“始皇嘗射大魚於榮成山，山在邑境內，故命名因之。”榮成，這個多年來靠海産捕撈、養殖在山東半島興盛的海濱小城，如今卻承擔着中國核電版圖的“先鋒使命”，全球首座第四代核電站——華能石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程（以下簡稱“示範工程”）就坐落於此。

  示範工程於2023年12月6日投入商業運行，標誌着我國在四代核能研發應用領域達到世界領先水平，其93.4%的設備國産化率彰顯了大國重器的硬核擔當。

  那麼，這座舉世矚目的核電站有何“過人之處”？為什麼説它的投運標誌着我國在第四代核電技術研發和應用領域達到世界領先水平？帶着這些問題，我們走進了示範工程一探究竟。

  信仰，攀登高峰的“階梯”

  7月的山東榮成石島灣，海風習習，濤聲切切，示範工程在碧海藍天的映襯下顯得格外壯觀。

  作為國家科技重大專項標誌性成果，示範工程代表着當今世界核能技術最高水平，它開闢了一條我國核電科技高水平自立自強“新賽道”。石島灣公司總經理、黨委書記張延旭&&，從2012年12月澆築第一罐混凝土到2023年12月投産商運，華能核電人在無樣板可依、無經驗可循的工程建設及調試運行中拓荒前行、勇攀自主創新高峰，探索“産學研用一體化”的有效路徑，實現了多個中國原創、世界首創工程技術目標。

  示範工程自2007年1月石島灣公司成立，經過4年籌備，於2011年3月1日獲得核準。在即將破土動工之際，日本福島核事故讓國內外核電項目按下暫停鍵，示範工程也進入等待開工的漫長寒冬。這一等，就是20個月。

  2012年12月9日，示範工程獲頒建造許可證，成為黨的十八大以來首個開工的核電項目。為了推動示範工程實現從“實驗室”到“工程應用”的飛躍，石島灣公司在“邊設計、邊研發、邊建造、邊調試”的過程中，攻克諸多行業性、世界性“卡脖子”難題。

  “石島灣公司聯合産業鏈上下游500余家單位，成功研製出2200多套世界首&套設備和反應堆的主要設備，包括主氦風機、蒸汽發生器、壓力容器，一系列‘從0到1’的核心關鍵技術突破。”回憶起團隊10餘年來攀登第四代核電之路經歷的艱辛，張延旭感慨良多。

  蒸汽發生器被稱為“核電之肺”，是高溫氣冷堆最關鍵的設備之一。“高溫氣冷堆蒸汽發生器的工作環境決定了它的選材特殊，結構必須緊湊。而作為全球首創的設計，沒有可參考的製造和裝配工藝，即便有設計圖，也沒人擔保能做出來。”曾參與蒸汽發生器監造的朱興華告訴我們，2017年初，蒸汽發生器核心部件——核安全1級出口連接管在彎制時，因産生裂紋導致傳熱管報廢，當時整個團隊心急如焚。為了保證工期、攻克製造工藝技術難點，時任石島灣公司副總經理的張延旭，迅速組織團隊骨幹進駐製造廠家，與廠家生産技術人員一起，歷經7個月反復研究設計工藝、錘煉製造技術，最終把2400份圖紙變成了1330根符合設計規範的出口連接管，成功打通蒸汽發生器製造的關鍵路徑。這次聯合攻關，突破了螺旋盤管套裝製造瓶頸，創造性開發了一整套工藝技術，為高溫氣冷堆換熱管批量化生産奠定了堅實的基礎。

  這條通往科學之巔的崎嶇小徑，匯聚了一批不畏勞苦的志同者。正是靠着一股子不怕難、肯鑽研的勁頭，示範工程的建設者們翻過了設備製造、模塊化建造、調試運行“三座大山”，建成全球首座第四代核電，助力我國核電技術實現彎道超車，領跑全球。

  安全，與生俱來的“天賦”

  説起核電站，“安全”無疑是大家最為關注的話題，這是核能發展的生命線，也是各國科學家着力攻堅的世界級難題。

  “示範工程最大的優勢就是‘固有安全性’，被稱為‘不會熔毀的核反應堆’。”運行值長仝禮允説，要實現核能安全，必須確保三大要素：一是核裂變反應的有效控制，二是及時導出停堆以後堆芯的餘熱，三是牢牢地把放射性物質包容起來。

  在安全方面，仝禮允介紹，可以用“四不怕”來概括該核電站的突出優點，即：不怕沒有電、不怕沒有水、不怕沒有氣、不怕沒有人。即使在最極端的情況，反應堆突發故障或遭遇自然災害，一切操作系統都失靈的情況下，不依靠任何外界干預，反應堆仍然可以依靠自身的物理特性保持在安全狀態。

  “天生”安全的高溫氣冷堆，是如何實現的呢？“我們設置了三道防線。”仝禮允説，層層防線之下，我國在全世界首次於商業規模核電站上實現“固有安全”。

  第一道防線是耐高溫的球形燃料元件，四層耐高溫的陶瓷“盔甲”包裹着核燃料，最高可承受1620攝氏度的高溫。

  第二道防線是反應堆具有自穩特性。當溫度達到設定閾值時，反應堆會進行負反饋，功率自己會降下來，使核裂變反應得到有效控制。

  第三道防線是非能動的餘熱排出系統，它不需要任何外界動力，堆芯餘熱能夠借助熱傳導、自然對流換熱和熱輻射等自然機制的非能動方式傳導至外界中，避免堆芯過熱發生熔毀。

  在三道防線的“保衛”下，反應堆的堆芯溫度不會超過1620攝氏度，可保證包覆燃料顆粒的完整性不受影響，同時有效防止放射性物質外泄。

  應用，繼往開來的“價值”

  “科技創新能夠催生新産業、新模式、新動能，是發展新質生産力的核心要素。”示範工程作為第四代核電世界首堆，其建成投産，會對能源供給結構帶來哪些影響？

  仝禮允介紹，“除了‘天生安全’這個優勢，高溫氣冷堆還有一個優勢——高溫。利用‘安全’和‘高溫’這兩個優點，同時結合模塊化——搭積木的特點，推廣高溫氣冷堆在各領域的綜合利用。”

  今年3月，示範工程核能供熱系統正式併入市政供熱管網，首次實現向城鎮居民供暖，標誌着第四代核能綜合利用取得突破，也是因地制宜發展新質生産力的良好實踐。

  該項目是利用高溫氣冷堆蒸汽系統引出的高溫蒸汽，將換熱器裏的水加熱成高溫水，高溫水流向市政和電站力能區的換熱站進行二次換熱後，成為居民供暖熱水。

  “核能綜合利用項目的實施標誌着威海市自主核能供熱實現了‘零突破’。”山東榮成市市長鄭躍文説。高溫氣冷堆示範工程核能供熱覆蓋面積雖然有限，但其作為四代核電綜合利用卻有着非凡的意義。

  高溫氣冷堆具有安全系數高、堆芯溫度高、蒸汽溫度高等優良性能，在核能供熱領域有先天的技術優勢和廣闊的應用前景。示範工程核能綜合利用供暖項目於2022年11月實現廠內冬季供暖，2024年3月向城鎮居民供暖，覆蓋20萬平方米的供熱面積，每個供暖季可替代燃煤3700噸，減排二氧化碳6700噸，將進一步保障和改善民生，助力城市低碳高質量發展。

  同時，基於高溫氣冷堆的高溫特性，還可廣泛應用於熱電聯産、稠油熱採、高溫制氫、化工冶金等領域，商業化應用前景廣闊。

  7月28日，隨着華能石島灣核電擴建一期工程1號機組核島澆築第一罐混凝土，華能首個完全自主建設的大型壓水堆核電項目正式開工建設，標誌着華能石島灣成為同時採用最新自主三代核電技術和四代先進核電技術的核電基地。擴建一期工程2&機組建成投産後，年發電量可達200億千瓦時，可增加核能供熱覆蓋超2000萬平方米，惠及當地60萬人口，同時將充分發揮三代壓水堆與四代高溫氣冷堆核電站集聚的大基地最優效應，進一步提升我國核電裝備製造、建設運維等能力，持續拓展核能綜合利用場景，積極培育和發展核電新質生産力。

  新的征程，石島灣核電將繼續向新而行，全力助推我國核電安全發展，不斷提升我國核電科技創新能力。（文｜華玉棟 王曉茜 攝｜宋琨陽 供稿：中國華能）