按照计划，“华龙一号”全球首堆示范工程——中核集团福清核电5号机组将于近期进行不装核燃料的冷态功能试验，即所谓的“冷试”，这是对机组性能的第一次全面考验。来自中国核动力研究设计院的专家日前接受了独家专访，揭示了“华龙一号”背后的“成龙”之路。
挺直腰杆 “华龙一号”完全“中国芯”
20世纪90年代初，我国自行设计、建造和运行管理的第一座30万千瓦压水堆核电站——秦山核电站投入运营。上文所述的1997年的那次讨论发生时，秦山核电站的二期主体工程正在建设，工程设计装机容量为两台65万千瓦压水堆核电机组。
“华龙一号”副总设计师、核反应堆及一回路系统总设计师刘昌文参与了那次讨论，“虽然秦山二期还在建设，但那时大家已经在讨论，什么时候中国能有自己的百万千瓦核电机组。”刘昌文回忆说。
在核电站中，核燃料在反应堆内发生反应放出核能，产生蒸汽驱动汽轮机，带动与汽轮机同轴的发电机发电，实现核能到热能再到电能的热量转换。其中的核燃料就好像一大把插在筷子笼里的筷子，这些“筷子”的数量以及排列方式，是一个核电机型最核心最重要的特征之一。
在国外的“121堆芯”“157堆芯”等技术的基础上，1997年的那次讨论创新性地提出了“177堆芯”的概念。虽然此后基于这一概念的核电机型经历了参研单位调整、技术要求变化、技术方案优化等历程，但直到“华龙一号”，“177堆芯”这一核心特征仍然未变，这一设计不仅可使核电机组的发电功率得到5%至10%的提升，同时也降低了堆芯内的功率密度，提高了核电站的安全性。
“华龙一号”的另一个重要特点就是采用了“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，但如果在极端情况下，核电站断电了，这时“非能动”就能派上用场，依靠重力、温差和压缩空气等自然力来驱动安全系统，通过蒸发、冷凝、对流、自然循环等自然过程来带走热量。
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。
“除了‘177堆芯’和‘能动+非能动’，‘华龙一号’还有一个重要特点，它是我国具有完全自主知识产权的核电型号，共获得七百余件专利和一百余项软件著作权，覆盖了设计技术、专用设计软件、燃料技术、运行维护技术等众多领域。中国核电人可以挺直腰杆，送‘华龙一号’出海。”刘昌文说。
“硬怼”偏见 不眠不休攻坚核心技术
行走在福清核电5号机组的核岛内部，三个20米高的巨大白色圆柱体装置分外显眼，它们的学名叫“蒸汽发生器”，是核电站的主设备之一。
蒸汽发生器地处核电站一回路系统与外部的“两省交界”，堆芯产生的高温高放射性的水流淌在蒸汽发生器内部的传热管中，这些水在此将外部没有放射性的水加热，产生蒸汽，进而发电，它又被称为“核电之肺”，只是与人体不同，在这个“肺”中交换的是热量。
蒸汽发生器结构复杂，内部零件超过一万个，价格昂贵，动辄就上亿元人民币，以往大型核电站的蒸汽发生器的设计技术及知识产权掌握在美国、法国的少数几家设计公司手中。
在“华龙一号”的设计早期，相关方面曾经跟外国的公司谈，打算购买他们的三代核电蒸汽发生器技术，对方有钱赚自然乐见其成。然而，协议中有一个条款始终谈不下来。对方坚持，将来使用了这种蒸汽发生器技术的核电技术如果要出口，必须经过其同意。
“相当于我购买了你的轮胎来造汽车，我卖车的时候还必须通过你同意?”刘昌文回忆起当时的境况仍然难掩气愤。
中国核动力研究设计院此后自筹资金，组建攻关团队，从事蒸汽发生器设计研究近30年的专家张富源担任攻关组组长兼专家组组长。
研制蒸汽发生器，需要合适的蒸汽来测试设备性能，据张富源回忆，当时在河南南阳油田找到符合条件的蒸汽后，为了利用好宝贵的用汽“窗口”时间，实验连续进行，科研人员常常需要24小时守在野外冰天雪地的试验现场，啃馒头、泡方便面更是常事。
结构设计、知识产权、性能验证、软件设计、关键材料国产化、制造技术国产化等技术难关被连续攻克，仅仅27个月后，用于“华龙一号”的第三代核电ZH-65型蒸汽发生器问世，相比之下，美国、法国制造首台三代核电蒸汽发生器的时间用了将近40个月。与此同时，与国外三代核电蒸汽发生器相比，ZH-65型蒸汽发生器产生的蒸汽压力更高、蒸汽湿度更低、经济性更好。
蒸汽发生器只是一个缩影，先进堆芯测量系统、核燃料组件包壳材料……不再被“卡脖子”的故事在“华龙一号”的身上比比皆是。
骤遇“天灾”好事多磨精益求精
技术上的难题，终究可以解决。但“华龙一号”前进的过程并非一帆风顺，也曾因外界的不可抗力，踩过急刹车。
2011年2月28日，“华龙一号”的前身——CP1000开始进行安全审查，顺利结束后，在3月8日准备开始现场负挖。然而，3月11日，日本东北部和关东首都圈发生里氏9级强震，并引发海啸，日本福岛第一核电站发生放射性物质泄漏事故。受其影响，我国暂停审批核电项目包括开展前期工作的项目，同时，全面审查在建核电站，切实排查安全隐患，确保绝对安全。
“想起来都心酸，‘华龙一号’真是好事多磨。”刘昌文说，“就好像婚礼上迎亲的队伍已经出去了，突然这婚不结了。对一些技术人员来说打击很大，毕竟从1997年开始，十余年的辛苦工作，戛然而止。但是喝闷酒也解决不了问题，大家就相互打气，相互鼓励，对标世界上最先进的技术和最严格的标准，改进我们的‘华龙一号’。”
此后科研人员对“华龙一号”进行了一系列安全升级。比如通过技术改进延长反应堆操纵员不干预的时间，最长可以达到72小时。如果出现事故，通过系统自身的作用能够让反应堆处在一个安全状态，避免人为操作失误。另外还增加了移动消防水泵、移动柴油发电机等应急设施。
“华龙一号”可以抵御目前已出现过的所有台风级别，可以抵御9级烈度的地震以及商用大型飞机的外部撞击。另外，福清核电站三面环海，但都是浅海，排水设施完备，可及时排水、排洪，从选址的角度已经充分考虑到海啸影响的问题。
2015年5月7日， “华龙一号”示范工程——中核集团福清5号核电机组正式开工建设，工期规划了62个月。直到今天，其建设进度都是满足各个时间节点的要求的，“首堆必拖延”的核电魔咒没有出现。
按照计划，“华龙一号”首堆将于近期进行不装核燃料的冷态功能试验，即所谓的“冷试”，这是对机组性能的第一次全面考验，而后便是热态功能试验，如果一切顺利，年底就能装入核燃料，预计2020年投入商运。
“‘华龙一号’遇到的困难太多了，就像爬山，”刘昌文笑着说，“爬到山顶上回头一看，才发现爬了这么高，还真的不容易，但过程中只是一门心思不断前进。”
