“華龍一號”全球首堆示范工程——福清核電5號機組自2015年5月落地以來，工程建設穩步推進，技術的經濟性、安全性、先進性不斷優化，目前已進入全面建設階段。為保證工程里程碑節點按期或提前實現，“華龍一號”的設計者——中國核動力研究設計院設計與科研實驗人員，繼續發揚“自主創新、勇攀高峰”的核動力院精神，用智慧、辛勤和汗水攻克了一個個技術難關，收獲了無數個彌足珍貴、萬眾矚目的技術成果，創造了多個國內乃至國際第一，與工程建設者們一起共同經歷、見證和推動了“華龍一號”從設計圖紙到工程建設的落地和實施。

挑戰限值

——燃料組件滿足抗震要求

“華龍一號”核島廠房采用的是0.3g水平地面加速度作為抗震設計輸入標準，充分體現了三代核電技術的先進性。“華龍一號”首堆開工之后，燃料組件等重要設備能否滿足0.3g抗震要求便成為急需解決的TOP10問題之一。這一挑戰前所未有。就在此之前3年多的時間里，根據中國核電工程有限公司先后提供的5版ACP1000堆型反應堆廠房內部結構標準化設計的樓層反應譜，以及燃料組件導向管應力及格架撞擊力計算結果都超過限值要求，經設計人員多次、反復分析計算，均無法通過。但是為保證工程整體進度，核動力院承擔力學分析工作的設計人員抱著“咬定青山不放松”的工作干勁，積極在最短的時間內找到解決辦法。

通過專項小組積極與核電工程公司溝通協調，探討合理降低保守性的各種可行方案，自編多個接口和后處理程序以提高計算效率，經過數百次反復試算分析后終于完成了計算，計算結果滿足規范的限值要求。在此基礎上，設計人員又從未來安全審評的角度主動根據SRP3.7.1（美國標準審查大綱3.7.1）中對于譜轉加速度時程的要求，積極開展了進一步的補充計算工作，終于在2016年6月完成了全部的校核計算工作，給“華龍一號”燃料組件抗震分析工作交上一份完美的答卷。

創新方法

——優化輻照環境

優化反應堆廠房內輻照環境，提升運行條件下反應堆廠房內工作人員工作時間，是“華龍一號”重要的技術改進方向。降低+16.5m操作平臺的輻射水平限值和屏蔽改進，便是上述改進的具體體現。+16.5m操作平臺由于與相關設備干涉大，留給屏蔽布置空間小，并且因增設堆腔冷卻水注入系統而導致輻射泄漏間隙擴大，使問題的解決尤為困難。早在2015年獲知工程總包方提出了更為嚴格的設計要求后，核動力院設計人員迅速行動起來——獨立開發了計算評價方法，首次將離散縱標—蒙特卡羅耦合計算方法用于操作平臺劑量分析，在獲取現有反應堆廠房輻射劑量率測量情況的基礎上開展了一系列計算校核工作，并證明了評價方法的合理性，打消了外界質疑。在設計過程中與核電工程公司設計人員多次協調溝通，從基本的土建和設備設計參數入手，逐步清理可能采取的屏蔽結構，進行不同屏蔽材料的比選，分析評價上百個設計方案的屏蔽分析結果和輻射泄漏路徑，并從中篩選了十余個方案進行多專業影響聯合評價。2016年1月28日凌晨，在經過足足16個小時的馬拉松式的會議后，終于確定了各方認可的輻射劑量超標問題可行性屏蔽設計初步解決方案，并最終將解決方案具體措施落在了反應堆壓力容器金屬保溫層上。

新的輻射屏蔽要求，首先要做到保證金屬保溫層承擔原有保溫及冷卻水流道功能基礎要求，又要在此基礎上增添中子輻射屏蔽功能。全新的設計，緊迫的時間，為了盡快確定最終方案，設計人員制定了“以問題為導向查找并解決問題”的工作方法，在緊繃神經、夜以繼日的全力攻關下，短時間內便徹底理清出了屏蔽保溫層結構設計目前所面臨的技術問題，并基于此提出了全新的解決方案。為將方案真正盡快“落地”，設計人員還第一時間將自己的方案設計反饋給了國外保溫層供貨商，并就技術問題與對方進行了討論分析。2016年3月，在設計人員的共同努力下，反應堆壓力容器屏蔽保溫結構設計最終如期完成了定型。

全面提速

——華龍之“肺”漸養成

作為核電廠一、二回路的樞紐，蒸汽發生器猶如核電之“肺”。而作為核電廠最為關鍵設備之一的蒸汽發生器的自主研發，成為了“華龍一號”落地之后最為緊迫的任務，以解決“華龍一號”三代核電技術出口的瓶頸。在首堆開工短短一年時間內，擁有完整知識產權的百萬千瓦級ZH-65型蒸汽發生器的設計研發工作在設計研究、驗證試驗、關鍵材料研制、軟件研發等4個大的領域全面提速。

2015年6月15日，李克強總理在北京與“華龍一號”ZH-65型蒸汽發生器的制造現場進行了連線，給予了設計人員及制造者極大鼓舞。

2015年10月，蒸汽發生器流致振動試驗完成。這是國內首次針對蒸汽發生器進行的管束流致振動大型水力試驗，驗證了ZH-65型蒸發器有著優良的抗流致振動特性。

2015年12月，蒸汽發生器熱態綜合性能試驗完成。這是亞洲最大的蒸汽發生器專用高溫高壓熱工水力回路試驗，標志著ZH-65型蒸發器設計驗證試驗工作已全面順利完成，也標志著核動力院全面掌握了三代核電蒸汽發生器研發及實驗技術，具備了完整的核蒸汽供應系統（NSSS）研發能力，對實現“華龍一號”技術出口具有重大意義。

2016年2月4日，“華龍一號”ZH-65型蒸汽發生器制品評定技術審查會召開，標志著ZH-65型蒸發器相關的材料研制、零部件研發評定工作也已全面順利完成。

2016年3月3日，ZH-65型蒸汽發生器在東方 電氣（廣州）重型機器有限公司順利進入清潔室開始穿管，標志著國內首型具有完全自主知識產權并經過各項設計驗證試驗綜合驗證的百萬千瓦級蒸汽發生器的制造進入了最關鍵的階段。

在這一年間，為了協助國內制造廠掌握新型蒸汽發生器的制造關鍵技術，設計人員長期在制造現場蹲守，審查了數以千計的技術文件。蒸汽發生器的制造在如此短的時間內已推進至穿管，這一奇跡般的制造速度就是在成熟的翻版設計中亦屬罕見。核動力院自主設計的ZH-65型蒸汽發生器設計之精良以及設計的成熟性由此可見一斑。

實地研發

——設計驗證一體化堆頂

“華龍一號”一體化堆頂結構是三代非能動核電技術的重要創新之一，其結構的研發具有相當的難度，其中，一體化堆頂冷卻結構設計和堆頂結構1:1通風試驗更是難中之難。為了研制出滿足功能要求且具有自主知識產權的一體化堆頂冷卻結構，課題組人員對世界主要核電堆型的堆頂冷卻結構進行了廣泛的調研，并結合“華龍一號”自身的具體情況設計出了具有先進性的一體化堆頂冷卻結構方案，在經過大量、反復的設計-驗證-重新設計-再次驗證后，在較短時間內掌握了冷卻結構流場分析方法，完成了冷卻結構數值模擬分析，為冷卻結構的優化設計提供了重要的參考和指導。

為驗證堆頂冷卻結構設計的合理性，開展通風試驗必不可少。一體化堆頂結構1：1通風試驗在國內乃至全球均屬首次。2016年3月進行了堆頂通風試驗的初步試驗，通過對試驗數據的分析研究與理論計算數據的對比，發現仍存在進一步優化的可能。本著精益求精的精神，課題組技術人員與工廠試驗人員一起對探測器的布置位置、風管的結構進行了研究，并經常上下于7米多高的試驗臺架，對風機、探測器等設備進行實地考察。為了不影響工廠的正常運行，堆頂通風試驗只能在夜間或周末進行，課題組人員對此毫無怨言，主動放棄休息時間。辛苦付出終于得到了應有的回報——2016年6月，堆頂結構通風試驗順利完成，為一體化堆頂結構的最終方案定型提供了有力的保障。

全面國產化

——專用設備研發供貨屢有斬獲

為了“華龍一號”在示范工程項目中更加完美的“亮相”，專用設備的全面國產化是其中不可缺少的重要環節。

核動力院在多年核電專用設備研發與供貨的基礎上，加緊了“華龍一號”三代核電專用設備與產品的研制。自2014年11月以來，松脫部件和振動監測系統（KIR系統）、控制棒驅動電源（RAM系統）、主管道和波動管LBB泄漏監測子系統、硼濃度監測系統等一批核電專用設備和產品，相繼在福清5、6號機組和巴基斯坦K2、K3機組“華龍一號”示范工程項目中獲得訂單，不但實現了國產化核電設備與產品在三代核電技術上的應用，還走出了國門，實現了進軍海外核電設備市場的夙愿。

2016年3月，福清5、6號機組和K2、K3機組的硼表探測裝置，成功通過了抗震鑒定試驗。5月，順利實現項目開工，確保了“華龍一號”硼表的按期供貨。

2016年4月，“華龍一號”核電機組重要的配套設備之一的主管道和波動管LBB泄漏監測子系統樣機，順利通過抗震試驗鑒定，系統研制取得重大進展。同時，設備供貨項目順利通過中國核電工程有限公司、中國中原對外工程有限公司組織的沙盤推演，為消除研制供貨中的風險掃清了障礙。

塑造“中國魂”

——自主軟件邁向V2.0

2015年12月17日，針對“華龍一號”量身打造，我國首套自主研發、具有完全自主知識產權、功能完善、理論先進、配套齊全的核電專用設計與分析軟件包（NESTOR1.0）在北京正式發布。這一發布讓“華龍一號”真正有了“中國魂”。為進一步推動“華龍一號”出海進程，提升軟件包自身的成熟度和研發進度，核動力院在2016年又再接再厲、不斷進取，持續推進了軟件研發與數字化集成研發平臺的研制工作，以“華龍一號”ACP系列等反應堆工程為對象，深入開展了NESTOR軟件的工程應用工作。當前，NESTOR1.0軟件包正逐步地在面向國內外的“華龍一號”為代表的三代核電工程設計中得到深入應用。同時，在NESTOR軟件V1.0的基礎上完成了一系列更為先進模型的軟件研發，在復雜幾何組件參數處理等多領域實現了技術突破，獲得理論模型更為先進、功能更為強大、界面更加友好的V2.0版本軟件10余項。

此外，NESTOR研發團隊進一步確立了完善的數字化研發體系，建成了國內首個專業化的數字化反應堆技術實驗室，極大地提升了核電反應堆工程的協同設計水平與效率。

全面突圍

——CF燃料組件具備國際競爭力

核燃料元件是核電站的關鍵部件。作為滿足 “華龍一號”出口所需要的CF系列燃料組件，由核動力院牽頭研發，具有完整的自主知識產權，伴隨著我國核電自主化的進程實現了全面突圍。尤其是“華龍一號”落地一年以來，成績卓著、引人矚目，自2014年7月10日4組CF3燃料組件先導組件入堆以來，截至2016年2月，N36特征化組件完成三個循環的輻照考驗、CF2燃料組件完成第二個循環輻照考驗、CF3燃料輻照考驗組件完成第一循環的輻照考驗，各項指標滿足設計要求，整體性能良好。

針對CF系列燃料組件應用于“華龍一號”核電站的適用性工作，2016年上半年，設計人員開展了華龍融合的論證工作。相關分析和論證結果表明，CF系列燃料組件從各方面均完全滿足“華龍一號”核電站的需求。另外，經過CF3燃料組件產業化技術研究，計劃于近期實現20組CF3燃料組件在國內百萬千瓦級商用堆上批量應用，達到年產200組CF系列燃料組件的生產能力，且制造成本具有競爭力。（作者系中國核動力研究設計院文杰 范春莉 陳浩）