中國科“跡”｜鐘刻秦山——核電振邦

硬核破局：

秦山核電的自主技術(shù)攻堅(jiān)之路

核電站發(fā)電，本質(zhì)和火電廠類似，都是靠產(chǎn)生蒸汽推動汽輪機(jī)、帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電（通俗說就是‘燒開水’）。區(qū)別在于，火電廠靠燃燒煤、油等化石燃料產(chǎn)熱，而核電站靠核燃料（秦山用的是二氧化鈾燃料組件）發(fā)生可控核裂變產(chǎn)熱。而且這個過程是可控的，不會像原子彈那樣發(fā)生爆炸。

30萬千瓦級壓水堆技術(shù)

這是當(dāng)時國際上成熟、安全的核電技術(shù)路線。秦山核電站的突破，就是把這項(xiàng)技術(shù)“吃透”，并完全靠自己造出來、用起來。

所謂“壓水堆”，簡單說就是用高壓水來冷卻核燃料、傳遞熱量。核燃料在反應(yīng)堆壓力容器里發(fā)生裂變，產(chǎn)生大量熱量，高壓水（壓力約15.2兆帕，相當(dāng)于152個大氣壓）流過燃料組件，把熱量帶走，而這些水因?yàn)楦邏海退氵_(dá)到300℃左右也不會沸騰——這就是“壓水”的由來。

這里有兩個關(guān)鍵設(shè)備，都是秦山自主設(shè)計(jì)制造的：一是反應(yīng)堆壓力容器，它是核反應(yīng)堆的‘心臟外殼’，要承受高溫、高壓和核輻射，其筒身壁厚約130毫米，封頭壁厚約150毫米（核心受力部位），當(dāng)時我們沒有現(xiàn)成的制造技術(shù)，科研人員反復(fù)試驗(yàn)，終于做出合格的容器，能牢牢“鎖住”核輻射，保證安全；二是蒸汽發(fā)生器，它相當(dāng)于一個“熱交換器”，把高壓水的熱量傳遞給另一路普通水，讓普通水變成蒸汽，推動汽輪機(jī)發(fā)電，這樣一來，帶核輻射的高壓水和發(fā)電用的蒸汽完全分離，避免了核污染。

核燃料組件制造技術(shù)

核燃料是發(fā)電的“能量源泉”， 秦山用的是二氧化鈾燃料棒，把二氧化鈾燒結(jié)成陶瓷芯塊，做成小圓柱，裝進(jìn)鋯合金包殼管里，再組裝成燃料組件，放進(jìn)反應(yīng)堆。當(dāng)時國外封鎖了燃料組件的制造技術(shù)，我們自主研發(fā)出燃料棒的封裝技術(shù)，保證燃料棒在高溫、高壓下不泄漏，而且能高效釋放裂變能量，每一組燃料組件，都能穩(wěn)定供能很長時間。

主管道焊接技術(shù)

主管道是連接反應(yīng)堆壓力容器和蒸汽發(fā)生器的“大動脈”，輸送高壓、高溫的水，一旦焊接有瑕疵，就可能出現(xiàn)泄漏，后果嚴(yán)重。可以說，它是保證機(jī)組安全的“生命線”。

當(dāng)時日本企業(yè)索要高價才肯提供技術(shù)，我們自主攻關(guān)，掌握了“窄間隙埋弧焊”技術(shù)，簡單說就是把焊接的縫隙控制得很窄，用特殊的焊接方式，讓焊縫更牢固、更均勻，能承受高壓和核輻射的長期侵蝕，這項(xiàng)技術(shù)當(dāng)時達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

反應(yīng)堆控制與保護(hù)系統(tǒng)

核裂變反應(yīng)需要精準(zhǔn)控制，這個系統(tǒng)能實(shí)時監(jiān)測反應(yīng)堆的溫度、壓力、功率等數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)異常，比如功率過高、溫度超標(biāo)，會自動啟動控制棒（主要由硼合金制成，核心是硼元素，能吸收中子，減緩核裂變），讓反應(yīng)減速；如果出現(xiàn)緊急情況，會快速插入全部控制棒，讓核裂變完全停止，確保反應(yīng)堆不會發(fā)生危險(xiǎn)，從某種角度上形容，這就像核電站的“大腦”和“安全衛(wèi)士”。

秦山自主研發(fā)的這套系統(tǒng)，當(dāng)時實(shí)現(xiàn)了“自主監(jiān)測、自主控制、自主保護(hù)”，打破了國外的技術(shù)壟斷。

阻尼器

核電站運(yùn)行時，設(shè)備會產(chǎn)生振動，阻尼器能吸收振動能量，防止設(shè)備因長期振動損壞，尤其是核反應(yīng)堆的關(guān)鍵設(shè)備，振動過大會影響安全。考慮到當(dāng)時的技術(shù)環(huán)境限制，我們未引入國外阻尼器產(chǎn)品，轉(zhuǎn)而自主設(shè)計(jì)研發(fā)，采用彈簧和阻尼材料組合的結(jié)構(gòu)，打造出符合機(jī)組需求的阻尼器。

薪火永傳：

秦山核電的傳承與深遠(yuǎn)影響

秦山核電站的自主突破，為我國后續(xù)核電發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，這份技術(shù)和人才的傳承，是我國科技發(fā)展歷程中寶貴的財(cái)富。秦山掌握的30萬千瓦級壓水堆技術(shù)，為后續(xù)核電技術(shù)迭代提供了重要借鑒，我國自主三代核電“華龍一號”的研發(fā)，就借鑒了秦山的技術(shù)積累和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加快了自主核電技術(shù)成熟和走向世界的步伐。

我國自主三代核電技術(shù)“華龍一號”全球首堆示范工程

——中核集團(tuán)福清核電 5、6 號機(jī)組實(shí)景圖

與此同時，秦山也像一座“核電人才搖籃”，從這里走出的3500余名專業(yè)技術(shù)人才，被輸送到全國各地核電項(xiàng)目，把攻堅(jiān)精神和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)一代代傳遞下去，為核電規(guī)模化發(fā)展提供了人才保障。如今，秦山一期機(jī)組獲準(zhǔn)延壽20年，既證明了當(dāng)年自主技術(shù)的可靠，也為老舊核電機(jī)組延壽提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，讓這份科技成果持續(xù)煥發(fā)活力。

秦山核電基地全景圖

秦山核電站的自主研發(fā)與成功運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了中國核電“零的突破”，這份突破從來都不遙遠(yuǎn)，它就藏在我們每一天的生活里，影響著我們每個人，也支撐著國家的發(fā)展。作為清潔能源，它累計(jì)安全發(fā)電超8900億千瓦時，相當(dāng)于節(jié)約2.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤、減少7.3億噸二氧化碳排放，我們?nèi)粘Ｓ玫降姆€(wěn)定電力、企業(yè)生產(chǎn)所需的能源，很多都來自這里，它不僅緩解了華東地區(qū)的用電緊張，更讓我們的生活更綠色、更環(huán)保，助力“雙碳”目標(biāo)一步步實(shí)現(xiàn)。同時，它帶動國內(nèi)機(jī)械、冶金等多個行業(yè)進(jìn)步，讓我國高端制造業(yè)更有底氣，更打破了國外技術(shù)壟斷，讓我們不再依賴進(jìn)口技術(shù)，筑牢國家能源安全的防線，這份自主創(chuàng)新的力量，既護(hù)著我們的日常生活，也撐起了國家的科技底氣。

秦山二期實(shí)景圖

參考資料

《秦山核能供熱示范項(xiàng)目運(yùn)行報(bào)告》中核浙江電能服務(wù)有限公司

《秦山里的中國：一座核電站的強(qiáng)核報(bào)國之路》浙江教育出版社

《中國核電發(fā)展紀(jì)實(shí)·秦山篇》中國原子能出版社

《這才是“核”》中國科學(xué)技術(shù)出版社

《秦山核電自主攻堅(jiān)回憶錄》中國電力出版社

圖片來源

《這才是“核”》

編著：中國核能電力股份有限公司黨群工作部

出版時間：2025.1

出版：中國科學(xué)技術(shù)出版社

《走向科技自立自強(qiáng)》

編著：中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會組編

出版時間：2023.11

出版：中國科學(xué)技術(shù)出版社

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