第三代核電技術——更高效 更清潔 更安全
原標題：第三代核電技術——更高效 更清潔 更安全（開卷知新）
圖為“華龍一號”全球首堆福清5、6號機組建設現場。
核心閲讀
每台“華龍一號”機組每年清潔發電近100億千瓦時，能夠滿足中等發達國家100萬人口的生產生活年度用電需求；同時，相當於減少標準煤消耗312萬噸，減少二氧化碳排放816萬噸，相當於植樹造林7000萬棵
核電是迄今為止最為複雜的能源系統。做強做優核電事業，還能有效帶動上下游大量相關高技術產業，促進國家高端重大裝備製造業、相關服務行業發展，對材料、冶金、化工、機械、電子、儀器製造等幾十個行業的加工技術和工藝水平具有顯著拉動作用
能源是人類賴以生存和發展的重要物質基礎。從遠古人類使用“薪炭能源”到工業革命迎來“油氣時代”，文明的發展史也是一部能源利用史。傳統化石能源在人類社會工業化過程中發揮着巨大作用，但不斷增加化石燃料使用，將排放過量二氧化碳，對地球生態和氣候帶來破壞。為了人類社會可持續發展，國際社會逐漸達成共識：應當減少對化石能源的依賴，逐步用新能源替代化石能源。新一輪能源更替，已是大勢所趨。
2021年《政府工作報告》提出：在確保安全的前提下積極有序發展核電。我國力爭2030年前實現碳達峯，2060年前實現碳中和，是黨中央的重大戰略決策。落實這一目標，能源供應領域是重要突破口，眾多能源中碳排放量最低的核電是選擇之一。
核電：具有高能量密度和高穩定性的清潔能源
作為低碳能源，核能具有能量密度大、基荷電力穩定、單機容量大、佔地規模小、長期運行成本低、核燃料易於儲備、可有效提高能源自給率等優勢，在全球能源轉型中發揮着越來越重要的作用，已成為未來清潔能源系統中不可缺少的重要組成部分。
利用核能發電時，核反應堆內的鈾燃料不會像石油或天然氣一樣燃燒，而是利用原子能的“核裂變”現象獲取熱能，進而利用熱能燒水產生蒸汽，推動蒸汽輪機進行發電。
1公斤鈾235核裂變釋放的能量大約相當於2700噸標準煤或1700噸原油。一座百萬千瓦的核電廠每年需要補充核燃料僅30噸，而同樣容量規模的燃煤機組年耗煤量約300萬噸。與燃煤電廠相比，核電廠運輸燃料的成本幾乎可以忽略不計。
數據顯示，近年來，核能已經成為世界清潔能源主力軍。2019年，全球核電總髮電量達2657太瓦時，貢獻了世界約1/3的低碳電力。國際機構研究表明，在過去的半個世紀裏，核電幫助降低了二氧化碳的長期排放增加速度。以“華龍一號”為例，每台“華龍一號”機組裝機容量116萬千瓦，每年清潔發電近100億千瓦時，能夠滿足中等發達國家100萬人口的生產生活年度用電需求；同時，相當於減少標準煤消耗312萬噸，減少二氧化碳排放816萬噸，相當於植樹造林7000萬棵。
正是由於核能發電具有其他能源無法比擬的高能量密度和高穩定性且生產電力過程對環境友好等特點，2018年第九屆世界清潔能源部長級會議上，明確將核電定位為清潔能源，並且倡議關注核電用於基荷電力（即電網中穩定供電的基礎電力）以及用於未來新的低碳複合能源系統建設。
“華龍一號”：特有多重安全保障，極大提升安全性和可靠性
20世紀五六十年代，第一批單機容量在300兆瓦左右的核電站問世，這些核電站屬於原型堆核電廠，主要功能是通過試驗形式來驗證核電在工程實施上的可行性；20世紀70年代，石油漲價引發的能源危機促進了核電發展，世界上正在商業運行的400多台機組大都是在這個時期建成，通過商業化、標準化、系列化、批量化運營以提高經濟性。二代核電站單機容量大都在600—1400兆瓦之間，是目前世界各國正在運行的核電站主力機型。
我國科技工作者認真總結30餘年核電研究設計經驗，並汲取世界核電發展中的經驗教訓，形成了自主知識產權的三代核電型號——“華龍一號”。“華龍一號”設計全面平衡地貫徹了核安全縱深防禦原則和設計可靠性原則，設置多道屏障增加安全係數，以確保生產活動均置於防禦措施的保護之下，創新性地採用“能動與非能動相結合”的安全設計理念，使得核電站能夠在極端情況下維持系統運行，大幅提升抗震能力，更好地保證安全。
“華龍一號”特有多重安全保障：雙層安全殼可以抵禦大飛機撞擊；在設計上提高抗震標準，進一步增強電廠固有安全能力；專設安全系統主要包括安全注入系統、安全殼噴淋系統、蒸汽發生器輔助給水系統和大氣排放系統等，實現了針對各類不同嚴重程度的事故都有充分可靠的安全措施。多重安全手段結合在一起，極大地提高了核電站運行的安全性和事故預防的可靠性，一旦發生事故，確保30分鐘內無操作員干預，事故也不會升級，事故發生72小時內無需來自廠外的支援即能應對事故。此外，電站設計壽期從40年提高到60年，堆芯換料期從通常的12個月延長到18個月，大大提高了電廠可用率。華龍一號在安全性、經濟性和性能指標上達到或超過了國際三代核電用户需求。
國際機構專家認為：“‘華龍一號’在設計安全方面是成熟可靠的，其在成熟技術和詳細的試驗驗證基礎上進行的創新設計是成熟可靠的。”2015年5月，“華龍一號”落地福建福清；2021年1月，“華龍一號”全球首堆示範工程福清5號機組投入商業運行，從核島澆灌第一罐混凝土到商業運行僅用了68.7個月，是唯一按期完成的全球三代核電首堆。“華龍一號”成為當前核電市場上接受度最高的三代核電機型之一。
核電是迄今為止最為複雜的能源系統。做強做優核電事業，不僅能夠帶動核燃料循環全產業鏈發展，還能有效帶動上下游大量相關高技術產業發展。作為“超級工程”，“華龍一號”全球首堆工程帶動上下游5300多家企業實現了411台核心設備的國產化，促進了國家高端重大裝備製造業、相關服務行業的發展，對材料、冶金、化工、機械、電子、儀器製造等幾十個行業的加工技術和工藝水平具有顯著拉動作用。
核電是高科技戰略產業，也是綠色發展的重要途徑。中國核電事業起步於上世紀80年代。40年來，從學習引進、消化吸收到自主研發，我國已經擁有國際先進的核電技術和核電建設運行能力，核電總裝機容量位居世界第三位。科技工作者要進一步加強科技創新，持續推進華龍後續機型研發，力爭在先進核電、新型燃料、新材料方面取得突破，持續提升壓水堆核電技術的安全性和經濟性，為推動經濟發展、保護生態環境做出更大貢獻。
（作者為中核集團“華龍一號”總設計師、首席專家）