本文摘要：大型先进设备压水堆及高温气冷填核电国家科技根本性专项是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）》中牵涉到的16个国家科技根本性专项之一。

大型先进设备压水堆及高温气冷填核电国家科技根本性专项是《国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）》中牵涉到的16个国家科技根本性专项之一。借助该专项的反对，压水堆根本性专项样板工程CAP1400构建了自主化和国产化，使我国核电产业链挣脱了受制于人的局面；山东省荣成石岛湾核电厂的修建让中国的高温气冷填从跟跑南北排在；核电企业补足了短板，装备制造能力构建了横跨；一大批顶尖核电人才渐渐茁壮一起。

5月14日至15日，在北京主办一带一路国际合作高峰论坛更有了全世界的目光。在清华大学能科楼看到国家科技根本性专项高温气冷填核电站样板工程总设计师、清华大学核研院院长张作义时，他刚刚从一带一路活动的现场赶回来，因为沙特的能源部负责人想要跟他聊聊高温气冷填的事。这是今年3月16日，中沙两国签订《沙特高温气冷填项目牵头可行性研究合作协议》后双方在技术层面的再度了解交流。在经历了10年的较慢发展之后，高温气冷填再一走在了世界前沿，迈开了回头过来的步伐。

沙特、印尼等国家都对高温气冷填展现出出有浓厚兴趣，与我国达成协议了多项合作协议。这些成绩让张作义很快乐。某种程度快乐的还有国家科技根本性专项大型先进设备压水堆核电站总设计师、上海核工程研究设计院院长郑明光。

CAP1400早已沦为我国核电回头过来的名片，土耳其、南非等早已与我国就CAP1400技术合作积极开展了深度交流，签定了涉及合作协议。今日的成绩，是数十年的技术累积和对国外技术的消化吸收，是大型先进设备压水堆及高温气冷填核电国家科技根本性专项（全称专项）10年上下一心冲锋陷阵，是几代科学家的不懈努力才有的结果，来之不易。张作义说道。10年，压水堆技术青出于蓝更加胜于蓝坊间讨厌用CAP1400代表压水堆根本性专项，实质上它是压水堆根本性专项样板工程的代号，其中：C为中国英文单词的首个字母，AP分别是先进设备和非能动英文单词的首个字母，CAP1400含义为中国装机容量为140万千瓦等级的先进设备非能动核电技术，它是我国第三代核电技术的代表。

从一开始，CAP1400的定位就是在引入消化吸收AP1000核电技术的基础上，构建再行创意，构建自律知识产权和独立国家出口权。10年间，在AP1000技术的基础上，我国200多家企事业单位2万多人经过消化、吸取、再行创意，顺利研发了功率更大、安全性更高的大型先进设备非能动核电型号CAP1400，并使之确实沦为了我国具备自律知识产权和独立国家出口权的三代核电技术。郑明光回忆说，当年与美国签约合约，引入AP1000还极具契机，要不是当时美国核电发展遭遇资金艰难，我国难道很难取得这项先进设备技术的引入机会。

当初心有戚戚，生怕人家不卖，现在郑明光毕竟没这样的担忧了。他讲解，CAP1400项目经过技术研制成功和近百项各类试验，突破了国产化标准设计、型号设计、试验检验、核电站安全性评价、主设备消化吸收、关键设备超大锻件研制、安全壳生产、核岛修建加装等10项关键核心技术。

截至2016年底，已构成知识产权2894项，新产品、新工艺、新材料、新的装置等179项。构建了我国三代核电技术研发、工程设计、设备生产、试验检验的自主化，并正在构建先进设备软件平台和先进设备核燃料的自主化。

值得一提的是，核电领域最不受注目的安全性和经济性，CAP1400都做了青出于蓝而胜于蓝。各安全性设施能力比AP1000提升了20%以上，85%以上设备构建国产化，耗资早已可以掌控在每千瓦2000美元左右，这一价格让CAP1400回头过来的竞争力更进一步提高。10年，高温气冷填从追踪他国到排在世界今年年初，清华大学公布60万千瓦高温气冷填核电站技术方案。

完全刚好，首个高温气冷填商业样板项目山东省荣成石岛湾核电厂宣告将于2018年发电，这两条消息引起外界普遍注目。这被外界指出是高温气冷填发展的关键节点。长期以来，外界对高温气冷填的发展有过各种批评发电成本太高、不简单、前景受限等等。

然而现在，我国自律研发的世界首座具备第四代核电技术特征的高温气冷填核电站将确实竣工了，不仅要发电还要构建商业化应用于。外媒用排在来形容中国在高温气冷填领域获得的成绩。对于张作义和他的同事们来说，内心是自豪的，他说道，我们从863时的追踪高技术，到现在回头到排在的方位，这条创意路上有过很多交错。现在我们早已在这一领域正处于国际先进设备行列，在样板工程上大约要领先其他国家5年10年。

专项将最杰出的人和资源集中于一起，对关键技术展开突破，有独有的优势。张作义说道，他专门从事核电研究多年，专项与以往做到科研毕竟大不相同，这其中仅次于的有所不同就是让科学家们很久不担忧资源问题，要用埋头苦干，向前冲，效率极高。

于是以因为这样的高效率，在10年的时间里，全球首座高温气冷填商业样板电站研发设计工作全部已完成，大部分主设备已加装所在之处，工程转至调试阶段。构成新产品、新材料、新工艺、新的装置等将近千项，知识产权3000余项。张作义说道，下一步他和同事们要干的事还有不少要加快构建石岛湾核电站并网发电；期望重新组建产业联盟，推展我国制造业的创意发展；要将现有高温气冷填的温度从750摄氏度提高到1000摄氏度，提升燃料用于效率；要把万众期望的高温气冷填制氢确实构建。

10年，我们补充了核电生产装备的短板郑明光说道，当初兼任压水堆项目的总设计师压力真为极大，而仅次于的压力就来自于设备生产，一个设备设计出来后却去找将近不会生产的厂家这是他和同事们经常遇上的情况。为减少设备研制风险同时培育良性的竞争氛围，CAP1400在研发设计的同时积极开展设备研制及国产化对一些关键设备都决定两到三家厂家展开培育，对尤其最重要的设备如主泵甚至使用两条技术路线分段的策略，借助专项的反对，国内各大生产企业已完成了从会到不会、从二代到三代的转变，装备制造能力构建了横跨。由于CAP1400机组使用二电路设计，每一回路就必须忍受7075万千瓦的功率，这对蒸汽发生器等设施的设备拒绝就十分之低，当时国产化设备的生产能力还并未超过能生产如此大功率设备的水平。

而现在，10年的专项，10年的科研研制成功成就了CAP140085%以上的设备国产化率。根据科技部根本性专项办公室材料表明，压水堆项目自律研制的超大型锻件、690合金管、压力容器密封件、核级锆材等40余项关键材料，为我国核电、军工等行业发展做出巨大贡献。目前，已不具备年产6台到8台套三代核电设备供货能力。

另一方面，高温气冷填关键设备，如控制棒驱动机构、燃料集装箱漆系统等已构建供货，球形燃料元件也已产业化生产。2014年9月，享有几乎自律知识产权的高温气冷填核电站样板工程燃料元件生产线已完成加装，可每年获取大约30万个球形燃料元件。

这其中最典型的当属主氦风机的面世。主氦风机是高温气冷填核电站的心脏装备。2008年起就开始部署其生产技术、电磁轴承技术等研制成功任务，再一在2014年，我国首台高温气冷堆主氦风机样机研制成功。

然而其他核电堆型主泵设备经常出现的问题，让项目组要求之后试验主氦风机，最后在2016年5月宣告顺利。从2008年到2016年，这台设备走到了8年，最后获得成功，但它不是唯一。根据国家科技根本性专项年度报告，目前我国已突破高温气冷填的全部核心技术，并有多个世界首创，如世界仅次于商业化规模的陶瓷外壳颗粒球形燃料元件生产厂、首个电磁轴承主氦风机等。

此外，反应堆压力容器、蒸汽发生器等主设备也已几乎国产化。10年，我们让核电人才发展壮大大家都告诉，创意的先决条件是人才，10年核电专项建设，人才队伍的建设仍然都是重中之重。张作义在拒绝接受科技日报专访时说，高温气冷填项目开始时他难过前辈们曾多次的坚决留给了一批当时四五十岁左右的人才，而今天他看见的是各个年龄段的人才，尤其是现在30多岁的一批年轻人在专项中茁壮一起了。

这批人才不存在于科研、生产等各个领域，即便是放在全世界的舞台上，他们也是杰出的、顶尖的。他说道。在压水堆领域，郑明光和他的团队某种程度是业界的翘楚。他告诉他科技日报记者，不仅有上海核工院覆盖面积仅有核岛8大领域31个学科101个专业的科研人员在这10年里较慢茁壮，更加有还包括上海电气、东方 电气等一批生产企业的工程师们沦为各领域的专家。

10年专项可谓了一支技术水平低、工程经验丰富、专业配有合理的研发人才队伍。现在，CAP1400型号研发、核电安全性评价、高温气冷填燃料元件研发等41个创意团队在核电领域都是响当当的。他们中不仅有郑明光、张作义等创意领军人物。

其中，还有9人选入千人计划，以及各类科技人才、青年学术和技术带头人800余人。创意团队他们研制的密封环超越国外半个世纪独占密封是核电运营和事故状态下避免外泄的第一关。CAP1400核电的建设也不值得注意，特别是在是核反应堆压力容器主密封（O型密封环），科核一级设备用于，是整个核电密封系统中最简单、最重要的密封。

长年工作于340℃以上高温、15MPa的高压、低电磁辐射的险恶环境，且间隔1218个月因加换燃料必需整套替换，需求量大。50年来该技术仍然被美国Garlock公司独家独占。不仅价格昂贵，而且出售时还必须向美国安全性管理委员会备案，确保不用作军事和出口。

因此，在CAP1400核电的建设中，密封环的国产化将是一个急需突破的难题。早在2010年，为秦山核电服务的宁波天生密封件有限公司总经理励行根，就立志要顺利研制反应堆压力容器O型密封环。2014年，CAP1400核反应堆压力容器O型密封环的研制及其性能试验被列入国家根本性专项，国家投资1亿多元建设1∶1O型密封环试验平台，该实验平台将用作检验励行根所率领团队所研制的O型密封环的实际工况的应用于性能，预计2018年6月已完成投用。2014年底，励行根团队所研制的O型密封环已获得阶段性进展，研制过程中，他们发明者了O形环直管开孔技术，创新性地明确提出了再行进孔后成型的工艺，解决了国外产品再行成型后开孔的缺点，不仅重复使用解决问题了杂物残余问题，超过产品A1级清洁度拒绝，也大大提高了开孔精度。

同时还掌控了薄壁合金Inconel718管材的可调熔焊技术，既提升了焊缝的平整度，又确保了焊接后连接器突起0.05毫米，解决问题了焊后焊缝不得凸起的技术难题。他们研制的O型密封环，直径4米以上，其公差可掌控在0.2毫米以内，几乎符合核电反应堆压力容器的用于条件。同时完全超越了美国公司对此类密封的独占，几乎中止了美国对我国核反应堆密封技术用作军事和出口的遏止，为我国沦为核强国、核电出口大国做出最重要贡献，对国家核发展具备根本性的战略意义。典型案例每天都有应付挑战的激情和并肩作战的快乐2018年，山东石岛湾由华能集团负责管理建设的全球首座球床模块式高温气冷填样板将已完成并网发电，这将是国家科技根本性专项成果获得的又一项根本性标志性成果。

因为它代表了第四代核电技术在商业应用领域迈进的第一步。作为工程建设的亲历者，华能核电副总经理吕华权对石岛湾项目建设过程深有感触。

他说道，建设过程显然遇上许多艰难，但对他和同事们来说毕竟独有的体验每天都有应付挑战的激情和并肩作战的快乐。曾多次很长时间，建设石岛湾的专家们的主要工作是搬到砖和砌墙，但这个工作可没听得上去那么非常简单。

高温填的陶瓷填内构件由碳砖和石墨砖构成，一共分成53层。陶瓷填内构件的加装过程实质上类似于盖房子砌砖，但这种砌砖工作，既没水泥接合，也没锚固、螺栓，更加没焊。每块砖之间还有孔洞，这些孔洞组装后构成控制棒、吸取球和氦气孔道。

吕华权说道，为避免控制棒卡棒、吸取球卡球以及氦气漏流，精度拒绝极高。上千块砖要严丝合缝，砖与砖的缝隙以及每块砖所在的比较方位，都无法有一点闪失。据传整个过程都是一步一测量，来确保最后陶瓷填内构件加装已完成后，顶层高度误差不多达1毫米，平面度误差不多达0.55毫米，掌控在设计拒绝之内。

说道一起，石岛湾的专家们不仅要腊体力活,还要腊张飞穿针的技术活。在已完成堆芯壳的调整之后，他们要展开填内千余块零部件的加装。

其中底部金属填内构件作为整个积木的底座，直径约5米，水平度拒绝误差在0.2毫米以内，光这项工作他们就忙活了2个月。在吊装高温填的压力容器过程中，须要将容器卧式旋转为立式，为避免旋转过程中卸料管因忍受极大压力导致毁坏，必须运用两台吊车展开双机抬吊。并且，吊装过程压力容器要从0米升到低大约50米再行落位至0米，横向行程大约100米。

更加艰难的是，在落位过程中，卸料管需穿越一个楼板孔洞，管与洞内侧的距离仅有为25毫米，还必需保证卸料管与孔洞不再次发生撞击。这样的事情在高温气冷填的建设过程中每天都在再次发生，石岛湾的建设者们在挣钱的时候都提着一股劲，时刻打算庆贺新的挑战。

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