能抵御9級地震和航班撞擊的核電機組，中國造！丨大國科技范

中國“天眼”、神舟飛天、墨子“傳信”、高鐵奔馳、北斗組網、超算“發(fā)威”、大飛機首飛、國產航母和五代機……2012-2022，黨的十八大以來的十年間，中國人民取得了無數(shù)振奮人心的科技成果。中國“趕上世界”的強國夢實現(xiàn)了歷史性跨越。

在新中國迎來第73個生日之際，數(shù)字北京科學中心為廣大觀眾朋友們整理了黨的十八大以來那些舉世矚目的科技進展，隆重推出“大國科技范——十年巨變 科技騰飛”系列專題圖文，和大家一起回顧過去十年里，偉大祖國在黨的領導下所取得的科技成果。

審核專家：汪鵬

中核工程宣團部高級主管

你見過核電站嗎？

在媒體上，比如對福島核事故的報道中，核電站被放在鏡頭前，讓人看得真切，仿佛就在眼前；在現(xiàn)實中，很少有人見過核電站的雄姿，甚至了解核電站的人都不多，覺得它們離自己很遙遠。

其實，核電站可能早已在悄悄改善你的生活，甚至離你不足百里之遙。

秦山核電站 來源丨維基百科

截至去年年底，我國已經有51臺核電機組并網發(fā)電，總裝機容量達到5327.5萬千瓦時，在全球僅次于美國和法國；同時，我國仍在建設20臺核電機組，總裝機容量為2142.9萬千瓦時，蟬聯(lián)全球第一。

如果2021年全國人民一共用了100度電，那么其中4.8度是由核電站發(fā)出的。

去年，我國核電發(fā)電量總計為4071.41萬千瓦時，僅需核燃料1160噸左右，如果換成燃燒標準煤來發(fā)電，約需1.16億噸，需要載重80噸的運煤敞車145萬節(jié)，這有多長呢？如果車尾在北京王府井，那么車頭能直接停到美國白宮的草坪上。

燃燒這么多煤會產生3億噸二氧化碳，如果也需要火車來運輸，這么長的列車足以繞赤道一圈！

更令人驚訝的是，核電站可能就建在你不遠處。秦山核電站離上海直線距離有多遠？45千米。大亞灣核電站為什么能方便地為深圳和香港供電？因為它離這兩個高度發(fā)達的地區(qū)分別只有40-50千米。

大亞灣核電站 來源丨核電那些事

之所以能不被你發(fā)現(xiàn)，是因為它們足夠安靜足夠安全。

核電站“藏”在哪兒？

核電站通常以鈾或钚等可裂變核素作為燃料，使它們在反應堆發(fā)生自持鏈式反應，將這一過程中釋放的能量轉變?yōu)殡娔堋?/p>

這一過程聽起來簡單，但實行起來技術復雜度極高，再加上龐雜的上下游配套產業(yè)鏈，使核電在現(xiàn)今所有能源系統(tǒng)中牢牢占據(jù)著高端位置。

同時，由于核電是優(yōu)質高效的清潔能源，甚至單位發(fā)電量所產生的碳當量只有風電的1/2，水電的1/10，光伏發(fā)電的1/13，所以成為受到全球矚目的清潔能源重點發(fā)展領域，被公認為可以考慮作為電網中穩(wěn)定供電的基礎電力，即基荷電力。

大亞灣核電站核反應堆的中微子實驗裝置 來源丨維基百科

但不可否認，核電由于依靠放射性物質來發(fā)電，一旦出現(xiàn)天災人禍，發(fā)生核泄漏事故，后果不堪設想。因此，人們一方面對建設和運行核電站表示擔憂，另一方面也對核電站的安全性提出了更高的要求和期待。

確保核電站安全的重要方面之一就是選擇合適的建設位置。

雖然建設核電站不必像建設火電站那樣考慮煤炭資源和運輸條件，也不必像風電、光伏發(fā)電那樣需要廣闊的空間和特殊的自然條件，但仍然有很多值得考慮的因素。

首先是足夠偏僻，尤其離大城鎮(zhèn)和大城市遠一些，防備萬一出現(xiàn)事故，損失不至于過大。

其次是不能太偏僻，至少離電力主要供應的城市不宜太遠，否則經濟性欠佳。

再次是地理環(huán)境穩(wěn)定，地質結構穩(wěn)定，周圍也不能易發(fā)山洪泥石流，地勢盡量高一些、開闊一些，這樣既不易受地下水侵擾，也有利于廢氣飄散。

最后是盡量離水源近一些，可以靠?？拷?，這既是核電站正常運轉的需要，也能為危機處置提供更好的條件。

有了理想的廠址，接下來就該考慮最重要的問題了。

建什么樣的核電站最安全呢？

當然是越先進越安全，比如采用第三代核電技術的核電站！

世界上第一代核電站的建造是從蘇聯(lián)和美國開始的。1954年，蘇聯(lián)建成了世界上首座核電站，但它規(guī)模很小，主要試驗研究。短短3年之后，美國也建立了自己的核電站。

發(fā)現(xiàn)核電切實可行后，加拿大、英國等國家迅速跟上，開始發(fā)展核電工業(yè)。

20世紀70年代到世紀末，經過對核電站安全性和經濟性的初步驗證，美國、俄羅斯、法國、日本、加拿大等國開始大規(guī)模設計建造第二代商用反應堆，使其更加標準化。世界核電發(fā)展迎來了一次高潮。

我國從20世紀80年代開始發(fā)展核電站，一方面基于在核潛艇核動力反應堆研制方面積累的豐厚技術實力，另一方面得以引進美、法等國成熟的核電技術，并加以消化和再創(chuàng)新，克服艱難險阻，用了近30年時間，終于闖出了一條獨立自主、先進高效、核電站安全水平領先世界的核電技術研發(fā)和應用之路，在第三代核電技術方面實現(xiàn)了對老牌核電強國的趕超。

切爾諾貝利核電站發(fā)生事故后，2017年安裝的新“石棺” 來源丨維基百科

20世紀70年代以來，人們經歷了三哩島核電站、切爾諾貝利核電站、福島核電站等發(fā)生的重大而慘痛的事故。與第二代相比，第三代核電技術著重提高了核電站的安全性，同時在核電機組性能指標以及經濟性上也提出了更高要求。

我國擁有自主知識產權的“華龍一號”就是第三代核電技術的杰出代表。

“華龍一號”有多安全？

“華龍一號”有著優(yōu)秀的基因。

中國核工業(yè)集團有限公司和中國廣核集團有限公司曾在長期自研的基礎上，分別引進了美國和法國的核電技術，研發(fā)創(chuàng)制出ACP1000和ACPR1000+兩種核電機組技術，后來又將這兩者融合提升，形成了國際公認具有自主知識產權和自主品牌的第三代核電技術“華龍一號”。

2021年1月航拍福清核電站核電機組 來源丨新華網

目前，“華龍一號”機組不僅在絕大多數(shù)核心裝備上實現(xiàn)了國產化，綜合國產率88%，更被國際機構專家認為在安全設計和創(chuàng)新設計方面足夠成熟和可靠。

“華龍一號”貫徹了核安全縱深防御原則，設計了多重安全防護方案：

首先是貫徹了我國核電站設計的標準安全屏障：二氧化鈾陶瓷芯塊鎖住放射性物質，鋯合金材質的燃料包殼進一步阻擋住放射性物質，壁厚20厘米的鋼制壓力容器封閉住堆芯，壁厚1.3米的鋼筋混凝土廠房內襯6毫米厚的鋼襯形成安全殼。

“華龍一號”還采用了獨特的雙層安全殼設計，里層防止放射性物質擴散，外層能夠抵抗外部沖擊，比如商業(yè)航班撞擊等。

彩車上的“華龍一號”模型 來源丨中國核工業(yè)報

此外，能動與非能動安全系統(tǒng)也是一大亮點，即不僅可以靠外部電源驅動來實現(xiàn)安全功能，還可以非能動地利用重力、溫差、密度差等自然驅動力，來實現(xiàn)流體的流動和傳熱，實現(xiàn)安全功能。

“華龍一號”特意加強了抗震性能，可以抵抗9級烈度地震。而較為分散的廠房單堆布置也可以有效降低火災、水災等造成設備集中失效的風險。創(chuàng)新的177組12英尺燃料組件，相比主流核電站常用的157根燃料組件的堆芯設計，不僅提高了發(fā)電堆的功率，還降低了堆芯內部的功率密度，提升了運行安全水平。

多重安全措施的加持，使“華龍一號”能做到事故發(fā)生后30分鐘內沒有操作員干預也不會導致事故升級，事故發(fā)生72小時之內無需外援即可應對事故。在可靠性方面，電站的設計使用壽命也從40年提高到了60年，而堆芯換料期則從通常的1年延長到了1.5年。

2022年3月25日，“華龍一號”示范工程的第2臺機組——福清核電6號機組正式商運。這標志著“華龍一號”示范工程全面建成投運，同時，華龍一號還落戶福建漳州、廣西防城港、海南昌江等地，在運在建機組已突破10臺，也是其在國內批量化建設的一個縮影。作為最被國際看好的三代核電技術之一，“華龍一號”已經走出國門，在巴基斯坦、土耳其等國留下了友好合作的印記。

事實上，我國掌握的第三代核電技術不止“華龍一號”這一種，還包括極具實力的CAP1400等；不僅在第三代的輕水堆、高溫氣冷堆技術上形成了突破，更在第四代的鉛冷卻快堆、鈉冷卻快堆、熔鹽堆等技術線路的研究上處于領先位置。

而我們普通民眾，大可不必硬著頭皮去搞清楚這些“堆”們到底各有什么優(yōu)劣，擔憂存在哪些風險，只需要對我國核電發(fā)展抱有足夠的信心，安心過好自己的生活，在享受核電提供的清潔能源的同時，對核電領域的開拓者和后繼者抱有足夠的敬意，并為他們感到驕傲！