从核电站心脏到血管，三代核电“国和一号”锚定100%国产化
全球各大核电强国背后，均有强大的设计研发能力及装备制造业作为支撑。与核电建设速度和规模相比，衡量一国核电实力和产业竞争力的更核心指标是自主化能力——1987年开工建设的广东大亚湾核电站，引进法国核电技术，核电设备国产化率仅1%。如今，我国两大自主三代核电技术路线的设备整体国产化率都已达到90%。但这还不算终点。
三代核电自主化成果“国和一号”将实现100%的设备国产化能力。澎湃新闻从日前举行的“国和一号”产业链联盟第二届会员大会暨党建联盟成立大会上了解到，一年来，产业链联盟已完成非能动余热排出阀、1E级磁浮子液位计等11项“国和系列”整机设备国产化攻关，今年将实现整机设备100%国产化能力。到2025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。
十多年来，在大型先进压水堆核电站国家重大专项的牵引下，全国数百家科研院所、高校和装备制造企业协同攻关，不仅诞生了具有完全自主知识产权和出口权的先进核电型号“国和一号”，也基本攻克重大设备与材料关键技术，带动我国核电行业和装备制造产业从二代跃升到三代。目前，“国和一号”产业链联盟覆盖上下游研发、设计、设备制造、设备鉴定、建安、调试、运行等环节，在保障产业链稳定安全基础上，还将进一步提升国和系列型号国内批量化建设和“走出去”的经济性竞争力。
国家电投集团首席科学家、核能总工程师、“国和一号”总设计师郑明光对澎湃新闻表示，“国和一号”批量化建设后，先进产业链体系将使其单位建造成本进一步下降，设备国产化率超过99%。在示范工程建设过程中，国产化产业链的培育和构建已经凸显出成果，“有效解决了疫情和当前国际形势下少量进口设备交付不及时的风险，确保工程进展。”
90%，还不够国家电投集团党组成员、副总经理卢洪早在会上表示，通过重大专项实施、产业链上下游15年协同攻关，非能动先进压水堆型号——“国和一号”示范工程建设顺利。“‘国和一号’是我国当前已实现自主可控的可规模化建设的最先进三代非能动核电技术，其带动形成的先进非能动核电产业链，具备了以新型号新技术持续策源促进科技高水平自立自强、以非能动项目规模化建设助力‘双碳’目标实现的能力和基础。”
在业内，“国和一号”更为人所熟知的型号代码是CAP1400。“C”是中国英文单词的首字母，“A”、“P”分别代表先进（Advanced）和非能动（Passive），意指中国自主设计的、装机容量达140万千瓦级以上的先进非能动核电技术。通过核电重大专项及引进技术AP1000依托项目的实施，我国形成了国产化CAP1000的设计建造能力，并在此技术上开发出功率更大、具有自主知识产权的CAP1400。
“国和一号”示范工程顺利推进之际，国产化CAP1000的批量化建设也于2022年提速。去年，国务院共核准10台核电新机组，CAP1000占比过半——三门核电二期、海阳核电二期、廉江核电一期共6台机组均采用该技术路线。据澎湃新闻了解，正在推进前期工作的CAP1000后续项目还包括广西白龙核电一期，及经历长期准备的广东陆丰一期、辽宁徐大堡一期。
在业内普遍观点看来，综合考量，100%国产并非必须达成的绝对目标。但为了杜绝“卡脖子”， “国和一号”团队开始对最后的10%甚至1%进行国产化攻关，以实现100%自主可控。
郑明光曾对澎湃新闻介绍，在整个型号开发过程中，技术团队对设备和材料进行了全方位梳理和国产化策划，先攻克“最贵”“最难”的。至于其余10%未国产化的设备，是可以国际采购的通用设备，属于市场价格合理、竞争充分、不存在少数几家企业垄断的物项，不会影响“国和一号”的落地和出口。不过，从2017年开始，国家电投开始持续推进这部分材料和设备的彻底国产化，以杜绝“因1%卡死99%”。
据悉，在抽丝剥茧式的供应链风险排查基础上，“国和一号”产业链联盟着手从整机、部件、零件、原材料、耗材、软件等层级推进软硬件自主化，将先于2023年实现“具备整机物项100%国产化能力”的目标，基础零部件、基础元器件、基础软件、基础材料等国产化攻关正按计划推进。零部件级物项国产化攻关方面，需科研攻关零部件的科研课题全部立项。“国家电投核电专业设计分析软件自主化一套软件”已完成累计82项软件研发。
“通过重大专项实施，‘国和一号’的关键设备、关键部件、关键材料基本实现了自主化国产化。大设备大部件里的配套器件原本不属于重大专项直接覆盖的范围，但出于对产业体系完整性的考虑，我们深入到零部件这级。”郑明光对澎湃新闻说，基于国产化目标下的产业能力提升也有利于中国装备制造“走出去”，将促进国际合作和有序竞争，增加国际核能事业的发展能力和产能规模。
“国和一号”示意图
“国和一号”的“中国心”
澎湃新闻注意到，前述产业链联盟的成员，许多是此前重大专项攻关过程中技术竞争格局下的参与者。换句话说，都是在“国和一号”型号开发中一步步实现设备研制能力迭代、从“做不了”到“做得好”的企业。
新的核电型号离不开新设备的支撑，三代核电更高的安全标准要求、技术标准要求、技术参数要求对国内设备厂商的软硬件能力提出了新的挑战。但十多年前，国产化设备的制造能力还未达到能制造如此大功率设备的水平。
在整个“国和一号”研发过程中，主泵、爆破阀、压力容器、蒸汽发生器、堆内构件、控制棒驱动机构、大锻件、核级焊材、690U型管等核电关键设备、关键材料全部实现自主化设计和国产化制造。国家电投上海核工院对每项关键设备材料培育2-5家国产化供应商，以确保项目风险可控、价格合理、具有竞争力。
反应堆冷却剂泵，简称“主泵”，是核反应系统中唯一的转动设备，提供反应堆冷却剂的循环驱动力，作为一回路压力边界的重要组成部分，在整个核电站中承载着重要作用，可以看作核电站正常功率运行时的“心脏”。在“国和一号”型号研发伊始，就采用双线并行模式，一面推进屏蔽电机主泵研发，另一面启动了湿绕组主泵技术方案。
湿绕组主泵和屏蔽电机主泵都属于无轴封新型主泵，从根本上消除了泵壳内高压冷却剂通过动密封结构向外泄漏的可能性，提升核电厂安全。不过，要在150万千瓦级压水堆核电站中使用，且设计寿命为60年，对材料、制造和安装精度都提出了极限要求，鉴定试验验收标准更为严苛。
据上海核工院介绍，十年磨一剑，湿绕组主泵和屏蔽电机主泵相继研制成功并实现工程化应用。2022年，“国和一号”示范工程全部4台湿绕组主泵与4台屏蔽电机主泵均完成产品试验，具备交付条件。两种主泵技术方案均得以实现，标志着我国已经完全掌握这一关键核心技术并形成产能。
沈阳鼓风机集团核电泵业有限公司与上海核工院在“国和一号”屏蔽主泵的改进与设计优化、CAP1000 50Hz屏蔽主泵的开发与应用上开展合作。
该公司董事长于洪昌对澎湃新闻介绍，相比于二代核电技术，“国和一号”主泵制造对于内部设计研发能力、生产制造能力及工艺水平的提升尤为显著。目前，该公司已启动CAP1000屏蔽主泵开发，目标为实现100%国产化。他坦言此任务“技术难度大，压力不小。”
相较于我国在运的三门、海阳核电站通过技术引进的60Hz屏蔽主泵，将首次应用于廉江核电项目的CAP1000屏蔽主泵适应我国50Hz电网频率，其开发是对屏蔽主泵技术的进一步提升。若该主泵研制成功，将实现我国全面自主化掌握屏蔽主泵知识产权。
要充分保证核电站的安全性，核电站设计必须满足的安全要求之一，就是要确保在所有运行工况下以及事故工况期间和之后能实现安全停堆并维持安全停堆状态，并从堆芯排除余热。非能动余热排出流量控制阀（PV20）是非能动核电型号特有的核一级重要安全相关阀门，在事故工况期间执行应急堆芯衰变热排出功能，具有口径和流量大、压差低且密封等级高、执行机构推力大等特点，研发难度高、投入大、周期长，此前一直由国外商家垄断供货。
2021年3月，上海核工院与“国和一号”产业链联盟成员浙江三方控制阀责任有限公司签订PV20研发供货一体化合同，通过示范工程研供一体采购模式开展PV20研发，研发成果于2022年9月通过中国机械工业联合会和中国通用机械工业协会组织的样机成果鉴定会，并通过能源局组织的事后立项事后补助课题验收，研制合作单位获得HAF601许可证。该阀门的成功研制，打破国外企业在该领域的长期垄断。
从核电“大动脉”到“中国心”，从核电站“大脑”“神经系统”到遍布核岛各处的“血管”“神经”，都经历了类似的国产化攻关过程。根据研制进度与工程项目进展匹配情况，整机100%国产化设备将陆续应用于后续国和项目中。
