“华龙一号”的市场竞争力怎么提升？这个课题组研究了一年半

随着“华龙一号”示范工程的建成投产，其批量化建设和优化改进，以及后续机型的研发已经提上日程。为了推动华龙技术发展并实现从并跑到领跑的跨越，从用户角度对设计产品提出明确要求的需求也更为迫切。在此背景之下，2020年12月，中核集团设立了CUR研究课题。

CUR的研究历时一年半时间，集成中国核电30余年设计、建造、运营的经验，借鉴美国URD和欧洲EUR的要求，以“华龙一号”为基础，参考AP1000、EPR以及VVER的先进技术特点和设计优势，研究形成具有中国特色的CUR。CUR对引领中国未来压水堆核电的技术升级，提升中国先进压水堆的市场竞争力，具有极其重要的意义，对建设单位和营运单位的项目策划和选择也具有很强的指导意义。

基于“华龙一号”堆型的中国先进压水堆用户需求研究

截至2022年1月5日，我国并网核电机组达到53台，总装机容量5463万千瓦，仅次于美国93台9552万千瓦和法国的56台6137万千瓦，位居世界第三;在建核电机组16台，总装机容量1751万千瓦，连续15年位居世界第一。国家制定碳达峰碳中和目标后，能源结构转型对核能的发展也带来新的机遇，未来15年乃至更长时间将有更好的发展空间。

中国大陆自1991年第一台核电机组并网发电以来，坚持自主设计与引进消化吸收并重的技术发展路线，经过30余年的努力，已发展出CNP300、CNP600、CNP1000、HPR1000(“华龙一号”)等自主压水堆核电技术，同时建设了加拿大CANDU重水堆、俄罗斯VVER、法国EPR、美国AP1000等先进压水堆核电机组。2021年1月“华龙一号”首堆福清核电5号机组投入商业运行，标志着中国自主知识产权的三代核电技术跻身世界先进行列。

迫切需求从用户角度对产品提出明确要求

未来10~15年，国际核电发展仍然以建设三代核电技术为主，三代核电技术的优化完善应当在保证安全性的同时显著提高经济竞争力。目前已建成的AP1000、EPR和“华龙一号”三代机组，工程造价都比二代改进型机组高出不少。随着中国电力市场改革的深化，核电机组已不可能“一厂一价”，必须参与到当地电力市场的竞争中，运营单位的压力也将越来越大，因此必须从用户需求出发对核电站的设计、建设和运营提出更加符合现代要求的核电机组产品，以用户为需求导向制定中国先进压水堆用户要求文件(CUR)意义重大且非常必要。

1990年美国电力研究所(EPRI)发布了先进轻水堆的用户要求文件(URD);1994年欧洲电力用户发布了欧洲用户要求文件(EUD)。URD和EUR发布后得到全球核工业界的高度重视，为美国和欧洲新型反应堆技术的研发设计提出了明确的用户要求，促进了美国AP1000、法国EPR三代核电技术的诞生。至今URD已升至第13版，EUR已升到E版。原中国核电工程有限公司常务副总工程师、北京核工程研究设计院院长信天民等早在2014年就研究提出，制定中国核电发展所需要的用户要求文件，可为我国自主核电机型的标准化设计、审批、建造和出口起到积极的推动作用，也提出了中国用户要求的总体框架建议。

▲ 华龙一号海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇核电2号机组

CUR研究目标及参数

CUR研究的总体目标是：对先进压水堆核电厂的设计、建造、调试、运行和退役等工作，在安全性、先进性、经济性、成熟性等方面提出具有指导性和方向性的总体要求;贯彻安全性与经济性的综合平衡，体现技术的发展进步以及用户要求的与时俱进，体现中国先进压水堆主要指标的先进性，突显中国先进压水堆在国内国际市场的综合竞争力;优先引用中国标准，以促进中国自主化核电标准体系的应用，推进中国自主化标准的更新升版和完善;具有中国自主知识产权，形成内容完整、逻辑自洽的用户要求体系。

“华龙一号”示范工程首堆建设工期为68.7个月[4]，远低于美国AP1000和法国EPR的首堆工程建设工期(均超过了100个月)，投资成本更低，首循环运行期间各项运行指标都很优秀。

为了推进未来中国压水堆核电技术向着更先进、更安全、更经济的方向发展，CUR在主要指标和参数的研究确定上，充分考虑未来十年的可实现性，提出了相对较高的目标要求，与URD和EUR最新发布版本的指标参数值处在同等水平，部分参数要求更高。CUR主要指标参数见表1。

▲ 表1：CUR主要指标和参数(含与URD、EUR对比)

1. CUR安全性指标更高且可达

CUR的主要安全性要求达到甚至超过国际先进水平：堆芯损坏频率(CDF)≤10-6 /(堆·年)、大量放射性物质释放频率(LRF)≤10-7 /(堆·年);如果发生事故，操纵员不干预时间≥30分钟，电厂自治时间≥72小时。在此基础上，CUR还提出了增强的安全要求，包括：核燃料以零泄漏为目标;职业照射工作人员的剂量约束值≤15 mSv/年，职业辐照集体剂量≤0.4人·Sv/(堆·年);要求海水系统取水口设计及其防护设计应根据厂址特点考虑特定灾害如海生物、鱼虾等突然爆发的风险和有效应对措施;设置人因工程要求专篇，有效降低发生人因失误的可能性及其对安全造成的影响;强调网络安全等。

2. CUR经济性指标体现了中国工程技术优势

建设项目工程造价不高于13000元/千瓦，电厂主设备寿期设计60年，可通过许可证延续申请延长至80年甚至更长，同时80年中不需要过长时间的延长寿期整修性停役;单台机组建设工期不超过48个月;机组设计可利用率>93%;具备24个月换料能力;燃料循环90%寿期内不调硼负荷跟踪;厂用电率小于6.5%。

3. CUR环保类指标是中国核电30年运行成果的结晶

按照国家和地方的最高要求，实现雨污分流、工业废水处理。液态流出物对内陆厂址以“近零排放”作为设计目标。同一厂址的所有机组向环境释放的放射性物质对公众中任何个人造成的有效剂量设计目标值为0.1mSv/年。合理可行降低放射性固体废物、一般工业固体废物、建筑垃圾及危险废物的产生量;放射性固体废物按堆(1000MWe)计每年产生量不多于30m3。

4. 燃耗性能和机组容量方面还需进一步努力

我国在燃料的燃耗性能方面还存在一定差距，现阶段一般采用的卸料组件燃耗限值为52000 MWd/tU，对燃料的经济利用形成了限制。CUR规定的组件最大卸料燃耗≥57000 MWd/tU，与URD和RUR的要求相比略显不足。

▲ 福清核电6号机组装料

CUR规定的机组容量为≥1200MWe，还有待进一步拓展。另外，CUR尚未涵盖中型堆和小堆的范围，但可以借鉴使用，在今后升版时予以补充。

CUR的框架与内容设计

美国URD第13版扩展包含了模块小型轻水堆，整个文件已整合为一卷，包含三个层级：第0层为管理摘要，第1层为政策申明与用户顶层要求，第2层为改进型、先进非能动和小型轻水堆详细用户要求。

欧洲EUR文件吸取了URD的经验，分为4卷编制：第1卷是主要政策和目的，第2卷为核岛通用要求，第3卷是EUR的应用(针对不同机型)，第4卷是发电部分的要求。主体内容第2、4卷是按专业或专题编写，对于系统配置相对更为灵活。

CUR力求体现中国30余年的核电设计、建设、运行经验，将促进设计提升、机组性能提升的要求明确到用户要求文件中。考虑到CUR是针对我国未来先进压水堆自主研发的要求，还应更加适应中国的管理习惯和思维方式。

CUR按照中国式的文件格式进行编排，覆盖总体、核岛、常规岛、电厂配套设施等设计领域，每个领域进一步细分为专业、系统或子项，并且从设计要求延伸到建造、调试、运行、退役等全生命周期的要求，共设计了27个章节。

CUR主要特征

CUR是中核集团运行电厂牵头，联合设计院共同研究提出的，经过了核电同行广泛深入的审查，具有以下五大特征：

中国智慧：CUR的总体布局符合中国思维方式，内容与格式布局采用中文常规模式。以中国标准体系为基础，共引用中国法律、行政法规与部门规章、核安全导则、标准600余项。体现中国高度，两个“零容忍”落实核安全与质量责任。凝练30多年来中国核电机组设计、建造、运营管理与监管经验，引入电厂重要经验反馈2000余条。

绿色发展：CUR积极响应“两山理论”、“双碳”目标[5]，将环境友好列入总体原则，要求核电厂对周边环境和居民具有良好的相容关系。环境友好性贯穿于核电厂选址、设计、建造、运行和退役的全周期、全范围。

数字融核：CUR积极实践习近平主席在2021年5月19日见证中俄核能合作项目——田湾核电站和徐大堡核电站开工仪式时提出的“推动核能产业和新一代数字技术深度融合，为全球核能创新发展贡献更多智慧”的号召，在国际上率先提出了核电智能技术应用总体要求。从促进核电积极安全有序发展，提高核电劳动生产率，带动核电产业链转型升级的角度，提出了包括数字交付在内的智能化应用十个方面的具体要求。

安全至上：CUR提出了卓越、先进、可靠的核安全目标，符合国家核安全战略和核安全中长期发展规划的要求。

经济高效：CUR要求中国先进压水堆核电厂具有较强的经济性和市场竞争力，促进核电产业健康持续发展。

CUR在我国首次全面提出了先进压水堆的用户要求，形成了具有自主知识产权的用户要求文件，具有国际先进水平，将为我国核电积极安全有序发展提供有力的支持，促进我国核电“走出去”。随着我国各类型核电机组运行经验的积累，随着核电技术的不断更新发展，CUR将适时考虑升版并包络新的要求。

参考文献：

[1] 王继东.关于编制《中国先进压水堆核电厂要求文件》的建议[J].标准化工作，2011, 2011(04): 42-45.

[2] 信天民，黄伟峰，刘纯一等.关于编制中国核电用户要求文件的总体设想[J].研究与探讨，2014, 2014(02): 2-9.

[3] 曲静原，薛大知.先进轻水堆核电站的用户技术设计要求[J].核动力工程，1999, 20(5): 465-470.

[4] 原诗萌.“华龙一号”创新启示录[J].国资报告，2021,2021(02): 071-075.

[5] 高树超.确保安全前提下积极有序发展核电 助力实现碳达峰、碳中和目标——专访中国核工业集团有限公司副总经理曹述栋[J].中国核电，2021, 2021(03): 295-299.

(本文为中核集团中国先进压水堆用户要求文件研究课题，作者为陈国才、廖泽军、刘志勇、吴宇翔、崔怀明、魏智刚、吴向东，作者单位为中核国电漳州能源有限公司、核电运行研究(上海)有限公司、中国核电工程有限公司、中国核动力研究设计院、中国核能电力股份有限公司。)