近年来，我国核电领域关键核心技术不断突破，现代产业链建设取得重要成效。其中，具有代表性的是“国和一号”先进压水核反应堆。
“国和一号”是依托国家科技重大专项，完全由我国自主设计的大型先进核电型号。它由国家电投上海核工程研究设计院牵头研发设计，历时十多年科研攻关，涉及700余家单位、3.1万余名技术人员，集我国三代核电技术和产业创新之大成。
2021年6月，国家电投全面启动了“国和一号”产业链“固链、强链、补链、塑链”工作，以“国和一号”为驱动，团结、引领相关合作企业集智攻关，推动建立我国完整的、先进的、经济的、自主可控的核电产业链。2022年2月，由国家电力投资集团有限公司组建的“国和一号”产业链联盟在上海成立，并提出在2023年全面实现100%设备国产化的能力。
为什么“国和一号”
能够集合国内一众“专精特新”企业？
“国和一号”产业链联盟
对核电产业链自立自强
起到了怎样的带动作用？
01三代核电产业链体系意义重大
郑明光：党中央、国务院在本世纪初开始部署国家中长期发展的重大科技专项，核电专项也是其中之一，来解决核电批量化建设的能力问题、安全性问题，和整个产业链体系的稳定问题；通过依托项目和重大专项的开发，建成我国先进三代核电的产业链体系，使后续发展具有可支撑性、可持续性。
我们在引进消化吸收先进技术基础上，通过持续研究开发，完成了具有自主知识产权的先进三代核电CAP1400，即“国和一号”机型。
“国和一号”单台机组年发电量可达125亿度，每年可减少煤炭标准煤消耗400万吨，每年减少二氧化碳排放近千万吨。
在发电的同时，“国和一号”也具备供热能力，首堆将提供450万平方米的供热，未来将具有4000万平方米的供热能力，兼具社会效益、经济效益。
相比二代堆型来说，“国和一号”安全性高400倍，即便反应堆烧毁，也不可能发生大规模放射性物质释放，可以取消场外应急，从本质上保证了环境的安全。
任何的先进型号都需要有设备的支撑，对设备的安全性、可靠性、可利用率要求更高，寿命要求更长。原本的设备很难满足先进型号的要求，所以需要持续的技术迭代，通过技术来牵引产业、装备、材料的发展。
设计技术的需求牵引，对于制造企业非常关键。700多家制造企业、3万多科技工作者参与了“国和一号”研制。重大专项对于科研人员技术交流切磋、提升各自能力，具有重要意义。
国家电投上海核工程研究设计院是总体技术单位，作为骨干企业参与的还有——中国一重，大型锻件；中国二重，主管道；东方电气，汽轮发电机；哈电集团，汽轮发电机以及蒸汽发生器、反应堆等；中核集团，阀门厂、燃料以及相关配套系统；中国宝武，钢安全壳钢板、蒸汽发生器的大型支撑板；中国船舶，爆破阀以及阀门、主管道等相关设施；航空工业，接插件、贯穿件。中国电子、中广核也参与了试验研究。一些地方企业，比如江苏的民营企业上上电缆，成功解决了电缆考核问题；上海电气，研制、设备制造，在整个重大专项里面可能是最多的。
作为国内最早担负核电站设备建造任务的企业，上海电气核电集团有限公司是“国和一号”核岛主设备的主要制造单位，在核电产业链上的位置举足轻重，可以说是一路跟随我国核电建设成长起来的。
严苛的要求，超规的尺寸，特殊的用途，极少的用量，让许多产品的研发投入与收益不成正比。以蒸汽发生器中的支撑板为例，由于材质和规格特殊，过去在核电建设中，这一部件曾长期需要进口。
面对国外供应商的回绝，上海电气毅然自己扛起了“国和一号”装备制造的重任。他们联合产业链上游的宝武钢铁集团，从原材料开始自己研发，协同攻关。
据上海电气不完全统计，多年的积累，让企业拥有了多达400余项关键技术，制造能力获得大幅提升。
02新型举国体制推动三代核电技术跨越
郑明光：重大专项是体系性的建设，是装备产业链完整性的建设，使我国装备制造能力实现了从二代向三代的跨越。举国机制、国家平台，实现了高端产业链、供应链体系的大集成、大联合、大配套、大对接。
从反应堆到大量主设备如蒸汽发生器主管道，从大设备到锻件材料，从蒸汽发生器到U形管、管道焊接材料，从燃料包壳到锆合金，从电缆到探测器、防火材料、双向不锈钢材料等等，涉及约70个行业学科，每个机组有65000到70000件设备。12家大企业集团参加，每个型号的合格供应商有400多家。一个核电产业链体系，需要完整的配套、供应，其实把一个国家材料和设备的整个基础工业体系全都带动了起来。
民营企业在过程中发挥了非常好的作用。我国民营企业经过20多年的奋斗，管理、技术能力、研发投入都有很大的进步。浙江久立是生产U形管的，浙江伦特是研制堆内探测器的，陕西特橡是研究密封材料的，天生是研制密封圈的，大连大高生产阀门，包括江苏神通等等，这些企业在关键材料、关键设备的部件上，对产业链形成了强大的支撑。一个大企业去做某个小设备，也许在经济性上并不合算，但是一些小企业来做精、特、尖，特别是可持续性上，可能会有比较好的作用。
民营企业具有非常专注的精神。像宝银，投了非常多的钱开发U形管。高性能的690合金管，用的钢材由几十种元素组成，最长一根管子将近30米，要一次拉成，没有任何缺陷，也不能焊接，而且壁厚1毫米左右、丝毫不差，对精度控制的要求非常严格。而且还耐高温、耐高压、耐高辐照，要求高精密、高压差，设计寿命从二代的40年增加到三代的60年。在这个过程中，民营企业的积极性得到了很好的调动和激发。
U型管是核电站蒸汽发生器重要组件，被核燃料加热的热水，正是通过蒸汽发生器里这无数根细长的U型管进行能量交换，从而产生高温高压蒸汽并实现发电的。
蒸汽发生器中的U型管不仅尺寸繁多，而且对于密封精度、防腐蚀、防放射性的要求很高。
在设计单位上海核工院和总设计师郑明光的指导下，宝银投入了大量研发资金，自主研制了精密管装备和全流程生产线，经过几年的攻关努力，终于生产出了第一根国产的核电站用U型管。
宝银通过加入“国和一号”产业链，不断提升研发生产能力，成长速度十分惊人。如今它已成为当地“专精特新”重点企业，全球第四个具备核电站核岛用U型管生产能力的企业。
03国际市场议价能力取决于制造能力的强弱
郑明光：在中国具备自主制造能力之前，U形管的国际价格大约200万元一吨。CAP1400“国和一号”，我们用12606根管子，一个蒸汽发生器125吨，两个蒸汽发生器就250吨。
后来通过重大专项，宝银、浙江久立两家企业奋发努力，都完成了U形管的研制，国际市场价格马上跌到了60到70万一吨，一个蒸汽发生器可以省4000万左右U形管的钱。
这个价格的降低，从某种程度上讲，是我们的国产化能力支撑了我们合理地取得国际市场资源。国际市场价格跟你的国产化能力、自主制造的底蕴都是有关联的。
核电站里，蒸汽发生器的主要功能是把一回路的反应堆里的能量带到二回路，到汽轮发电机去做功发电。蒸汽发生器空重813吨，高度23米，直径大的地方6.2米、小的地方4.8米，每小时能够产生4040吨蒸汽、提供202万热功率，是一个超大的设备。
一体化大锻件也是我们在研制过程中提出来的。为什么要一体化？主要是减少焊缝，使放射性废物人员（可能吸收放射性）剂量最小化。
大锻件是什么概念？最大直径6.2米。锻打这样直径的锻件，装备、设施必须要跟得上。最厚的一块板，管板860毫米厚，而且将来是要钻孔的，需要用到500吨级的钢锭，这些都体现着国家的制造能力。
重大专项实施之前，所有的大锻件全要进口。我们国家发电装机容量比较大，电力建设规模也比较大，国外一些小供应商的制造能力不足以支撑我们国家的规模化发展，所以大锻件的国产化是必须要实施的。
中国一重是共和国“长子”，通过不断努力，全面克服了大锻件的难题。CAP1400（“国和一号”）的大锻件解决了，所有其他型号的大锻件就都解决了，这就是辐射带动作用。
另外一个关键点就是焊材。核岛里的核级焊材大概有26种，全部需要进口。重大专项实施以后，我们对镍基焊材、不锈钢焊材、碳钢焊材等进行了全面规划，共列出6大类、26种焊材进行研制，最后在哈焊所、大西洋（焊材）等研究单位的共同努力下，对26种焊材都进行了合格性鉴定，满足考核指标的要求。
对于刚刚讲的大锻件、U形管、焊材等，我们首先是解决材料配方问题。U形管由几十种元素组成；焊材微量元素上的细微差别，都会带来整体性能上的明显差别。国际上有个大概范围，比如含硅量、含锰量、含硫量、含磷量；但精确的数字，需要我们自行研究。
还有一个关键点就是蒸汽发生器筒体的焊接工艺。最难的就是800多吨重、24米长的蒸汽发生器与主泵泵壳的焊接，如果焊坏了，两个设备都报废。窄间隙的焊缝，焊接技术、变形技术，从热态到冷态的变形过程，都显得非常重要。
焊材、锻件、U形管，我们都对配方进行了认真细致的排摸分析，形成相关的制作工艺。配方、制造工艺，这几个字看着简单，但都是千辛万苦经过大量的试验研究后，才真正形成了成熟的材料技术。
关键的制作工艺，第一个是钻孔。要有这么大的换热能力，必须要有这么大的换热面积，必须要有这么多的U形管束。我们总共有12606个管子；一台蒸汽发生器提供14000多平方米的换热面积，要打25212个孔，每个孔都要丝毫不差。如果有个孔打坏了，整块管板全报废了。这个板的厚度，刚刚讲到了860毫米，将近1米厚；打2万多个孔，而且要丝毫不差，这就是高端制造能力。
堆内构件作为核电厂最精密的设备之一，加工精度要求极高，过去我国无法达到，只能依赖进口。如今，国和一号和产业链上企业共同努力，突破了大量材料和设备制造技术难题，实现了核岛内主设备相关部件的整体锻造和精密加工。但是，这也给后续的制作安装工艺提出了更高要求。与为安装U型管钻孔一样，在堆内构件堆芯支承板上钻孔同样是一个巨大的考验，一旦差之毫厘，损失巨大。这一难题摆在了产业链上的另一家企业——上海第一机床厂有限公司面前。
为了满足“国和一号”的工艺要求，上海第一机床专门研发了高精度的多功能专用设备。
上海第一机床厂作为曾经陷入困境的一家老国企，从这件事上获得了深刻感悟：核心技术是买不来，也求不来的；只有自身强大了，对手才会与你平等地走到一起。企业只有紧紧抓住产业链升级的机会，勇于投入，迎接挑战，才能迎来新生。
04良性竞争机制有利于强健产业链体系
从上世纪80年代开始，中国先后引进了法国、加拿大、俄罗斯核电技术。多头引进、多种核电堆型和技术标准并存，所需的工业支撑体系不一，这给我国核电技术的标准化、系列化和国产化造成了很大困难。
“国和一号”重大专项通过关键技术的研发，补足了核电产业链上的短板。同时，基于高安全标准所制定的“国和一号”新核电产品标准，也使我国成了全球核电高端制造领域最顶级的少数“玩家”之一。
那么，“国和一号”在强健产业链过程中还有哪些特别的策略？为什么一个设备或者部件，要选择几家供应商同时生产制造？
郑明光：如果产业链体系只有一家，价格就会被垄断，成本会提高；同时因为缺乏动力，技术就不太会进步。只有合理的市场竞争格局，才可能促进整个产业体系的良性有序发展。在重大专项实施过程中，我们有序地布局2到5家企业来承担同一种设备的制造。
在大锻件方面，我们汇聚了中国一重、中国二重、上海重机厂、中国宝武、鞍钢集团、包钢、安徽应流等生产企业；蒸汽发生器，上海电气、东方电气、哈电集团、中国一重都能够制造；压力容器，几大电气集团都具备相应的制造能力。
在泵给阀门上，我们有两大企业能生产主泵，有多家企业能够支撑一般泵给阀门的型号开发。
这种布局，要花几倍的心血，要通过两三家制造企业的相互合作，利用国家的举国机制来提升整体平台能力。良性竞争格局，使得质量有保证、价格合理，产业链体系稳定有序、集体升级。
近年来，中国科技水平能够取得突飞猛进的提升，正是得益于社会主义市场经济条件下新型举国体制的优势。新型举国体制意味着国家通过发起重大研发项目，以体制创新为科技创新提供动力，发挥市场在资源配置中的决定性作用，充分调动一切积极因素，让科技创新智慧有效迸发。在“国和一号”研制过程中，核岛一回路的主泵国产化一直是一个难题，国家电投通过科学部署技术路线，引导不同所有制的企业共同参与科技攻关，共同破解制造难题。
“国和一号”的核岛主泵研制为什么需要集中这么多技术力量？如此大规模的投入会给产业链上的企业和我国的制造业带来什么？
郑明光：当年，大家都认为主泵极其困难，因为AP1000主泵也经历了六七年的试验、失败、试验、再成功的过程。而CAP1400“国和一号”的主泵流量要增大21%，频率从60赫兹变成50赫兹，直径更大，要免于维护运行60年，制造难度、加工难度、精确度更高。
“国和一号”设计反应堆输出功率需要超过135万千瓦，远超过上一代和国外同类产品，这意味着核岛需要更大功率的主泵，用更大流量导出反应堆热量才行。此前，美国企业所拥有的屏蔽泵技术，无法满足设计要求。眼看“国和一号”被主泵设计之难所困，一家上海电气旗下的合资公司提出了他们的解决方案。
为了达到“国和一号”设计方国家电投的设计要求，这家叫上海电气凯士比的中德合资企业，开始投入巨大财力人力对原有的电机技术进行改造研发。
整个主泵产品研制成功以后，为了验证了其极端情况下的可靠性，这家企业自筹资金建造了一座7层楼高的主泵试验台架，每台主泵出厂前需进行苛刻的高温、高压、全功率试验验证，验证合格后才能交付至核电站现场。
与此同时，国内另外几家企业，也联合开发出了符合设计要求的新一代屏蔽泵，性能远超之前美国的屏蔽泵技术。这次两条技术路线的暗中比拼，使我国核电产业链在这一领域的技术一跃成为了全球领先。
郑明光：为了主泵的研发，我们投入了几十亿经费，花了10多年。没有主泵，功率就上不去。
通过项目的持续建设，特别是国家重大专项，我们建立了全球最完整、最有竞争力先进压水堆的产业链体系。美国、德国、法国，可能某一项有的，但论总体、全局、整个产业链的配套体系、对整个型号的支撑上，他们都不如我们。
“国和一号”先进产业链体系建设，首先带来的是核电造价降低20%左右。发电、供热，老百姓用能的成本进一步降低。
最后讲讲我的一些感受。
第一是以我为主、引进消化吸收再创新、形成先进型号、建成先进产业链体系，能够解决工程技术产业需求与当前经济发展的“卡脖子”问题，增强国际合作能力。这对我们国家经济发展有巨大的推动作用。
第二是技术创新链是个完整的过程。前沿探索、理念创新、基础研究、技术开发、工程应用、价值创造，是一个完整的过程。我们不仅是要解决工程技术的应用和价值创造，还要解决前端的理念创新、基础研究。这不是“卡脖子”，而是“卡脑子”。中国已经发展为世界第二大经济体，我们有非常大的经济体量、有非常好的产业链体系，要为全球作更大的贡献。
