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今天推出的是“特别推荐”板块文章《关于推动我国核电技术自主化及设备国产化的有关建议》。

黄  峰

课题首席专家

教授级高级工程师。中国核能行业协会专家委员会政策研究组组长，中国国际工程咨询有限公司专家学术委员会副主任。

《关于推动我国核电技术自主化及设备国产化的有关建议》

文章摘要

随着国际政治经济形势的不断变化，我国核电发展的外部环境也发生了变化。为全面梳理和解决我国核电技术与设备可能存在的受制于人问题，推动先进核电技术自主创新发展，中国核能行业协会组织行业骨干集团和资深专家， 针对我国核电技术与设备自主化关键问题开展了深入的调查研究，并提出了有关建议。

核工业是国家安全的重要基石，核能竞争力是国家战略竞争力的重要组成。核电作为核能技术商业化应用的主要载体，其技术及设备自主化能力和水平在一定程度上反映了一个国家在核能及核工业领域的综合实力。当前，我国核电技术及设备自主发展已取得一系列重大成就，但仍然存在着基础能力薄弱、原始创新不足、部分关键技术与设备受制于人等问题。尽管这些问题对当前我国核电发展不构成影响，但随着国际政治经济形势的不断变化，从长远看，将制约我国核电未来的创新发展，并对核电走出去产生不利影响。

为此，中国核能行业协会组织行业相关重要骨干企业集团及专家，组建专门课题组，针对核电技术自主化、设备国产化所面临的问题进行了全面深入的梳理和研究分析，并提出了相关对策和建议。

一、我国正处在从核电大国迈向核电强国的重要机遇期， 应充分重视核电技术自主化的战略意义

（一）我国自主核电技术发展取得了重大成就

经过近 40 年的奋斗，我国建立了较为完整的核电全产业体系，在运核电装机

容量达到 5 215 万千瓦，核电安全运行业绩保持国际先进水平。通过借鉴世界先进核电技术、实施国家核电科技重大专项和自主创新，我国核电技术和装备水平显著提升，形成了具有自主知识产权的三代压水堆“华龙一号”“国和一号”，具有四代特征的高温气冷堆、快堆，以及小型模块化反应堆等先进核电技术。2022 年 3 月 25 日，“华龙一号”示范工程福清核电 5、6 号机组全面建成投运，后续工程已批量化建设；“国和一号”首堆工程建设进展顺利；高温气冷堆示范工程已建成投产；快堆、多用途模块式小型堆示范工程相继开工建设。设计技术方面，我国已经建立了较为完善的设计平台，拥有专业配置齐全、工程设计经验丰富的核电设计队伍；研发能力方面，依托国家、地方和企业自身的投入，打造了相对完备的科技研发平台和设施，部分研发装置达到了国际先进水平；装备自主化方面，关键设备、材料与共性技术研究取得系列积极进展，核电综合国产化率不断提升。

（二）核电技术自主化发展是我国核电强国建设的重要基础和必然选择

在我国实现碳达峰、碳中和战略目标的背景下，未来包括核电在内的非化石能源将发挥更加重要的作用。综合国内外有关机构的研究成果，预计到 2035 年，核

电在运和在建装机容量有望达到 2 亿千瓦，我国从核电大国迈向核电强国将迎来重要的历史机遇。未来较长一段时期，三代压水堆技术仍将是世界商业化核电技术发展主线，继续提升其技术与装备自主化水平，开发安全性更高、经济性更好、更先进的型谱系列，依然任务艰巨。此外，我国在高温气冷堆、快堆、小型模块式反应堆的技术研发、实验验证、工程设计及示范等方面不断取得进展，但要进一步开展商业化推广应用仍需加强投入、持续改进。总体来看，我国核电技术发展仍然任重道远，还需进一步加强研究、夯实基础，努力在技术自主化和原创性研发上取得突破。

（三）加强基础能力建设是我国核电技术自主化的根本要求

美国能源部于 2018 年 10 月发布的《美国对中国民用核能合作框架》明确指出，美国禁止向中国出口轻水小堆、非轻水先进反应堆技术，禁止向中国出口“华龙一号”、CAP1400 的美国专有设备。2018 年以来，美国已将我国 7 家核电相关单位列入出口管制“实体清单”，终止了与我国开展的行波堆技术合作，旨在扼制和打压我国核电技术发展。我国核电起步较晚，技术积淀较核电强国存在差距，许多核心技术问题仍处于知其然而不知其所以然的状态，究其原因是基础能力的欠缺。限于历史条件，我国核电在基础研究、基础实验、基础数据等方面重视不够、投入和积累不足，自主化能力仍有待加强，从事物的发展规律来看，这一课必须补齐。基础能力的持续缺失，还将制约我国核电技术未来的长远发展。加强基础研究没有捷径，核电技术基础能力是买不来的，只有加强投入、补齐短板，才能不断稳固核电自主创新发展的基石，深入核电技术发展的无人区。

二、我国核电设备国产化、自主化能力显著提升，但仍然存在卡脖子风险

目前国内已具备了绝大部分核电关键设备的自主设计与制造能力，涵盖机械、电气、仪控、燃料等多个领域。但仍有部分关键设备、核心部件依赖国外进口，或者自主设备工程应用困难，无法形成成熟产品，存在卡脖子风险。这些问题如果长期不解决，一旦将来国外供货渠道中断，将对我国核电发展产生不利影响。

（一）部分关键设备或核心零部件仍未实现自主化

一方面，受限于国内技术能力与工艺制造水平，少数技术含量高、工艺难度高的关键设备或核心零部件的材料及设计制造技术仍未掌握。另一方面，国内企业具备一定的研发能力，但由于技术人才短缺、产品市场份额小，加上核电设备质保管控体系严格，导致自主研发意愿不强不愿投入。这两方面原因都造成了部分核电设备、零部件或材料还未实现自主化，仍依赖于进口。经梳理分类，还未实现自主化的物项主要包括泵阀类（如先导式安全阀、主蒸汽隔离阀气液执行机构、主泵机械密封等）、电气类（如个别断路器等）、仪控类（如核级压力与差压变送器、控制系统元器件等）、常规岛配套件（如主给水泵液力耦合器）、材料类（如部分焊材）等。

（二）部分已实现国产化的设备难以在工程实践中得到推广应用

已实现国产化设备的推广应用问题日益凸显，目前成功自主研发的设备还有部分未实现工程应用，一定程度影响国产化供应链厂家的经营状况及后续研发积极性。这类设备包括：机械设备如低压转子锻件、顶轴油泵、常规岛调节阀等；电气设备如核岛中低压电气柜及关键元器件等；仪控设备包括安全级 / 非安全级 DCS 平台芯片等。应用推广困难的原因主要包括配套措施不健全，高昂的研发及转换成本与进口成熟产品低廉市场价格之间的矛盾，对用户侧的考核机制包容性不足， 核电厂业主有顾忌；企业、行业间存在明显壁垒，自成体系、各自为政；由于信息不对称，资源缺乏统筹协调，难以形成合力，举国体制优势未能充分发挥等。

三、基础能力薄弱是制约我国核电技术自主化发展的最大短板

（一）与核安全等有关的基础性研究能力需要加强

在三代核电明确要求的严重事故相关现象与机理、严重事故源项分析、严重事故后安全壳性能响应研究、严重事故工况下材料力学性能研究、退役技术等方面基础研究能力较核电强国仍有不足，未完全掌握核心机理，对相关现象的认识水平不足以支撑持续自主创新。在超高温气冷堆、高温核能制氢等技术方面的基础研究有待加强。在燃料技术方面，燃料入堆辐照后的检测和验证能力还存在缺失，影响自主燃料技术的应用。另一方面，我国基础试验设施在本就不充分的前提下，各大核电集团、高校、研究机构之间也未实现充分共享资源，互相之间存在壁垒，存在资源重复建设的情况，未能有效形成合力，制约我国核电技术基础能力的提高，进而制约了以此为支撑的应用技术软件的开发。

（二）核心设计软件的自主化需进一步提升

通过实施核电科技重大专项，以及布局软件专项攻关，我国主要核电集团均形成了适用于核电设计的专用软件包，涵盖热工水力分析、燃料设计、概率安全分析、事故分析、堆芯物理计算、源项分析等关键软件，基本上解决了核电专用软件的有无问题，为国内后续型号开发奠定了重要基础。但目前距离形成完善、成熟的自主化工业化软件体系还存在较大差距，这主要体现在：

1.部分核电专用设计软件国内仍处于空白，需依赖于进口。大部分原是通过加入第三方国际组织获得，尽管不构成侵犯知识产权风险，但在美国持续打压背景下也存在一定的受限风险。

2.软件的升版、维护可能存在受限风险。通用工业软件在型号研发过程中一般通过商业渠道直接购买，本身不存在侵犯知识产权问题，但一旦国外彻底断供， 已从国外购买的通用工业软件的升版、维护可能存在受限风险。

3.已实现自主化的核电专用软件认证困难。核电专用设计软件开发成功后， 因涉及核安全，仍需要进行严格的确认和验证，这需要大量的工程实践经验、理论模型和工业基础数据进行支撑，而这恰恰是国内基础性薄弱环节，导致这些自主化软件迟迟难以获得认证。

此外，核电设计软件的数据库还存在短板，数据来源长期依赖国外核电强国或国际组织提供。我国已有几百堆年的核电运行数据，但并未整合形成统一的数据库资源。另一方面，基础性试验数据仍大量缺失，也导致了自主化核电专用软件缺乏数据基础而难以验证。

（三）核电领域标准体系建设需进一步加强

是否建立有完备的核电技术标准体系，是表征一个国家在核电技术领域基础性能力强弱的关键指标之一。目前国内核电领域相关标准主要以国家标准（GB） 和能源行业标准（NB）为主，重点标准与急需标准基本齐全。特别是依托于国家能源局、国家标准化管理委员会、国家核安全局于 2017 年联合推动的“‘华龙一号’国家重大工程标准化示范项目”，已建立一套自主的涵盖核电全生命周期的压水堆核电标准体系，为我国国内核电建设以及技术、装备走出去提供了支撑。但我国核电标准体系还存在以下几个方面问题：一是标准应用不理想；二是三代核电标准体系还不够完善；三是国际认可度和影响力不够，在国际化标准方面的话语权很弱；四是核电标准关键技术参数、关键假设大多来自于对国外标准的直接转化，国内缺乏基础性试验数据的支撑；五是高温气冷堆、快堆、小型模块化反应堆等有关导则、标准有待尽快制定和完善。

另外，我国未来运行核电机组数量将跃居全球前列，应参照美国用户要求文件URD 和欧洲用户要求文件 EUR，在核电业主层面建立一套完整的用户要求文件，形成相对标准的用户侧需求文件，规范核电的设计与运维需求，便于形成有效的市场机制，促进良性发展。

目前，中国核能行业协会正在组织行业力量积极推进我国核能团体标准化建设及自主三代压水堆、小型模块化反应堆用户要求文件的编制工作。

（四）新技术、新工艺和新材料在核电领域的应用有待进一步推进

充分利用数字化设计技术、智能技术、新设备和新材料、新型燃料，开发经济性、安全性和可靠性更优的核电技术，将是未来核电技术持续改进与继续创新的主流方向。这些创新领域重点包括：

1.数字化设计。利用计算机技术对当前核电工程设计过程的设计活动单元及业务流程进行数字化改造升级，集成设计软件、打通专业间数据接口，实现设计的可视化呈现和数字化交付。

2.智能技术。充分结合工业互联网、云计算、大数据、人工智能、VR/AR 等先进技术，在运行、检修及生产管理中实现各种智能化的应用，提升电厂的安全性、经济性。

3.新型设备应用。新设备、新材料是型号持续优化创新的关键，一体化、模块化、高效多功能的新型设备研发将为核电技术开发提供支持。

4.新型燃料技术的应用。研究各类耐事故燃料（包括环形燃料），以期在未来尽快实现应用。

四、推动我国核电技术自主化及设备国产化的对策建议

应充分重视核能在能源革命中的战略地位，实现核电产业链供应链自主可控，针对产业薄弱环节，实施好关键核心技术攻关工程，近期解决一批“卡脖子”问题；制定加强核电基础研究的长远规划，统筹推进补齐短板，进一步推进核能领域重大科技创新，确定科技创新方向和重点，着力解决制约我国核电自主创新发展的重大难题。

（一）建立国家层面的核电领导协调机制

研究建立国家层面的核电领导协调机制，加强自主化战略的统一领导和重大问题、重点任务的统筹协调及部署。一是着力解决核电行业资源配置分散、设施平台重复建设、内部壁垒明显、难以有效形成合力等问题；二是针对尚未实现自主化的技术、设备或零部件等“卡脖子”问题，通过国家协调机制统一协调技术攻关和经费支持，避免重复投入或缺项，并制定相对统一的管理方式和验收考核机制；三是对采用国产化首台套技术、设备、零部件的机组，根据采用程度给予一定的政策优惠措施。

（二）研究组建核能领域国家实验室

研究组建具有世界水平的核能领域国家实验室，汇集全行业的资源和力量，依托重大科研基础设施，联合科研院所、高校等国家级优势科研团队，建立战略性研发和协同创新平台，主要开展共性基础技术和前沿技术研究；依托国家实验室成立核电大数据中心，集中收集国内所有核电机组的在建、在运数据，并进行分析及共享，向符合条件的研发单位在技术、软件开发方面提供数据支撑。

（三）制定加强核电基础研究的长远规划，研究设立核电基础研究科技重大专项资金

按照国务院要求尽快制定加强核电基础研究的长远规划，研究继续采用国家科技重大专项资金支持的形式，重点支持核电共性基础能力建设及基础性、前瞻性关键技术研究。

支持的重点领域包括：加快建设一批世界一流水平的反应堆综合热工水力试验平台、严重事故机理验证平台、设备力学性能试验平台等重大基础研究设施，支持建设燃料辐照考验平台并建立相应的验证准则；升级改造一批功能可扩展性强、条件较好的存量试验设施；支持尚未完全自主化的核电专用软件以及部分可能存在卡脖子风险的商用设计软件；基础研究支撑下的新燃料、新材料以及新设备研究，如耐事故燃料技术、耐高温腐蚀材料；基础研究支撑下的技术方案革新，如高效换热技术、非能动安全技术、放射性废物减排与减容技术、超高温气冷、高温核能制氢技术研究；支持跨领域、跨行业前沿技术在核电领域的转化与应用研究等。

（四）进一步完善核电标准体系，并推动自主标准的工程应用

一是持续优化、完善现行三代压水堆标准体系，本着能用全用的原则，考虑在后续新建项目申请中明确一定比例的自主标准作为审批前置条件，以提高自主标准的工程应用水平；二是建立统一的核级设备鉴定体系，完善统一核级设备鉴定标准；三是加快推进高温气冷堆、快堆、小型模块化反应堆等有关导则、标准的制定和完善；四是推动建立中国用户要求文件体系，形成用户侧对于三代压水堆、小型模块化反应堆等相对统一的安全与性能要求，促进核电市场的良性发展；五是充分发挥市场化优势，鼓励社会组织在核能行业团体标准制修订方面发挥建设性作用。

（五）在行业层面联合成立设备自主化攻关基金，助推核电设备国产化自主化

建议由核电各投资集团联合成立设备自主化基金，一方面调动国内具有研发实力但承担国产化研发积极性不高的企业投入科研攻关，另一方面建立相关机制保护已进行研发攻关的企业，鼓励核电企业收购待破产民营企业中的优质技术资产，避免研发技术流失。同时，针对已实现自主化但应用推广困难的设备，利用设备自主化基金对在役机组在大修、技术改造或延寿时使用首台套国产化设备给予支持。

（六）加强核电领军人才的发掘和培养

加强核电高端人才的发掘和培养，提供更有力的政策支持，如实施“核电领军人才”计划，加速培养核电研发关键领域的技术专家，建立和完善学科带头人的选拔机制，为研发部门吸引人才提供必要条件，改革薪酬与激励制度，引导和支持高端技术人才向核电基础研究和自主研发集聚。

（七）建立安全清单制度，保护已实现自主化的核心技术

建立关键核心技术安全清单制度，对清单纳入的已实现自主化的核心设计或制造技术，纳入国家安全关键技术清单中，制定相关研发成果保障制度及保护措施，防止核心技术流失。

注：本报告是中国核能行业协会重大问题联合研究专项“我国核电技术与设备自主化关键问题研究”课题核心报告，该报告于2021年3月完成，文中相关资料和数据截至2021年3月。课题组主要成员：黄峰，邢继，张福宝，田瑞航，仲维滨，唐洪驹，唐伟宝， 刘玮，陈荣，范黎，冯嘉，王丰，何炯熠，杨春乐，薛林涛，咸海峰，邓瑞源，张成，马心童，朱勇辉，邓瑞源，顾㑇宙，潘楠，祖春光，缪鹏，刘峤，徐福兴，刘艳，苏明星。

（本文刊载结束）