下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
核能是人类20世纪的伟大发现之一。积极推进核能和平利用，对于保障能源供应与安全、保护环境、实现电力工业结构优化和可持续发展具有重要意义。早在1970年，周恩来总理就做出了建设核电站的指示。20世纪80年代，我国确立了以压水堆为主的技术路线，采用“以我为主，中外合作”的方针启动了我国核电建设和核电装备的发展。
我国的核电装备产业与国家核电战略同期起步。20世纪70年代，中国核动力研究设计院设计建设了我国第一代核潜艇陆上模式堆，并在军用技术的基础上向民用核技术研究进行了探索，为我国核电产业的发展拉开了序幕。随后成立的上海核工程设计研究院将民用核技术作为主要研究目标，在国内已有研究的基础上做了大量的工作，完成了秦山一期核电站的设计蓝图。20世纪80年代，中核集团着手全面设计建设秦山一期核电站，所使用的核电装备是我国自主研发制造的，为日后吸收、学习国外更先进的设计思路、重要设备制造技术打下了坚实基础。
1994年5月建成投产的大亚湾核电站采用了法国的M310技术，是我国首座百万千瓦级商用核电站，但其关键设备甚至建筑材料几乎全部依靠进口。在大亚湾核电站建设、运行的基础上，中广核集团也随之成立。在大亚湾核电站之后，中核集团与中广核集团分别与法方合作，继续吸收、学习第二代核电技术，逐步具备了自主设计能力，开始在国内展开批量化建设。这一时期，中核集团的秦山二期核电站和中广核集团的岭澳二期核电站是我国应用法国第二代核电技术的标志性项目。通过技术合作与项目建设，两大核电集团完全吸收了第二代核电技术的设计思想，为日后继续吸收、引进第三代核电技术做好了准备。两大集团在法国核电技术的基础上推出了“二代+”核电技术品牌CNP1000和CPR1000。
进入21世纪，在“积极发展核电”的方针指引下，我国核电迈入规模化发展阶段，开工建设了一批自主设计的第二代改进型核电，同时加大了自主化力度，并通过引进、消化、吸收、再创新开展第三代项目建设。
从2006年开始，中核集团与中广核集团开始引进、吸收法国第三代核电技术。依托“十一五”期间获批开工的核电项目，两大核电集团进行了大量尝试，将自主设计水平提升到了“二代+”的技术水准，国内的核电装备供应商也借助这些项目的开展快速发展。截至“十一五”末，国内大部分核岛相关设备都是国产的，核电站装备国产化率达到75%，设备商的制造能力得到很大提升。
随着法国EPR堆型、美国AP1000堆型、俄罗斯VVER堆型等三代堆的逐渐成熟，三代堆已成为未来压水堆的主流方向。2011年发生的日本福岛核事故延缓了国内核电产业的发展。出于对安全的考虑，国家停止审批新的核电项目，并要求以后新建的核电机组必须符合第三代核电技术的安全标准。于是，中核集团与中广核集团推出了各自的第三代核电技术：ACP1000与ACPR1000+。2014年8月，最终的融合方案得到通过，国内第一个具有完全自主知识产权的第三代核电技术“华龙一号”由此诞生。
与此同时，国内的核电装备生产企业也紧跟技术升级，装备制造水平进一步提升，开始了满足“华龙一号”等技术要求的装备研发制造。从2013年开始，中国一重、东方电气、上海电气与美国西屋公司展开全面合作，就设备设计与制造技术的转让问题进行谈判。到2014年年底，这几家大型装备制造企业的锻造技术与设备探伤技术已经可以满足制造第三代核电装备的需求，国内在建的第三代核电站的装备国产化率也逐步提升。采用第三代技术的“华龙一号”核电站装备国产化率超过85%，蒸汽发生器、冷却剂泵、堆内构件、主管道、反应堆压力容器、控制棒驱动机构、汽轮机等核岛与常规岛的核心设备全部实现了国产化制造，设备成本也大幅降低。
在我国核电发展过程中，党中央和国务院十分重视核电装备的国产化工作。2006年2月13日，国务院国发〔2006〕8号文提出了关于加快振兴装备制造业的若干意见，明确把发展百万千瓦级核电机组列为16项关键领域重大技术装备和产品之一。2006年3月22日，国务院第129次常务会议审议并原则通过了《核电中长期发展规划（2005—2020年）》，强调核电发展规划要着力抓好的六方面工作，明确要“积极推动现有国内技术力量和设备制造企业重组……加快推进核电设备制造自主化，重点突破关键设备的设计和制造技术，努力提高成套设备生产能力”，为核电装备制造和国产化工作指明了方向。
我国核电装备制造业经历了起步、发展、突破和提升等阶段，在核电设备国产化推进过程中始终坚持“安全第一、质量第一”的原则，保证国产设备满足技术质量标准要求并满足建设进度的需要；同时坚持高标准，以推进核电设备在高起点上实现引进、消化、吸收、再创新。在30万千瓦、60万千瓦和百万千瓦级核电机组设备制造业绩的基础上，通过第三代核电技术引进、大规模专项技术改造和国家核电重大专项支持下的技术再创新，国内主要核电装备制造企业的核电设备制造能力和技术水平得到全面提升。
在国家能源局的大力支持和政策引导下，通过政产学研用协同推进，我国在核电站关键设备研制领域取得了一批具有自主知识产权的成果，使我国核电自主创新能力得到了显著提升，部分研发成果填补了国际、国内空白，核电技术装备“补短板”取得突破。
目前，国内制造企业掌握了核电关键设备的制造、检验和试验技术，综合实力得到跨越式提升。主要体现在以下几方面：建成了一批工程试验、研发基地；建成了一批装备精良的材料研究基地；建成了一批装备精良的核岛、常规岛关键设备制造基地；建成了一批装备精良的主管道、钢制安全壳制造基地；建成了一批装备精良的主泵、阀门制造基地；建成了一批装备精良的材料和重型起重装备制造基地；形成了国内核电设备制造完善的核质保体系；建立和形成了第三代核电物项和服务的供应链体系，国内核电设备制造企业整体能力得到全面提升。
目前，国内核电装备制造业产品供应链已全面覆盖我国核电建设的各种堆型，产品技术涵盖30万千瓦、60万千瓦和百万千瓦级核电产品，包括CNP、CPR、AP、EPR、CAP、“华龙一号”及高温气冷堆。
在“双碳”目标下，更好地利用核能这种绿色低碳的清洁能源，是积极应对气候变化、实现减排绿色发展的重要手段。核电是核能利用的主要形式，在发展过程中始终把安全放在第一位，通过技术优化不断提升概率安全目标。然而，在安全性不断提升的高要求下，经济性提升未能得到充分体现。在当前政策下，我国核电如何寻求安全性与经济性的最优平衡点，以及如何在安全保障下提升经济性等，将是未来绿色能源发展的重要发力点。
核电装备是核电领域技术发展的重要部分，经过数十年的努力，我国在这方面已取得较为显著的成绩，随着“华龙一号”“国和一号”等三代堆型的稳步推进及逐步建成，国内核电供应商已基本具备三代核电包括蒸汽发生器、控制棒驱动机构、主给水隔离阀等在内的关键设备设计、制造和技术验证实力，逐步形成稳定的面向国内外三代堆型的设备制造供应链体系。然而，核电装备中部分关键设备及相关核心零部件仍未实现自主化，局部已实现自主化的设备仍未有实际的推广应用经验，一旦面临“卡脖子”限制，将会危及核电在役机组的长期安全稳定运行。
随着信息技术的快速发展，信息化、数字化、智能化正在深刻影响各个领域，并渗透至传统电力行业。从非核电的行业发展情况可以看出，智能化给各行业装备技术带来了新动能，大幅提升行业装备性能，提高行业装备产业链作业效率，工业智能化势不可当。
由于核电装备产业链及其相关技术发展的有限性，与火电等传统电力行业相比，核电行业存在核反应堆批量化生产困难、建设周期长、制造成本高、工艺系统设计较复杂及缺乏成熟和完整的全生命周期管理流程等问题，在当前高安全标准下在智能化方面缺乏突破性进展，这些都不利于核电装备朝安全经济平衡的方向发展。
未来，国内核电装备产业链需要主动通过技术创新、管理优化等手段解决当前核电发展的局限性；同时，迎合信息技术发展趋势，充分利用智能技术增强我国核电装备产业的核心竞争力，以适应趋于复杂的国际环境与核电市场，推动核电行业健康稳步发展。
当前，发达国家在一些关键技术和核心产品上对我国实施出口管制，我国装备技术发展存在较大隐患。对于技术要求高、攻克难度大的装备，亟须开展关键核心设备技术攻关，提升国产化设备及部件的制造加工及供货能力，实现重要产业链装备的全面自主化。
由于核电技术的复杂性和核电行业在安全方面的特殊要求，与其他行业相比，核电装备设计及技术应用门槛高。一方面，为保证核电站概率安全目标，一些与核安全设计有关的设备通常被划为核级设备，与其他同类设备相比，它们在制造加工工艺、鉴定要求等方面具有极高的要求；另一方面，核电设计采用纵深防御的理念，为保证重要系统设备在特定工况下的可用性，还会进行多层级冗余设计，这也决定了核电系统及其装备设计机构的复杂化。涉及核安全的设备及系统设计相关的核心技术（如核心软件、关键成套设备、核心部件/零件、核电站智能运维技术与装备、核电新技术研究与应用等）仍是未来重点攻克方向，应加大攻关力度，通过工艺优化、技术创新等手段，切实掌握核电核心装备技术，全面把握核电装备的自主权。
我国核电行业主要采用在引进、消化、吸收国际上成熟的核电技术的基础上再创新的技术路线。经过数十年的积累，各大核电集团（包括中核集团、中广核集团和国家电投集团）及核电技术研究院所已充分掌握核电设计和重要设备制造的要求及方法。随着全球化进程的不断推进，我国核电装备“走出去”仍是一个重要的发展目标，通过将我国的技术更好地匹配国内乃至国际技术要求及市场，提升核电装备自主化质量与产量，实现批量化生产，以争取国际市场份额，提升我国核电装备的核心竞争力。
基于计算机技术的发展，涌现出“工业物联网”“人工智能”“数字孪生”“3D打印”等可用于核电装备产业链的新一代信息和制造技术。
随着核电机组数量的增加，加上核安全的高要求及核电设计的复杂性，核电装备产业在制造、运行、维护等成本及工作组织方面的问题日益凸显。从核电建设时间成本、质量安全、运行安全、应急响应和退役等方面出发，核电装备可以结合智能化实现全面升级，应用“工业物联网”“人工智能”“数字孪生”“3D打印”等先进方法及技术，在大数据环境下，一方面，实现核电装备智能建设，提高核电装备制造质量，缩短核电建设周期，降低核电建设成本；另一方面，采用智能监测、智能预警、智能控制等技术，减少核电生产过程中的人工干预，实现智能发电。
核电装备运维人员在日常操作、维修和调试设备的过程中积累了丰富的经验，同时也发现了设备的问题。当前，各核电站之间已经建立了信息共享机制，所有核电站发现的问题都能及时在核电站运维人员之间进行有效沟通，并采取预防措施以避免发生类似的问题。
那么，如何从源头上避免和消除这些问题呢？对于设计人员和制造人员，如何及时收集各核电站的使用信息，并反映在后续设计和制造当中呢？
当然，设计人员也主动收集过一些问题，但对某些问题的理解不一定全面到位，不一定能有效地分析出问题的根结。因此，有人提出，设计人员要积极参与核电装备的操作和维修工作，切实体会在实际操作过程中出现的问题，深入了解装备制造过程中有哪些地方值得改进；积极参与收集各核电站中存在的问题，从设计上提出正确的解决方案。这种想法的出发点是好的，但执行起来并不容易，因为将各个核电装备设计人员分散到实际现场去积累经验，势必给主体设计工作带来很大的压力。
设备制造和现场调试同样存在互通的需求，下面以某核电站的装卸料机为例展开介绍。
装卸料机制造是保障装卸料机性能的重要阶段。在装卸料机制造过程中就曾出现由于对制造工艺的不正确理解，使得设备运行产生了不可纠正的偏差。制造厂通过总结经验，进一步规范了工艺要求，使产品质量有了很大的提升。
装卸料机的调试经验来自制造厂内的调试和现场调试。制造厂内的调试主要实现装卸料机功能，一般不会模拟设备的具体使用条件。现场调试不仅要实现设备功能，还要模拟现场实际操作工况。这两者之间的差别有时会让装卸料机呈现出两种不同的状态。针对这种情况，就需要在制造厂内建立与现场实际操作工况一致的试验平台，消除装卸料机可能在现场产生的故障。
因此，为更好地吸收核电装备的实践经验，应建立一套涵盖设计、制造、安装、调试和运维的全流程沟通机制和全生命周期管理体系，以便很好地解决上述问题。