小新說

建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系，強健產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)潜Ｕ?。國?wù)院國資委著力推動中央企業(yè)提升基礎(chǔ)固鏈、技術(shù)補鏈、融合強鏈、優(yōu)化塑鏈能力，不斷增強產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈韌性和競爭力，在現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建中更好發(fā)揮支撐引領(lǐng)作用。

3月5日起，國資委規(guī)劃發(fā)展局、國資委新聞中心 聯(lián)合CCTV-2 《中國經(jīng)濟大講堂》推出特別策劃《行穩(wěn)致遠(yuǎn)：產(chǎn)業(yè)鏈中堅話強鏈》 系列節(jié)目，第二期邀請國家電投首席科學(xué)家、國家科技重大專項“國和一號”總設(shè)計師鄭明光 解讀《“國和一號”打造高端制造產(chǎn)業(yè)鏈》，小新為您分享——

近年來，我國核電領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)不斷突破，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)取得重要成效。其中，具有代表性的是“國和一號”先進壓水核反應(yīng)堆。

“國和一號”是依托國家科技重大專項，完全由我國自主設(shè)計的大型先進核電型號。它由國家電投上海核工程研究設(shè)計院牽頭研發(fā)設(shè)計，歷時十多年科研攻關(guān)，涉及700余家單位、3.1萬余名技術(shù)人員，集我國三代核電技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新之大成。

2021年6月，國家電投全面啟動了“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈“固鏈、強鏈、補鏈、塑鏈”工作，以“國和一號”為驅(qū)動，團結(jié)、引領(lǐng)相關(guān)合作企業(yè)集智攻關(guān)，推動建立我國完整的、先進的、經(jīng)濟的、自主可控的核電產(chǎn)業(yè)鏈。2022年2月，由國家電力投資集團有限公司組建的“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟在上海成立，并提出在2023年全面實現(xiàn)100%設(shè)備國產(chǎn)化的能力。

為什么“國和一號”

能夠集合國內(nèi)一眾“專精特新”企業(yè)？

“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟

對核電產(chǎn)業(yè)鏈自立自強

起到了怎樣的帶動作用？

01

三代核電產(chǎn)業(yè)鏈體系意義重大

鄭明光 ：黨中央、國務(wù)院在本世紀(jì)初開始部署國家中長期發(fā)展的重大科技專項，核電專項也是其中之一，來解決核電批量化建設(shè)的能力問題、安全性問題，和整個產(chǎn)業(yè)鏈體系的穩(wěn)定問題;通過依托項目和重大專項的開發(fā)，建成我國先進三代核電的產(chǎn)業(yè)鏈體系，使后續(xù)發(fā)展具有可支撐性、可持續(xù)性。

我們在引進消化吸收先進技術(shù)基礎(chǔ)上，通過持續(xù)研究開發(fā)，完成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進三代核電CAP1400 ，即“國和一號” 機型。

“國和一號”單臺機組年發(fā)電量可達125億度，每年可減少煤炭標(biāo)準(zhǔn)煤消耗400萬噸，每年減少二氧化碳排放近千萬噸。

在發(fā)電的同時，“國和一號”也具備供熱能力，首堆將提供450萬平方米的供熱，未來將具有4000萬平方米的供熱能力，兼具社會效益、經(jīng)濟效益。

相比二代堆型來說，“國和一號”安全性高400倍，即便反應(yīng)堆燒毀，也不可能發(fā)生大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放，可以取消場外應(yīng)急，從本質(zhì)上保證了環(huán)境的安全。

任何的先進型號都需要有設(shè)備的支撐，對設(shè)備的安全性、可靠性、可利用率要求更高，壽命要求更長。原本的設(shè)備很難滿足先進型號的要求，所以需要持續(xù)的技術(shù)迭代，通過技術(shù)來牽引產(chǎn)業(yè)、裝備、材料的發(fā)展。

設(shè)計技術(shù)的需求牽引，對于制造企業(yè)非常關(guān)鍵。 700多家制造企業(yè)、3萬多科技工作者參與了“國和一號”研制。 重大專項對于科研人員技術(shù)交流切磋、提升各自能力，具有重要意義。

國家電投上海核工程研究設(shè)計院是總體技術(shù)單位，作為骨干企業(yè)參與的還有——中國一重，大型鍛件;中國二重，主管道;東方電氣，汽輪發(fā)電機;哈電集團，汽輪發(fā)電機以及蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆等;中核集團，閥門廠、燃料以及相關(guān)配套系統(tǒng);中國寶武，鋼安全殼鋼板、蒸汽發(fā)生器的大型支撐板;中國船舶，爆破閥以及閥門、主管道等相關(guān)設(shè)施;航空工業(yè)，接插件、貫穿件。中國電子、中廣核也參與了試驗研究。一些地方企業(yè)，比如江蘇的民營企業(yè)上上電纜，成功解決了電纜考核問題;上海電氣，研制、設(shè)備制造，在整個重大專項里面可能是最多的。

作為國內(nèi)最早擔(dān)負(fù)核電站設(shè)備建造任務(wù)的企業(yè)，上海電氣核電集團有限公司是“國和一號”核島主設(shè)備的主要制造單位，在核電產(chǎn)業(yè)鏈上的位置舉足輕重，可以說是一路跟隨我國核電建設(shè)成長起來的。

嚴(yán)苛的要求，超規(guī)的尺寸，特殊的用途，極少的用量，讓許多產(chǎn)品的研發(fā)投入與收益不成正比。以蒸汽發(fā)生器中的支撐板為例，由于材質(zhì)和規(guī)格特殊，過去在核電建設(shè)中，這一部件曾長期需要進口。

面對國外供應(yīng)商的回絕，上海電氣毅然自己扛起了“國和一號”裝備制造的重任。他們聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上游的寶武鋼鐵集團，從原材料開始自己研發(fā)，協(xié)同攻關(guān)。

據(jù)上海電氣不完全統(tǒng)計，多年的積累，讓企業(yè)擁有了多達400余項關(guān)鍵技術(shù)，制造能力獲得大幅提升。

02

新型舉國體制推動三代核電技術(shù)跨越

鄭明光 ：重大專項是體系性的建設(shè)，是裝備產(chǎn)業(yè)鏈完整性的建設(shè)，使我國裝備制造能力實現(xiàn)了從二代向三代的跨越。舉國機制、國家平臺，實現(xiàn)了高端產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈體系的大集成、大聯(lián)合、大配套、大對接。

從反應(yīng)堆到大量主設(shè)備如蒸汽發(fā)生器主管道，從大設(shè)備到鍛件材料，從蒸汽發(fā)生器到U形管、管道焊接材料，從燃料包殼到鋯合金，從電纜到探測器、防火材料、雙向不銹鋼材料等等，涉及約70個行業(yè)學(xué)科，每個機組有65000到70000件設(shè)備。12家大企業(yè)集團參加，每個型號的合格供應(yīng)商有400多家。一個核電產(chǎn)業(yè)鏈體系，需要完整的配套、供應(yīng)，其實把一個國家材料和設(shè)備的整個基礎(chǔ)工業(yè)體系全都帶動了起來。

民營企業(yè)在過程中發(fā)揮了非常好的作用。 我國民營企業(yè)經(jīng)過20多年的奮斗，管理、技術(shù)能力、研發(fā)投入都有很大的進步。浙江久立是生產(chǎn)U形管的，浙江倫特是研制堆內(nèi)探測器的，陜西特橡是研究密封材料的，天生是研制密封圈的，大連大高生產(chǎn)閥門，包括江蘇神通等等，這些企業(yè)在關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設(shè)備的部件上，對產(chǎn)業(yè)鏈形成了強大的支撐。一個大企業(yè)去做某個小設(shè)備，也許在經(jīng)濟性上并不合算，但是一些小企業(yè)來做精、特、尖，特別是可持續(xù)性上，可能會有比較好的作用。

民營企業(yè)具有非常專注的精神。像寶銀，投了非常多的錢開發(fā)U形管。高性能的690合金管，用的鋼材由幾十種元素組成，最長一根管子將近30米，要一次拉成，沒有任何缺陷，也不能焊接，而且壁厚1毫米左右、絲毫不差，對精度控制的要求非常嚴(yán)格。而且還耐高溫、耐高壓、耐高輻照，要求高精密、高壓差，設(shè)計壽命從二代的40年增加到三代的60年。在這個過程中，民營企業(yè)的積極性得到了很好的調(diào)動和激發(fā)。

U型管是核電站蒸汽發(fā)生器重要組件，被核燃料加熱的熱水，正是通過蒸汽發(fā)生器里這無數(shù)根細(xì)長的U型管進行能量交換，從而產(chǎn)生高溫高壓蒸汽并實現(xiàn)發(fā)電的。

蒸汽發(fā)生器中的U型管不僅尺寸繁多，而且對于密封精度、防腐蝕、防放射性的要求很高。

在設(shè)計單位上海核工院和總設(shè)計師鄭明光的指導(dǎo)下，寶銀投入了大量研發(fā)資金，自主研制了精密管裝備和全流程生產(chǎn)線，經(jīng)過幾年的攻關(guān)努力，終于生產(chǎn)出了第一根國產(chǎn)的核電站用U型管。

寶銀通過加入“國和一號”產(chǎn)業(yè)鏈，不斷提升研發(fā)生產(chǎn)能力，成長速度十分驚人。如今它已成為當(dāng)?shù)?ldquo;專精特新”重點企業(yè)，全球第四個具備核電站核島用U型管生產(chǎn)能力的企業(yè)。

03

國際市場議價能力取決于制造能力的強弱

鄭明光 ：在中國具備自主制造能力之前，U形管的國際價格大約200萬元一噸 。CAP1400“國和一號”，我們用12606根管子，一個蒸汽發(fā)生器125噸，兩個蒸汽發(fā)生器就250噸。

后來通過重大專項，寶銀、浙江久立兩家企業(yè)奮發(fā)努力，都完成了U形管的研制，國際市場價格馬上跌到了60到70萬一噸 ，一個蒸汽發(fā)生器可以省4000萬左右U形管的錢。

這個價格的降低，從某種程度上講，是我們的國產(chǎn)化能力支撐了我們合理地取得國際市場資源。 國際市場價格跟你的國產(chǎn)化能力、自主制造的底蘊都是有關(guān)聯(lián)的。

核電站里，蒸汽發(fā)生器的主要功能是把一回路的反應(yīng)堆里的能量帶到二回路，到汽輪發(fā)電機去做功發(fā)電。蒸汽發(fā)生器空重813噸，高度23米，直徑大的地方6.2米、小的地方4.8米，每小時能夠產(chǎn)生4040噸蒸汽、提供202萬熱功率，是一個超大的設(shè)備。

一體化大鍛件也是我們在研制過程中提出來的。 為什么要一體化?主要是減少焊縫，使放射性廢物人員(可能吸收放射性)劑量最小化。

大鍛件是什么概念?最大直徑6.2米。鍛打這樣直徑的鍛件，裝備、設(shè)施必須要跟得上。最厚的一塊板，管板860毫米厚，而且將來是要鉆孔的，需要用到500噸級的鋼錠，這些都體現(xiàn)著國家的制造能力。

重大專項實施之前，所有的大鍛件全要進口。我們國家發(fā)電裝機容量比較大，電力建設(shè)規(guī)模也比較大，國外一些小供應(yīng)商的制造能力不足以支撐我們國家的規(guī)模化發(fā)展，所以大鍛件的國產(chǎn)化是必須要實施的。

中國一重是共和國“長子”，通過不斷努力，全面克服了大鍛件的難題。CAP1400（“國和一號”）的 大鍛件解決了，所有其他型號的大鍛件就都解決了，這就是輻射帶動作用。

另外一個關(guān)鍵點就是焊材。 核島里的核級焊材大概有26種，全部需要進口。重大專項實施以后，我們對鎳基焊材、不銹鋼焊材、碳鋼焊材等進行了全面規(guī)劃，共列出6大類、26種焊材進行研制，最后在哈焊所、大西洋(焊材)等研究單位的共同努力下，對26種焊材都進行了合格性鑒定，滿足考核指標(biāo)的要求。

對于剛剛講的大鍛件、U形管、焊材等，我們首先是解決材料配方問題 。 U形管由幾十種元素組成;焊材微量元素上的細(xì)微差別，都會帶來整體性能上的明顯差別。國際上有個大概范圍，比如含硅量、含錳量、含硫量、含磷量;但精確的數(shù)字，需要我們自行研究。

還有一個關(guān)鍵點就是蒸汽發(fā)生器筒體的焊接工藝。 最難的就是800多噸重、24米長的蒸汽發(fā)生器與主泵泵殼的焊接，如果焊壞了，兩個設(shè)備都報廢。窄間隙的焊縫，焊接技術(shù)、變形技術(shù)，從熱態(tài)到冷態(tài)的變形過程，都顯得非常重要。

焊材、鍛件、U形管，我們都對配方進行了認(rèn)真細(xì)致的排摸分析，形成相關(guān)的制作工藝。配方、制造工藝，這幾個字看著簡單，但都是千辛萬苦經(jīng)過大量的試驗研究后，才真正形成了成熟的材料技術(shù)。

關(guān)鍵的制作工藝，第一個是鉆孔。 要有這么大的換熱能力，必須要有這么大的換熱面積，必須要有這么多的U形管束。我們總共有12606個管子;一臺蒸汽發(fā)生器提供14000多平方米的換熱面積，要打25212個孔，每個孔都要絲毫不差。如果有個孔打壞了，整塊管板全報廢了。這個板的厚度，剛剛講到了860毫米，將近1米厚;打2萬多個孔，而且要絲毫不差，這就是高端制造能力。

堆內(nèi)構(gòu)件作為核電廠最精密的設(shè)備之一，加工精度要求極高，過去我國無法達到，只能依賴進口。如今，國和一號和產(chǎn)業(yè)鏈上企業(yè)共同努力，突破了大量材料和設(shè)備制造技術(shù)難題，實現(xiàn)了核島內(nèi)主設(shè)備相關(guān)部件的整體鍛造和精密加工。但是，這也給后續(xù)的制作安裝工藝提出了更高要求。與為安裝U型管鉆孔一樣，在堆內(nèi)構(gòu)件堆芯支承板上鉆孔同樣是一個巨大的考驗，一旦差之毫厘，損失巨大。這一難題擺在了產(chǎn)業(yè)鏈上的另一家企業(yè)——上海第一機床廠有限公司面前。

為了滿足“國和一號”的工藝要求，上海第一機床專門研發(fā)了高精度的多功能專用設(shè)備。

上海第一機床廠作為曾經(jīng)陷入困境的一家老國企，從這件事上獲得了深刻感悟：核心技術(shù)是買不來，也求不來的;只有自身強大了，對手才會與你平等地走到一起。企業(yè)只有緊緊抓住產(chǎn)業(yè)鏈升級的機會，勇于投入，迎接挑戰(zhàn)，才能迎來新生。

04

良性競爭機制有利于強健產(chǎn)業(yè)鏈體系

從上世紀(jì)80年代開始，中國先后引進了法國、加拿大、俄羅斯核電技術(shù)。多頭引進、多種核電堆型和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)并存，所需的工業(yè)支撐體系不一，這給我國核電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和國產(chǎn)化造成了很大困難。

“國和一號”重大專項通過關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，補足了核電產(chǎn)業(yè)鏈上的短板。同時，基于高安全標(biāo)準(zhǔn)所制定的“國和一號”新核電產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，也使我國成了全球核電高端制造領(lǐng)域最頂級的少數(shù)“玩家”之一。

那么，“國和一號”在強健產(chǎn)業(yè)鏈過程中還有哪些特別的策略?為什么一個設(shè)備或者部件，要選擇幾家供應(yīng)商同時生產(chǎn)制造?

鄭明光 ：如果產(chǎn)業(yè)鏈體系只有一家，價格就會被壟斷，成本會提高;同時因為缺乏動力，技術(shù)就不太會進步。只有合理的市場競爭格局，才可能促進整個產(chǎn)業(yè)體系的良性有序發(fā)展。 在重大專項實施過程中，我們有序地布局2到5家企業(yè)來承擔(dān)同一種設(shè)備的制造。

在大鍛件方面，我們匯聚了中國一重、中國二重、上海重機廠、中國寶武、鞍鋼集團、包鋼、安徽應(yīng)流等生產(chǎn)企業(yè);蒸汽發(fā)生器，上海電氣、東方電氣、哈電集團、中國一重都能夠制造;壓力容器，幾大電氣集團都具備相應(yīng)的制造能力。

在泵給閥門上，我們有兩大企業(yè)能生產(chǎn)主泵，有多家企業(yè)能夠支撐一般泵給閥門的型號開發(fā)。

這種布局，要花幾倍的心血，要通過兩三家制造企業(yè)的相互合作，利用國家的舉國機制來提升整體平臺能力。良性競爭格局，使得質(zhì)量有保證、價格合理，產(chǎn)業(yè)鏈體系穩(wěn)定有序、集體升級。

近年來，中國科技水平能夠取得突飛猛進的提升，正是得益于社會主義市場經(jīng)濟條件下新型舉國體制的優(yōu)勢。新型舉國體制意味著國家通過發(fā)起重大研發(fā)項目，以體制創(chuàng)新為科技創(chuàng)新提供動力，發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，充分調(diào)動一切積極因素，讓科技創(chuàng)新智慧有效迸發(fā)。在“國和一號”研制過程中，核島一回路的主泵國產(chǎn)化一直是一個難題，國家電投通過科學(xué)部署技術(shù)路線，引導(dǎo)不同所有制的企業(yè)共同參與科技攻關(guān)，共同破解制造難題。

“國和一號”的核島主泵研制為什么需要集中這么多技術(shù)力量?如此大規(guī)模的投入會給產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)和我國的制造業(yè)帶來什么?

鄭明光 ：當(dāng)年，大家都認(rèn)為主泵極其困難，因為AP1000主泵也經(jīng)歷了六七年的試驗、失敗、試驗、再成功的過程。而CAP1400“國和一號”的主泵流量要增大21%，頻率從60赫茲變成50赫茲，直徑更大，要免于維護運行60年，制造難度、加工難度、精確度更高。

“國和一號”設(shè)計反應(yīng)堆輸出功率需要超過135萬千瓦，遠(yuǎn)超過上一代和國外同類產(chǎn)品，這意味著核島需要更大功率的主泵，用更大流量導(dǎo)出反應(yīng)堆熱量才行。此前，美國企業(yè)所擁有的屏蔽泵技術(shù)，無法滿足設(shè)計要求。眼看“國和一號”被主泵設(shè)計之難所困，一家上海電氣旗下的合資公司提出了他們的解決方案。

為了達到“國和一號”設(shè)計方國家電投的設(shè)計要求，這家叫上海電氣凱士比的中德合資企業(yè)，開始投入巨大財力人力對原有的電機技術(shù)進行改造研發(fā)。

整個主泵產(chǎn)品研制成功以后，為了驗證了其極端情況下的可靠性，這家企業(yè)自籌資金建造了一座7層樓高的主泵試驗臺架，每臺主泵出廠前需進行苛刻的高溫、高壓、全功率試驗驗證，驗證合格后才能交付至核電站現(xiàn)場。

與此同時，國內(nèi)另外幾家企業(yè)，也聯(lián)合開發(fā)出了符合設(shè)計要求的新一代屏蔽泵，性能遠(yuǎn)超之前美國的屏蔽泵技術(shù)。這次兩條技術(shù)路線的暗中比拼，使我國核電產(chǎn)業(yè)鏈在這一領(lǐng)域的技術(shù)一躍成為了全球領(lǐng)先。

鄭明光 ：為了主泵的研發(fā)，我們投入了幾十億經(jīng)費，花了10多年。沒有主泵，功率就上不去。

通過項目的持續(xù)建設(shè)，特別是國家重大專項，我們建立了全球最完整、最有競爭力先進壓水堆的產(chǎn)業(yè)鏈體系。 美國、德國、法國，可能某一項有的，但論總體、全局、整個產(chǎn)業(yè)鏈的配套體系、對整個型號的支撐上，他們都不如我們。

“國和一號”先進產(chǎn)業(yè)鏈體系建設(shè)，首先帶來的是核電造價降低 20%左右。發(fā)電、供熱，老百姓用能的成本進一步降低。

最后講講我的一些感受。

第一是以我為主、引進消化吸收再創(chuàng)新、 形成先進型號、建成先進產(chǎn)業(yè)鏈體系，能夠解決工程技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求與當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展的“卡脖子”問題，增強國際合作能力。 這對我們國家經(jīng)濟發(fā)展有巨大的推動作用。

第二是技術(shù)創(chuàng)新鏈 是個完整的過程。 前沿探索、理念創(chuàng)新、基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、工程應(yīng)用、價值創(chuàng)造，是一個完整的過程。我們不僅是要解決工程技術(shù)的應(yīng)用和價值創(chuàng)造，還要解決前端的理念創(chuàng)新、基礎(chǔ)研究。這不是“卡脖子”，而是“卡腦子”。中國已經(jīng)發(fā)展為世界第二大經(jīng)濟體，我們有非常大的經(jīng)濟體量、有非常好的產(chǎn)業(yè)鏈體系，要為全球作更大的貢獻。