飞机撞地震晃都不是事儿，中国核电站为啥这么牛？

此前，“华龙一号”全球首堆、福清核电5号机组反应堆压力容器顺利吊装入堆，这是中国首个具有完全自主知识产权的三代核电工程压力容器。

作为火电、水电之后的世界第三大发电方法，核电因具有清洁环保、经济性高等优势而得到人们的青睐，但与此同时，也带来了诸多隐患。其所产生的放射性污染如果没有“严加看管”的话，将会给人类带来毁灭性的灾难。

而安全级别达到在9级地震和波音747等大型飞机的撞击下也不会发生泄露的“华龙一号”核电是继高铁之后，又一张代表中国高端制造业走向世界的“国家名片”。

那么，它为什么可以这么牛?这要归功于核电站的压力容器、安全壳等一层又一层的安全屏障，它们就像“金钟罩”一样，对反应堆形成了密闭保护。

（一）三层钢甲防护，第三代核电发生泄漏概率百万分之一

由于核能的特殊性，尤其是日本福岛核泄漏事故发生以来，核电站的安全性和可靠性引起人们的高度关注。为了守住安全这条生命线，经过验证性的第一代和标准化系列化的第二代，核电技术已经发展到安全性更高、防范措施更完善的第三代。

为防止核反应堆中的放射性物质外泄，包括“华龙一号”在内的第三代核电站反应堆一般都设置了三道防护钢甲：核燃料棒包壳、一回路承压边界、安全壳，每一道防护都有自己的职责，又与其他防护相互补充，三道防护环环相扣、交叉防御，对反应堆形成严密保护。

最内层是核燃料棒包壳，它由可以承受1200℃高温的特殊合金——锆合金制成，主要用来防止核燃料棒跟反应堆的冷却水接触，避免放射性物质随着冷却水泄露到外界。

中间是以压力容器为核心的一回路承压边界，它们是燃料棒包壳破损时的第二道保险，确保放射性物质不会大规模泄露，同时要承受核反应堆运行时的巨大压力。

反应堆压力容器在高温、高压、流体冲刷、腐蚀、中子辐照等恶劣条件下运行，使用寿命要求在40年以上且中途不能更换。因此，一般由高强度合金钢制成，钢材具极高的纯净度、致密度和均匀度，适当的强度和良好的韧塑性，优良的抗辐照脆化和耐时效老化性能，优良的焊接性、冷热加工性能以及优良的抗腐蚀性能。

最外层是最厚可以达到1.8米的安全壳，它是核反应堆安全设施最重要的一部分，也是防止发生核泄漏的最后一道防线。这道厚重的钢甲，一方面要防止压力容器爆炸或损坏后，放射性物质及废水由内部泄露到外部，另一方面要保护核反应堆，避免外力和冲击进入到内部。

安全壳的材料一般是高强度、耐低温、大厚度的高强度调质钢板，用钢量较大，占核电站钢板总用量的近80%。

在层层防护下，第三代核电站发生泄漏事故的概率已经降至微乎其微。以“华龙一号”福清核电5、6号机组为例，在功率工况下，每个反应堆每年堆芯损坏的概率只有百万分之一，大量释放的概率则只有一千五百万分之一，这个概率相当于一个硬币连续抛24次，每次都是正面或每次都是反面的概率。

（二）核电用钢的生产有多严，出厂文件跟钢板一样厚

在核反应堆三层防护中，除燃料包壳是锆合金材质以外，其他均由钢铁材料制成。在核电站的其他部分，更是广泛应用了多种类、多规格的钢材。不过，由于核电钢应用领域的特殊性，钢材的性能、技术质量指标、生产流程要求非常苛刻，因而生产难度大、准入门槛高。

首先，由于核电钢长期工作在高温、高压、辐射等环境中，因此必须具有适宜的强度、较高的韧性及较低的脆性转变温度，且为了降低中子辐射影响，要控制合金元素含量。

其次，核电钢力学性能要求复杂、化学成分要求严格，核电关键设备用钢要磷含量小于0.01%、硫含量小于0.0005%，性能检测要在不同位置以及高温、常温及低温等不同状态下进行纵横向检验。

第三，钢板单重高、规格大，属超宽、超厚、超重型，生产难度大，如中国改进型百万千瓦级压水堆核电CPR1000蒸汽发生器筒体用钢，一张钢板单重就接近40吨左右。

最后，在投入使用前，专业人员还要对钢板进行严格的无损检测，包括100%超声波检验和钢板表面磁粉探伤。

为保证质量，核电钢生产实施终身追责制，每一道工序都必须有责任人签字确认，一旦因钢板质量问题造成事故，制造厂家和责任人也难逃其咎。

生产前，钢厂要先向用户和业务提供质保大纲、质量计划、技术条件等文件，经对方审核通过方可开始生产;生产中，每一张钢板、每一道工序完成，都需要三方共同到现场取样对质量、性能进行检验，确认无误后在质保书上签字。

不夸张地说，核电钢板出厂的时候，相关的文件差不多跟交付的钢板一样厚。

（三）中国的国产核电钢：从无到有，从有到强

人类和平利用核能始于1942年，不过中国的核电却起步较晚，1985年才开工建设第一座秦山核电站。但中国核电发展迅猛，中国目前在建核电总装机容量已占全球总量的40%。

核电钢的国产化路径与中国核电站的发展历史一脉相承。自1973年开始，中国启动研制核电钢，在由中国自行设计、建造和运营管理的秦山核电站建设中，中国钢厂成功研制和生产了特定型号的核电用钢并投入应用，国产核电钢实现了“零”的突破。

但是当时，核电站关键设备和高级别核电钢中国还不能生产建造，大部分需依赖进口。

2008年，中国首个二代改进型压水堆项目——福建福清核电站开工，国产核岛级蒸汽发生器用钢18MND5、16MND5等成功应用于项目建设，结束了中国不能生产高级别核电钢的历史。

并且，核电蒸汽发生器的核心部件690U形管于2010年成功实现国产化，中国成为全球第四个能生产该产品的国家。

在第三代核电站建设中，安全性比前两代更加受重视，中国核电团队在反应堆外面增加了钢制安全壳，“华龙一号”更是采用了双层安全壳的设计。

安全壳由SA738Gr.B钢板组成，它采用的是低碳、Ni-Cr-Mo(镍铬钼)成分系列，屈服强度在415兆帕以上，最大厚度106毫米。国内钢厂已经可以自主开发并通过权威机构评审，实现批量生产并应用于相关核电站建设。

目前，中国已经具备了第二代改进型和第三代核电站安全壳、压力容器、蒸汽发生器、主管道、堆内构件等关键用钢的生产制造能力，“华龙一号”综合国产化率超过85%。与此同时，核电钢国家标准正式实施，为中国核电设计单位的选材、采购及钢板的生产提供了标准依据，核电钢国产化有了更加坚强的支撑。

结语

当前世界上公认的核电钢生产和使用标准仍是法国RCC-M和美国ASME-Ⅲ，而中国近年来在核电钢生产研发方面已经取得了较好的成果，在产品质量和稳定性上一直在努力追赶国际先进水平，不过，实现核电钢全球领先仍有很长的路要走。​​​​