“始皇尝射大鱼于荣成山，山在邑境内，故命名因之。”荣成，这个多年来靠海产捕捞、养殖在山东半岛兴盛的海滨小城，如今却承担着中国核电版图的“先锋使命”，全球首座第四代核电站——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程（以下简称“示范工程”）就坐落于此。

  示范工程于2023年12月6日投入商业运行，标志着我国在四代核能研发应用领域达到世界领先水平，其93.4%的设备国产化率彰显了大国重器的硬核担当。

  那么，这座举世瞩目的核电站有何“过人之处”？为什么说它的投运标志着我国在第四代核电技术研发和应用领域达到世界领先水平？带着这些问题，我们走进了示范工程一探究竟。

  信仰，攀登高峰的“阶梯”

  7月的山东荣成石岛湾，海风习习，涛声切切，示范工程在碧海蓝天的映衬下显得格外壮观。

  作为国家科技重大专项标志性成果，示范工程代表着当今世界核能技术最高水平，它开辟了一条我国核电科技高水平自立自强“新赛道”。石岛湾公司总经理、党委书记张延旭表示，从2012年12月浇筑第一罐混凝土到2023年12月投产商运，华能核电人在无样板可依、无经验可循的工程建设及调试运行中拓荒前行、勇攀自主创新高峰，探索“产学研用一体化”的有效路径，实现了多个中国原创、世界首创工程技术目标。

  示范工程自2007年1月石岛湾公司成立，经过4年筹备，于2011年3月1日获得核准。在即将破土动工之际，日本福岛核事故让国内外核电项目按下暂停键，示范工程也进入等待开工的漫长寒冬。这一等，就是20个月。

  2012年12月9日，示范工程获颁建造许可证，成为党的十八大以来首个开工的核电项目。为了推动示范工程实现从“实验室”到“工程应用”的飞跃，石岛湾公司在“边设计、边研发、边建造、边调试”的过程中，攻克诸多行业性、世界性“卡脖子”难题。

  “石岛湾公司联合产业链上下游500余家单位，成功研制出2200多套世界首台套设备和反应堆的主要设备，包括主氦风机、蒸汽发生器、压力容器，一系列‘从0到1’的核心关键技术突破。”回忆起团队10余年来攀登第四代核电之路经历的艰辛，张延旭感慨良多。

  蒸汽发生器被称为“核电之肺”，是高温气冷堆最关键的设备之一。“高温气冷堆蒸汽发生器的工作环境决定了它的选材特殊，结构必须紧凑。而作为全球首创的设计，没有可参考的制造和装配工艺，即便有设计图，也没人担保能做出来。”曾参与蒸汽发生器监造的朱兴华告诉我们，2017年初，蒸汽发生器核心部件——核安全1级出口连接管在弯制时，因产生裂纹导致传热管报废，当时整个团队心急如焚。为了保证工期、攻克制造工艺技术难点，时任石岛湾公司副总经理的张延旭，迅速组织团队骨干进驻制造厂家，与厂家生产技术人员一起，历经7个月反复研究设计工艺、锤炼制造技术，最终把2400份图纸变成了1330根符合设计规范的出口连接管，成功打通蒸汽发生器制造的关键路径。这次联合攻关，突破了螺旋盘管套装制造瓶颈，创造性开发了一整套工艺技术，为高温气冷堆换热管批量化生产奠定了坚实的基础。

  这条通往科学之巅的崎岖小径，汇聚了一批不畏劳苦的志同者。正是靠着一股子不怕难、肯钻研的劲头，示范工程的建设者们翻过了设备制造、模块化建造、调试运行“三座大山”，建成全球首座第四代核电，助力我国核电技术实现弯道超车，领跑全球。

  安全，与生俱来的“天赋”

  说起核电站，“安全”无疑是大家最为关注的话题，这是核能发展的生命线，也是各国科学家着力攻坚的世界级难题。

  “示范工程最大的优势就是‘固有安全性’，被称为‘不会熔毁的核反应堆’。”运行值长仝礼允说，要实现核能安全，必须确保三大要素：一是核裂变反应的有效控制，二是及时导出停堆以后堆芯的余热，三是牢牢地把放射性物质包容起来。

  在安全方面，仝礼允介绍，可以用“四不怕”来概括该核电站的突出优点，即：不怕没有电、不怕没有水、不怕没有气、不怕没有人。即使在最极端的情况，反应堆突发故障或遭遇自然灾害，一切操作系统都失灵的情况下，不依靠任何外界干预，反应堆仍然可以依靠自身的物理特性保持在安全状态。

  “天生”安全的高温气冷堆，是如何实现的呢？“我们设置了三道防线。”仝礼允说，层层防线之下，我国在全世界首次于商业规模核电站上实现“固有安全”。

  第一道防线是耐高温的球形燃料元件，四层耐高温的陶瓷“盔甲”包裹着核燃料，最高可承受1620摄氏度的高温。

  第二道防线是反应堆具有自稳特性。当温度达到设定阈值时，反应堆会进行负反馈，功率自己会降下来，使核裂变反应得到有效控制。

  第三道防线是非能动的余热排出系统，它不需要任何外界动力，堆芯余热能够借助热传导、自然对流换热和热辐射等自然机制的非能动方式传导至外界中，避免堆芯过热发生熔毁。

  在三道防线的“保卫”下，反应堆的堆芯温度不会超过1620摄氏度，可保证包覆燃料颗粒的完整性不受影响，同时有效防止放射性物质外泄。

  应用，继往开来的“价值”

  “科技创新能够催生新产业、新模式、新动能，是发展新质生产力的核心要素。”示范工程作为第四代核电世界首堆，其建成投产，会对能源供给结构带来哪些影响？

  仝礼允介绍，“除了‘天生安全’这个优势，高温气冷堆还有一个优势——高温。利用‘安全’和‘高温’这两个优点，同时结合模块化——搭积木的特点，推广高温气冷堆在各领域的综合利用。”

  今年3月，示范工程核能供热系统正式并入市政供热管网，首次实现向城镇居民供暖，标志着第四代核能综合利用取得突破，也是因地制宜发展新质生产力的良好实践。

  该项目是利用高温气冷堆蒸汽系统引出的高温蒸汽，将换热器里的水加热成高温水，高温水流向市政和电站力能区的换热站进行二次换热后，成为居民供暖热水。

  “核能综合利用项目的实施标志着威海市自主核能供热实现了‘零突破’。”山东荣成市市长郑跃文说。高温气冷堆示范工程核能供热覆盖面积虽然有限，但其作为四代核电综合利用却有着非凡的意义。

  高温气冷堆具有安全系数高、堆芯温度高、蒸汽温度高等优良性能，在核能供热领域有先天的技术优势和广阔的应用前景。示范工程核能综合利用供暖项目于2022年11月实现厂内冬季供暖，2024年3月向城镇居民供暖，覆盖20万平方米的供热面积，每个供暖季可替代燃煤3700吨，减排二氧化碳6700吨，将进一步保障和改善民生，助力城市低碳高质量发展。

  同时，基于高温气冷堆的高温特性，还可广泛应用于热电联产、稠油热采、高温制氢、化工冶金等领域，商业化应用前景广阔。

  7月28日，随着华能石岛湾核电扩建一期工程1号机组核岛浇筑第一罐混凝土，华能首个完全自主建设的大型压水堆核电项目正式开工建设，标志着华能石岛湾成为同时采用最新自主三代核电技术和四代先进核电技术的核电基地。扩建一期工程2台机组建成投产后，年发电量可达200亿千瓦时，可增加核能供热覆盖超2000万平方米，惠及当地60万人口，同时将充分发挥三代压水堆与四代高温气冷堆核电站集聚的大基地最优效应，进一步提升我国核电装备制造、建设运维等能力，持续拓展核能综合利用场景，积极培育和发展核电新质生产力。

  新的征程，石岛湾核电将继续向新而行，全力助推我国核电安全发展，不断提升我国核电科技创新能力。（文｜华玉栋 王晓茜 摄｜宋琨阳 供稿：中国华能）