核能可以用来发电，但 你知道核能发电的核电机组具体结构是什么吗？ 上世纪80年代，国内核电站开建的时候，超过九成以上的核电设备，都是引进的国外技术。
如今，随着国产化的核电设备先后投入运营，核电技术的国产化率也达到了100%。
（「国和一号」模型）
那么，国产的核电技术经历了哪些突破？产业链的又是怎样一步步完善起来的呢？
「国和一号」大功率核电机组
今年5月举办的「中国品牌日」活动上， 「国和一号」核电机组的模型在展会上向世人亮相。
核电机组整体上可分为两大部分， 一部分是核岛，是进行原子核裂变反应的。另一部分业内叫常规岛，它的作用和常规的发电机类似。 这两个部分，构成了一套完整的核电机组。
从模型结构看，「国和一号」的核岛部分，整体结构是竖立状半圆形。下面的部分一个是反应堆压力容器一个是蒸汽发生器，上面则是一个水箱。
（核电机组模型的一部分）
常规岛部分位于另一侧，水烧开产生蒸汽，蒸汽顺着这部分复杂的管道进入汽轮机，而后驱动机器开始发电。
上述两个部分，便是「国和一号」核电机组的大概构造。它属于CAP1400压水堆技术，是在此前AP1000非能动技术的基础上，改进和研制出来的。
在发电性能上， 它的功率为1500兆瓦，一年发出来的电量为125亿度，可以供给2200万人全年的用电需求。从耗能上来看，这相当于400万吨煤炭的消耗量，由此减排的二氧化碳量在千万吨以上。
（「国和一号」核电机组的施工现场）
「国和一号」是在2020年9月完成一系列技术研发的。 目前在石岛湾核电站，两台机组正在按期建设中。
从开始的研发到现在即将投入使用，「国和一号」的研制经历了哪些过程呢？
1400吨「重」，5000立方米「大」
我国的核电起步于40年前，上世纪80年代第一批核电站建设运营时，所用核电技术有法国的，有加拿大的，后来还有俄罗斯的。
由于引进技术多，核电机组从结构到标准也都存在差异。所以越是运营到后期，我们越是发现，多技术并存的局面，不利于国产化和系统化，更不利于技术上的标准化。
（「国和一号」图片）
于是在 2008年 ，国务院审议通过了一项关于核电站的实施方案，由此「国和一号」正式开启了研发。
根据规划，核电专项领域的研发，主要解决三个方面的问题。即 批量化建设的能力、安全性、产业链体系的构筑。 也就是说， 未来的核电站以及运营，要自己能建，运营方面安全要有保证，整个核电设备的产业链体系还要建立起来并稳固。
基于这一原则，由电力投资集团牵头， 超600家单位，总人数为31000多人的研发队伍便组建起来了。研发的总工程师为郑明光。
他曾表示，设备的体型，十分契合重大项目实施方案中的 「重」和「大」 两个字。
（石岛湾核电站）
它有多重呢？设套设备中单台机组的重量就达到了 100吨 ，再加上其余30多个模块的重量， 总重量超过了1400多吨。
至于「大」，单个模块的体积就能达到 5000立方米 。安全壳的直径，更是超过了 40米 。而另外一些模块的高度，则达到了 70米以上，远超一般的居民楼高。
从使用材料看，特制的钢板厚度超过了 5厘米 。一旦开启运行，有的组件内部每平方米承受的压力超过了 40吨 ，远远超过一般轻型装甲车的重量。
除此之外，常规岛也就是发电的部分，弯曲复杂的管道超过了 10000根 。如果将这些管道连接起来，总长度在 300公里以上。
单单从构造来看，难以想象这是一项多么复杂而严苛的研制工程。而且在原有引进设备的基础上，我们在研发中还加入了大量的新技术。其中有一项技术，跟核电运行的整体安全有关。
非能动技术保障安全
在「国和一号」核电机组的核岛部分，上面是 巨大的水箱。 开始工作的时候，里面将会盛放 3000多吨的冷却水 。冷却水的主要作用，是保障运行中的安全的。
简单来说就是， 一旦在运行中发生安全事故，水箱中的冷却水，可以不依靠任何外部动力系统，只靠着自身的重力就会下流，而后冷却位于下面的安全壳，保证内部不会因为温度迅速升高而超压，并且冷却水也能迅速起到降温和减压作用。
这一设计理念，在业内被称为 「非能动技术」。 围绕这一技术，核电站运行中发生事故比如断电的情况下， 整个核电机组不需要人工干预，在72小时内能自动保障安全。
非能动技术的本质， 就是减少传统的电力驱动系统，保证核电机组在出现安全风险后，能在人为不干预，或者电力驱动系统失效的情况下，继续运作来维持安全。
按照这一理念，「国和一号」在整体设计的时候，相比于传统发电厂的阀门系统减少了一半，管道系统减少了八成以上，电缆系统减少了七成。
是不是感觉不可思议，一套发电系统，在保障自身安全的时候，却尽量不用电力来驱动。这么做的终极目的，就是因为这是有别于传统发电站的核电站。所以 依照事故风险的处置，都以人不能进场干预的逻辑来设计的。
除了自身的安全系统之外，「国和一号」的外层还有厚厚的安全罩。根据上海核工院的介绍，整套系统的外层是钢筋混凝土结构，它的厚度达到了1.1米以上。
无论是海啸还是台风，来自外部的侵害都能有效抵御。哪怕是像波音737飞机那样的撞击，也跟挠痒痒一样。
内部的核电机组完全是内生动力，不需要外部额外增加电机驱动。外部的安全罩防护也有效，内外构成一个整体，安全系数将得到大大提升。
而这一切设计和打造的背后，全都实现了国产化。
从1%到99%
核电机组，说是一套发电设备，实际上是一项打造出来的工程。体型庞大，后期参与打造的企业众多，由此就需要一个完整而成型的产业链系统助力。
600多家参与的单位，除了研发机构，其中有大量的单位是设备制造企业。 研发者有什么构想和设计，参与的企业就得在现实中制造出来。
以往，我们的整套核电设备和技术，九成以上都是非国产化的。打造「国和一号」的过程中，就是国产化一步步蜕变的过程，也是大量企业参与的时刻。
比如核电机组中所用到的10000多根管道系统，这是核电领域专用的 690U型管合金。 这些被简称为U型管的设备可不简单，核反应堆加热后的热水，都是通过这些管道来完成各种能量交换，并最终发电的。
管道不但各种尺寸多，而且为了 防辐射、防腐蚀 ，对制造的材料要求也很高。过去我们未实现国产化的时候，管道系统只能靠进口。
世界上能生产这样管道系统的，只有 法国、瑞典和日本的三家企业 。技术和制造设备都被垄断， 销售价格每吨超300万元。
还在2005年的时候，一个叫 庄建新 的中国人打算去学艺。他千里迢迢找到法国那家老牌企业，本打算用股权去换技术，但人家连工厂大门都没让他进去。
回国之后，庄建新成立了自家的公司，而后在上海核工院的指导下，投入资金开始自行研发U型管技术。
几年的攻关后终于完成，不过刚开始的产量不高， 生产150吨的产品就需要一年半的时间。 没有产量，未来建造新的核电站，就不能保证产品供应。
公司于是继续攻克难关，至今的 年产量已经上升到了550吨 。值得一提的是，此前庄建新想去学艺的法国公司，听说中国也能生产设备了，随后便来我国开设分公司，试图争夺市场份额。去年的时候，庄建新的公司，成功将法国在我国开设的分公司收购。
U型管的从无到有，仅仅是核电机组设备国产化的冰山一角，大量的设备在「国和一号」研发的过程中，我们都是从无到有实现了国产化和自主化生产。
时至今日， 在长三角地区，从设计到制造，从工程的建设到建造安装，再到核电站后期的运维，我国已形成了一整套核电产业链。
「国和一号」在后来的建造采购装备中， 51%的设备供货，都是长三角地区的企业。 以上海为例， 核电产业的企事业单位超过了200家，从业人员达到了2万人，年产值超过了240亿元。
也就是说，我国现在的核电站打造，完全实现了国产化。现在， 我们在国内建造核电站，未来我们的核电站以及技术也能走向国外。
结语：除了「国和一号」，还有「华龙一号」
「国和一号」的示范性工程，目前正在石岛湾核电站建设。而我国另一套自主研发的核电机组 「华龙一号」，今年3月份的时候已经投产使用了。
「华龙一号」机组，位于防城港核电站，属于该核电站的3号机组。3月份开始发电后，防城港核电站的机组达到了27台。
（「华龙一号」核电机组投产仪式现场）
「国和一号」和「华龙一号」，都拥有自主知识产权，随着在各地核电站进一步建造和使用，国产化核电机组的时代已经来临。
参考资料：
【探秘中国自主三代核电技术「国和一号」，有什么黑科技？】 界面新闻 2023年5月26日
【探秘三代核电「国和一号」产业链：核心技术必须靠自主创新】 第一财经 2023年6月5日
【「国和一号」产业链联盟助力核能国产化】 中国能源报 2023年5月22日
【历时12年科研攻关，「国和一号」示范工程—— 推动核电行业和技术整体升级换代】 人民日报 2021年9月2日
