小新說
建設現代化產業體系，強健產業鏈是保障。國務院國資委著力推動中央企業提升基礎固鏈、技術補鏈、融合強鏈、優化塑鏈能力，不斷增強產業鏈供應鏈韌性和競爭力，在現代產業體系構建中更好發揮支撐引領作用。
3月5日起，國資委規劃發展局、國資委新聞中心 聯合CCTV-2 《中國經濟大講堂》推出特別策劃《行穩致遠：產業鏈中堅話強鏈》 系列節目，第二期邀請國家電投首席科學家、國家科技重大專項“國和一號”總設計師鄭明光 解讀《“國和一號”打造高端制造產業鏈》，小新為您分享——
近年來，我國核電領域關鍵核心技術不斷突破，現代產業鏈建設取得重要成效。其中，具有代表性的是“國和一號”先進壓水核反應堆。
“國和一號”是依托國家科技重大專項，完全由我國自主設計的大型先進核電型號。它由國家電投上海核工程研究設計院牽頭研發設計，歷時十多年科研攻關，涉及700余家單位、3.1萬余名技術人員，集我國三代核電技術和產業創新之大成。
2021年6月，國家電投全面啟動了“國和一號”產業鏈“固鏈、強鏈、補鏈、塑鏈”工作，以“國和一號”為驅動，團結、引領相關合作企業集智攻關，推動建立我國完整的、先進的、經濟的、自主可控的核電產業鏈。2022年2月，由國家電力投資集團有限公司組建的“國和一號”產業鏈聯盟在上海成立，并提出在2023年全面實現100%設備國產化的能力。
為什么“國和一號”
能夠集合國內一眾“專精特新”企業？
“國和一號”產業鏈聯盟
對核電產業鏈自立自強
起到了怎樣的帶動作用？
01
三代核電產業鏈體系意義重大
鄭明光 ：黨中央、國務院在本世紀初開始部署國家中長期發展的重大科技專項，核電專項也是其中之一，來解決核電批量化建設的能力問題、安全性問題，和整個產業鏈體系的穩定問題;通過依托項目和重大專項的開發，建成我國先進三代核電的產業鏈體系，使后續發展具有可支撐性、可持續性。
我們在引進消化吸收先進技術基礎上，通過持續研究開發，完成了具有自主知識產權的先進三代核電CAP1400 ，即“國和一號” 機型。
“國和一號”單臺機組年發電量可達125億度，每年可減少煤炭標準煤消耗400萬噸，每年減少二氧化碳排放近千萬噸。
在發電的同時，“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，即便反應堆燒毀，也不可能發生大規模放射性物質釋放，可以取消場外應急，從本質上保證了環境的安全。
任何的先進型號都需要有設備的支撐，對設備的安全性、可靠性、可利用率要求更高，壽命要求更長。原本的設備很難滿足先進型號的要求，所以需要持續的技術迭代，通過技術來牽引產業、裝備、材料的發展。
設計技術的需求牽引，對于制造企業非常關鍵。 700多家制造企業、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計院是總體技術單位，作為骨干企業參與的還有——中國一重，大型鍛件;中國二重，主管道;東方電氣，汽輪發電機;哈電集團，汽輪發電機以及蒸汽發生器、反應堆等;中核集團，閥門廠、燃料以及相關配套系統;中國寶武，鋼安全殼鋼板、蒸汽發生器的大型支撐板;中國船舶，爆破閥以及閥門、主管道等相關設施;航空工業，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，比如江蘇的民營企業上上電纜，成功解決了電纜考核問題;上海電氣，研制、設備制造，在整個重大專項里面可能是最多的。
作為國內最早擔負核電站設備建造任務的企業，上海電氣核電集團有限公司是“國和一號”核島主設備的主要制造單位，在核電產業鏈上的位置舉足輕重，可以說是一路跟隨我國核電建設成長起來的。
嚴苛的要求，超規的尺寸，特殊的用途，極少的用量，讓許多產品的研發投入與收益不成正比。以蒸汽發生器中的支撐板為例，由于材質和規格特殊，過去在核電建設中，這一部件曾長期需要進口。
面對國外供應商的回絕，上海電氣毅然自己扛起了“國和一號”裝備制造的重任。他們聯合產業鏈上游的寶武鋼鐵集團，從原材料開始自己研發，協同攻關。
據上海電氣不完全統計，多年的積累，讓企業擁有了多達400余項關鍵技術，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跨越
鄭明光 ：重大專項是體系性的建設，是裝備產業鏈完整性的建設，使我國裝備制造能力實現了從二代向三代的跨越。舉國機制、國家平臺，實現了高端產業鏈、供應鏈體系的大集成、大聯合、大配套、大對接。
從反應堆到大量主設備如蒸汽發生器主管道，從大設備到鍛件材料，從蒸汽發生器到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個行業學科，每個機組有65000到70000件設備。12家大企業集團參加，每個型號的合格供應商有400多家。一個核電產業鏈體系，需要完整的配套、供應，其實把一個國家材料和設備的整個基礎工業體系全都帶動了起來。
民營企業在過程中發揮了非常好的作用。 我國民營企業經過20多年的奮斗，管理、技術能力、研發投入都有很大的進步。浙江久立是生產U形管的，浙江倫特是研制堆內探測器的，陜西特橡是研究密封材料的，天生是研制密封圈的，大連大高生產閥門，包括江蘇神通等等，這些企業在關鍵材料、關鍵設備的部件上，對產業鏈形成了強大的支撐。一個大企業去做某個小設備，也許在經濟性上并不合算，但是一些小企業來做精、特、尖，特別是可持續性上，可能會有比較好的作用。
民營企業具有非常專注的精神。像寶銀，投了非常多的錢開發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格。而且還耐高溫、耐高壓、耐高輻照，要求高精密、高壓差，設計壽命從二代的40年增加到三代的60年。在這個過程中，民營企業的積極性得到了很好的調動和激發。
U型管是核電站蒸汽發生器重要組件，被核燃料加熱的熱水，正是通過蒸汽發生器里這無數根細長的U型管進行能量交換，從而產生高溫高壓蒸汽并實現發電的。
蒸汽發生器中的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。
在設計單位上海核工院和總設計師鄭明光的指導下，寶銀投入了大量研發資金，自主研制了精密管裝備和全流程生產線，經過幾年的攻關努力，終于生產出了第一根國產的核電站用U型管。
寶銀通過加入“國和一號”產業鏈，不斷提升研發生產能力，成長速度十分驚人。如今它已成為當地“專精特新”重點企業，全球第四個具備核電站核島用U型管生產能力的企業。
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，一個蒸汽發生器125噸，兩個蒸汽發生器就250噸。
后來通過重大專項，寶銀、浙江久立兩家企業奮發努力，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化能力、自主制造的底蘊都是有關聯的。
核電站里，蒸汽發生器的主要功能是把一回路的反應堆里的能量帶到二回路，到汽輪發電機去做功發電。蒸汽發生器空重813噸，高度23米，直徑大的地方6.2米、小的地方4.8米，每小時能夠產生4040噸蒸汽、提供202萬熱功率，是一個超大的設備。
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。我們國家發電裝機容量比較大，電力建設規模也比較大，國外一些小供應商的制造能力不足以支撐我們國家的規模化發展，所以大鍛件的國產化是必須要實施的。
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;但精確的數字，需要我們自行研究。
還有一個關鍵點就是蒸汽發生器筒體的焊接工藝。 最難的就是800多噸重、24米長的蒸汽發生器與主泵泵殼的焊接，如果焊壞了，兩個設備都報廢。窄間隙的焊縫，焊接技術、變形技術，從熱態到冷態的變形過程，都顯得非常重要。
焊材、鍛件、U形管，我們都對配方進行了認真細致的排摸分析，形成相關的制作工藝。配方、制造工藝，這幾個字看著簡單，但都是千辛萬苦經過大量的試驗研究后，才真正形成了成熟的材料技術。
關鍵的制作工藝，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。
堆內構件作為核電廠最精密的設備之一，加工精度要求極高，過去我國無法達到，只能依賴進口。如今，國和一號和產業鏈上企業共同努力，突破了大量材料和設備制造技術難題，實現了核島內主設備相關部件的整體鍛造和精密加工。但是，這也給后續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，在堆內構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。這一難題擺在了產業鏈上的另一家企業——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了高精度的多功能專用設備。
上海第一機床廠作為曾經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。企業只有緊緊抓住產業鏈升級的機會，勇于投入，迎接挑戰，才能迎來新生。
04
良性競爭機制有利于強健產業鏈體系
從上世紀80年代開始，中國先后引進了法國、加拿大、俄羅斯核電技術。多頭引進、多種核電堆型和技術標準并存，所需的工業支撐體系不一，這給我國核電技術的標準化、系列化和國產化造成了很大困難。
“國和一號”重大專項通過關鍵技術的研發，補足了核電產業鏈上的短板。同時，基于高安全標準所制定的“國和一號”新核電產品標準，也使我國成了全球核電高端制造領域最頂級的少數“玩家”之一。
那么，“國和一號”在強健產業鏈過程中還有哪些特別的策略?為什么一個設備或者部件，要選擇幾家供應商同時生產制造?
鄭明光 ：如果產業鏈體系只有一家，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，才可能促進整個產業體系的良性有序發展。 在重大專項實施過程中，我們有序地布局2到5家企業來承擔同一種設備的制造。
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、安徽應流等生產企業;蒸汽發生器，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的制造能力。
在泵給閥門上，我們有兩大企業能生產主泵，有多家企業能夠支撐一般泵給閥門的型號開發。
這種布局，要花幾倍的心血，要通過兩三家制造企業的相互合作，利用國家的舉國機制來提升整體平臺能力。良性競爭格局，使得質量有保證、價格合理，產業鏈體系穩定有序、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濟條件下新型舉國體制的優勢。新型舉國體制意味著國家通過發起重大研發項目，以體制創新為科技創新提供動力，發揮市場在資源配置中的決定性作用，充分調動一切積極因素，讓科技創新智慧有效迸發。在“國和一號”研制過程中，核島一回路的主泵國產化一直是一個難題，國家電投通過科學部署技術路線，引導不同所有制的企業共同參與科技攻關，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力量?如此大規模的投入會給產業鏈上的企業和我國的制造業帶來什么?
鄭明光 ：當年，大家都認為主泵極其困難，因為AP1000主泵也經歷了六七年的試驗、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”設計反應堆輸出功率需要超過135萬千瓦，遠超過上一代和國外同類產品，這意味著核島需要更大功率的主泵，用更大流量導出反應堆熱量才行。此前，美國企業所擁有的屏蔽泵技術，無法滿足設計要求。眼看“國和一號”被主泵設計之難所困，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”設計方國家電投的設計要求，這家叫上海電氣凱士比的中德合資企業，開始投入巨大財力人力對原有的電機技術進行改造研發。
整個主泵產品研制成功以后，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場。
與此同時，國內另外幾家企業，也聯合開發出了符合設計要求的新一代屏蔽泵，性能遠超之前美國的屏蔽泵技術。這次兩條技術路線的暗中比拼，使我國核電產業鏈在這一領域的技術一躍成為了全球領先。
鄭明光 ：為了主泵的研發，我們投入了幾十億經費，花了10多年。沒有主泵，功率就上不去。
通過項目的持續建設，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業鏈體系。 美國、德國、法國，可能某一項有的，但論總體、全局、整個產業鏈的配套體系、對整個型號的支撐上，他們都不如我們。
“國和一號”先進產業鏈體系建設，首先帶來的是核電造價降低 20%左右。發電、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、引進消化吸收再創新、 形成先進型號、建成先進產業鏈體系，能夠解決工程技術產業需求與當前經濟發展的“卡脖子”問題，增強國際合作能力。 這對我們國家經濟發展有巨大的推動作用。
第二是技術創新鏈 是個完整的過程。 前沿探索、理念創新、基礎研究、技術開發、工程應用、價值創造，是一個完整的過程。我們不僅是要解決工程技術的應用和價值創造，還要解決前端的理念創新、基礎研究。這不是“卡脖子”，而是“卡腦子”。中國已經發展為世界第二大經濟體，我們有非常大的經濟體量、有非常好的產業鏈體系，要為全球作更大的貢獻。
