電量可達(dá)125億度，每年可減少煤炭標(biāo)準(zhǔn)煤消耗400萬噸，每年減少二氧化碳排放近千萬噸。
在發(fā)電的同時，“國和一號”也具備供熱能力，首堆將提供450萬平方米的供熱，未來將具有4000萬平方米的供熱能力，兼具社會效益、經(jīng)濟(jì)效益。
相比二代堆型來說，“國和一號”安全性高400倍，即便反應(yīng)堆燒毀，也不可能發(fā)生大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放，可以取消場外應(yīng)急，從本質(zhì)上保證了環(huán)境的安全。
形成自主可控的完整核電產(chǎn)業(yè)鏈
700多家制造企業(yè)、3萬多科技工作者參與了“國和一號”研制。“國和一號”重大專項通過關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，補足了核電產(chǎn)業(yè)鏈上的短板。同時，基于高安全標(biāo)準(zhǔn)所制定的“國和一號”新核電產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，也使我國成了全球核電高端制造領(lǐng)域頂級的少數(shù)“玩家”之一。
2021年6月，國家電投全面啟動了“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈“固鏈、強鏈、補鏈、塑鏈”工作，以“國和一號”為驅(qū)動，引領(lǐng)相關(guān)合作企業(yè)集智攻關(guān)，推動建立我國完整的、先進(jìn)的、經(jīng)濟(jì)的、自主可控的核電產(chǎn)業(yè)鏈。
2022年2月，由國家電力投資集團(tuán)有限公司組建的“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟在上海成立，并提出在2023年全面實現(xiàn)100%整機國產(chǎn)化的能力。
“舉國機制、國家平臺，實現(xiàn)了高端產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈體系的大集成、大聯(lián)合、大配套、大對接。”鄭明光說，一個核電產(chǎn)業(yè)鏈體系，需要完整的配套、供應(yīng)，其實把一個國家材料和設(shè)備的整個基礎(chǔ)工業(yè)體系全都帶動了起來。
從核電“大動脈”到“心臟”，從“大腦”核設(shè)計與安全分析軟件到“中樞系統(tǒng)”核電儀控，再到電纜、儀表等遍布核島各處的“血管”“神經(jīng)”……上海核工院聯(lián)合國內(nèi)相關(guān)大學(xué)、科研院所、企業(yè)等一大批產(chǎn)學(xué)研用單位，全面布局科研攻關(guān)任務(wù)和工程項目實施，每一種設(shè)備、材料的技術(shù)開發(fā)，都布局2至5家有競爭力與積極性的單位參與研制，從設(shè)計技術(shù)到制造技術(shù)與工藝來回多次迭代，有效發(fā)揮了新型舉國體制的優(yōu)勢。
“國和一號”先進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈體系建設(shè)，首先帶來的是核電造價降低20%左右。鄭明光表示，如果產(chǎn)業(yè)鏈體系只有一家，價格就會被壟斷，成本會提高；同時因為缺乏動力，技術(shù)就不太會進(jìn)步。只有合理的市場競爭格局，才可能促進(jìn)整個產(chǎn)業(yè)體系的良性有序發(fā)展。
嚴(yán)苛的要求，超規(guī)的尺寸，特殊的用途，極少的用量，讓許多產(chǎn)品的研發(fā)投入與收益不成正比。以蒸汽發(fā)生器中的支撐板為例，由于材質(zhì)和規(guī)格特殊，過去在核電建設(shè)中，這一部件曾長期需要進(jìn)口。
作為國內(nèi)最早擔(dān)負(fù)核電站設(shè)備建造任務(wù)的企業(yè)，上海電氣核電集團(tuán)聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上游的寶武鋼鐵集團(tuán)，從原材料開始自己研發(fā)，協(xié)同攻關(guān)。據(jù)上海電氣不完全統(tǒng)計，多年的積累，讓企業(yè)擁有了多達(dá)400余項關(guān)鍵技術(shù)，制造能力獲得大幅提升。
帶動民營企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新
值得一提的是，“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈也帶動了民營企業(yè)的科技創(chuàng)新。“我國民營企業(yè)經(jīng)過20多年的奮斗，管理、技術(shù)能力、研發(fā)投入都有很大的進(jìn)步。”鄭明光說，這些企業(yè)在關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設(shè)備的部件上，對產(chǎn)業(yè)鏈形成了強大的支撐。一個大企業(yè)去做某個小設(shè)備，也許在經(jīng)濟(jì)性上并不合算，但是一些小企業(yè)來做精、特、尖，特別是可持續(xù)性上，可能會有比較好的作用。
浙江倫特機電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)溫度儀表和核測儀表的隱形冠軍企業(yè)，2015年，在上海核工院的帶動下進(jìn)入核電產(chǎn)業(yè)。如果說堆芯是核電廠的心臟，堆芯儀表系統(tǒng)就是監(jiān)測心臟運行狀態(tài)的眼睛，可以幫助堆芯避免出現(xiàn)溫度過高或功率過大的情況，在國內(nèi)毫無研制和測試經(jīng)驗的前提下，上海核工院與倫特公司聯(lián)合開展“國和一號”堆芯儀表套管組件的國產(chǎn)化研發(fā)工作，從無到有突破各種技術(shù)難題，研制成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。
浙江倫特機電有限公司總經(jīng)理吳方亮表示，進(jìn)口不僅貴，話語權(quán)也極其受限。從2015年到2021年，從原理樣機到工程樣機再到最后取證模擬件完成整個鑒定試驗，一共花了6年多時間，現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)。
690合金U型管是核電站蒸汽發(fā)生器重要組件，核燃料加熱所產(chǎn)生的高溫高壓且?guī)б欢ㄝ椛湫缘囊换芈方橘|(zhì)液態(tài)水，通入蒸汽發(fā)生器用690合金U型管內(nèi)并通過管壁將熱量傳遞給管外側(cè)的二回路介質(zhì)，使之產(chǎn)生高溫高壓的水蒸汽從而推動汽輪機做功發(fā)電。蒸汽發(fā)生器用690合金U型管可謂是壓力邊界同時也是防輻射屏障，因此管材在密封精度、防腐蝕、防放射性的要求很高。此前，只有法國、日本和瑞典的3家公司能夠生產(chǎn)此類產(chǎn)品。
在設(shè)計單位上海核工院的指導(dǎo)下，寶銀特種鋼管有限公司投入大量研發(fā)資金，自主研制精密管裝備和全流程生產(chǎn)線，經(jīng)過幾年的攻關(guān)努力，終于生產(chǎn)出了第一根國產(chǎn)的核電690合金U型管，價格僅為國產(chǎn)化前進(jìn)口價的三分之一。
寶銀特種鋼管有限公司總經(jīng)理莊建新說，當(dāng)時國內(nèi)有人根本不相信民營企業(yè)能夠生產(chǎn)出這樣的管子。但如今寶銀已成為當(dāng)?shù)?ldquo;專精特新”重點企業(yè)，全球第四家具備核電站蒸汽發(fā)生器用U型管生產(chǎn)能力的企業(yè)。
除此之外，如研究密封材料的陜西特橡、研制密封圈的天生、大連大高、江蘇神通等，這些民營企業(yè)在關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設(shè)備的部件上，對產(chǎn)業(yè)鏈形成了強大的支撐。“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈帶動下，中國企業(yè)攜手奏響了一支核電產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新奮進(jìn)曲。
