巴基斯坦卡拉奇核电2号(K-2)、3号(K-3)机组项目由中核集团承建，是中巴两国最大的合作建设项目。该项目建设的两台“华龙一号”(HPR1000)是由我国自主研发的具有完全知识

产权的第三代核电机型，安全性达到了国际最高标准。建成后的卡拉奇核电2号(K-2)、3号(K-3)年发电量可达90亿千瓦时，能够减少二氧化碳年排放量约816万吨，可以极大地解决巴基斯坦的电力短缺问题，促进巴基斯坦经济发展，更好地建设中巴经济走廊，同时能够提高清洁能源的使用占比，改善巴基斯坦的能源结构。

(一)项目简介

巴基斯坦卡拉奇核电2号(K-2)、3号(K-3)机组项目由中核集团中国中原对外工程有限公司总承包，中核工程、中国核电等单位参建。项目于2015年8月开始施工，采用中核集团自主研发的具有完全自主知识产权的三代核电机型——“华龙一号”(HPR1000),两台机组现已全部投入商业运营，其中，卡拉奇核电2号(K-2)机组是“华龙一号”海外首堆，创造了全球三代核电海外建设的最短工期，荣获能源国际合作最佳实践案例。该项目是目前中巴两国规模最大的合作项目，两套核电机组可直接带动装备出口超过120亿元，项目全周期可持续带动我国核燃料、核电站建设、运维、退役全产业链“走出去”,直接创造经济收入将超过1000亿元人民币。同时，项目的建设用了大量当地的设备、材料和人工，建设高峰期为巴基斯坦直接提供了1万多个就业岗位，通过产业链间接创造了就业岗位4万多个，极大地带动了巴基斯坦的经济和相关产业的发展。

巴基斯坦是一个电力十分短缺的国家。2015年，中国的人均装机容量大约为1千瓦，发达国家的人均装机容量大约为2千瓦，而巴基斯坦的人均装机容量仅仅在0.12千瓦左右。对于一个发展中国家而言，充足的工业用电是经济得以快速发展的必要条件。据巴基斯坦国家电力局估计，电力短缺使巴基斯坦2013年GDP减少2-3个百分点。①同时，巴基斯坦的能源结构也存在着很大的问题，过分依赖火电不仅导致电价十分高昂，也破坏了当地的环境。为了实现“可持续发展目标”,巴基斯坦政府也一直为改变能源结构作出努力，2020年8月13日，巴基斯坦政府公布了《再生能源和替代能源政策(2020)》,计划在2025年将可再生能源和替代能源在巴电力市场占比由现在的5%提高到20%,并在2030年提高到30%。卡拉奇核电2号(K-2)、3号(K-3)建成后年发电量可达90亿千瓦时，相当于312万吨标准煤的发电量，在满足巴基斯坦超过400万户家庭全年用电需求的同时能够减少二氧化碳排放量约816万吨，相当于植树造林7000多万棵，核能在巴基斯坦的能源占比也将达到10%。这一工程将助力巴基斯坦加快工业现代化脚步，在更好地建设中巴经济走廊上发挥重要作用，同时对改善巴基斯坦的能源结构、应对全球气候危机也具有重要意义。

(二)“华龙一号”——最高安全标准的三代核电技术

核电就是利用核反应从原子核释放的能量发电。相比化石能源，核能有许多优点。首先，能量密度大。1千克核燃料中的有效成分——铀235全部裂变释放的能量，相当于2700吨标准煤完全燃烧释放的能量，所以核电厂所使用的燃料相对来说体积很小，运输和储存都很方便。其次，污染少。化石能源燃烧时会排放出大量的二氧化碳等温室气体和颗粒物，煤里还含有少量铀、钛和镭等放射性物质。而核电除去少量放射性污染以外，基本上没有其他污染物，就是放射性污染也比烧煤发电少得多。据统计，核电站正常运行的时候，一年给居民带来的放射性影响，还不到一次X射线透视的剂量。最后，储量较丰富。地球上可供开发的核燃料资源可提供的能量是化石燃料的10多万倍。与风能、太阳能相比，核能同样有许多好处，最明显的好处就是不受天气的影响，稳定性要强得多。

核电站的开发与建设始于20世纪20年代中期，迄今为止已经发展出了四代核电技术。第二次世界大战后，能源供应成为着力于恢复经济的国家必须要解决的问题，美苏之间的军备竞赛，促成了核电站的建立与发展。1954年，苏联建成了功率为5000千瓦的实验性核电站，三年之后，美国又建成了功率为9万千瓦的希平港原型核电站，这些成功的试验证明了利用核能发电在技术上是可行的，国际社会上将这些实验性和原型核电机组统称为第一代核电机组。20世纪60年代后期，在实验性和原型核电机组的基础上，又陆续建成了功率在30万千瓦以上的压水堆、沸水堆、重水堆等核电机组，它们在进一步证明核能发电技术可行性的同时，也验证了核电的经济性。20世纪70年代的石油危机进一步促进了核电的发展，目前正在运行的大多数商业核电站建成于那个时期，称为第二代核电机组。第三代核电技术产生于20世纪90年代，彼时由于三哩岛和切尔诺贝利核电站的严重事故，大众对核电的安全性产生了重大怀疑，核电发展进入了低潮期，但美国能源部和电力研究院经研究后认为，以已有的核电经验和技术水平为基础，美国能够设计出新一代核电机组，其安全性能为社会公众和电力投资者所认可，其经济性具备参与市场竞争的能力。于是在20世纪90年代，美国电力研究院出台了“先进轻水堆型用户要求文件”(Utility Requirements Document,URD),用一系列定量指标规范核电站的安全性和经济性。不久后欧洲出台的“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”(European Utility Requirements,EUR)提出了类似的要求。国际原子能机构也对其推荐的核安全法规(NUSS)进行了修订补充，进一步明确了防范与缓解严重事故，提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。国际社会通常把满足URD或EUR的核电机组称为第三代核电机组。第四代核电技术于2000年被美国提出，目前还处于在建阶段，尚未投入使用。

第三代核电技术是当前最先进的核电技术，它与第二代核电技术最根本的差别，就是第三代核电技术把设置预防和缓解重要事故作为设计核电厂必须满足的要求①,安全性和稳定性有了很大的提升。当出现核原料泄露的问题时，第三代核电机组的自预防机制可以对核原料进行一定的安全防护，延缓严重事故的发生。除此之外，第三代核电技术还有以下的革新。首先，将使用寿命延长至60年，机组的可利用率提升至87%以上，从而经济性得到了显著提高，可与天然气电厂相竞争。其次，采用了非能动安全系统。非能动安全系统就是利用物质的重力，流体的扩散对流等自然驱动力，可以保证在动力源丧失的情况下核电站能够正常运转。再次，单机容量进一步扩大，单个核电站的发电量迅速增加。法国轻水堆核电站的单位容量为160万千瓦，欧洲玛法的UPR机组电功率为170万千瓦，日本三菱的21型压水堆核电机组，功率也达到了170万千瓦。还有就是数字化控制。基于工业互联网和大数据的发展，第三代核电机组在建设与管理的过程中，多采用数字化的自动控制系统，技术人员可以采用远程操作的方式，对机组的建设进行控制、监控和操作。这种方式可以避免技术人员的操作错误造成的事故，而且大大提升了核电站建设和运行的效率。最后，施工建设模块化。施工周期太长会降低核电站的经济性，第三代核电机组改变了传统的把单项设备逐一往工地上运的安装模式，而尽可能地在条件较好的制造厂内组装好再运往工地。这种设计能够减少现场的施工量从而缩短工期。经过这些改良后的第三代核电机组是当前具有最高的安全性和经济性的核电机组。

目前，具有代表性的第三代核电技术大致有六种机型，分别是美国西屋电气公司的先进非能动压水堆(AP1000)、法国阿海珐公司的欧洲压水堆(EPR)、俄罗斯的四环路压水堆(VVER-1200)、日本三菱公司的先进压水堆(APWR)、韩国电力工程公司的先进压水堆(APR1400)和我国拥有完全自主知识产权的百万千瓦级压水堆核电机组——“华龙一号”(HPR1000)。AP1000是双环路先进性压水堆技术，主要的安全系统都采用了非能动的设计，包括非能动余热排出系统、非能动安全注入系统、自动卸压系统等，大幅度减少了需要的设备和部件，提高了安全性和经济性，西屋公司也获得了NRC(美国核管理委员会)颁布的AP1000“标准设计证书”。EPR是四环路大功率压水堆技术，满足EUR的要求，其重要的专设安全系统和支持系统的4个系列分别布置在4个分区，实现了完全的实体隔离，可以做到互不干扰，提升了安全性，具有成熟性的同时也具有一定的先进性。我国广东台山核电1号、2号机组均采用了EPR堆型。VVER-1200是四环路压水堆型单机布置核电技术，其设计满足俄罗斯、欧洲与国际上其他国家对新建核电厂的要求，堆芯由163个改进型六角形燃料组件构成。根据中俄和平利用核能领域战略合作协议，我国拟在田湾7、8号和徐大堡3、4号建设4台VVER-1200机组。APWR是日本国际贸易和工业部(现经济、贸易和工业部)发展和标准化方案第三阶段的一部分，在已有运行经验的基础上，安全性、可靠性、可操作性及电厂性能均有了进一步发展。APR1400是双环路压水堆技术，是韩国参与国际竞争的主力机型，2009年12月，APR1400获得了阿联酋4台核电机组的“史上最大核电订单”。

“华龙一号”(HPR1000)是三环路压水堆核电技术，其设计和建造基于吸收了法国M310核电技术的ACP1000和ACPR1000+,由中核集团和中广核集团联合开发。“华龙一号”(HPR1000)遵循中国国家核安全局颁发的最新核安全法规的导则要求，参照IAEA(国际原子能机构)最新安全标准的要求；执行与国际线性的通用标准规范相当的中国最新核电标准与规范(包括国家标准和行业标准),同时将适用的国际/国外标准作为补充和参考，集成了众多的先进技术特征，满足我国和国际最新核安全法规标准的要求，在安全、技术和经济指标上超过了国际三代核电用户需求，是融合了国际最新科技和工业成果与我国30多年的技术与经验后实现了技术再创新的第三代核电机组。卡拉奇核电站2号机组也以68个月的施工周期创造了全球三代核电海外首堆最短工期纪录和最佳建设业绩，荣获能源国际合作最佳实践案例，进一步验证了“华龙一号”(HPR1000)的先进性。

“华龙一号”(HPR1000)的一系列独创性设计显著提升了核电厂运行的安全性。比如说在反应堆设计方面，独创性地采用了自主设计的“177堆芯”,从而大幅增加了热工裕量，在提高了核电厂的安全性的同时又使发电功率提高了10%。在系统设计方面，创造性地结合了非能动安全系统与能动安全系统。“华龙一号”(HPR1000)增加了不依赖电源，利用重力、温差、密度差这样的自然驱动力来实现流体的流动和传热等功能的非能动安全系统作为能动安全系统的补充，可以应对动力源丧失的风险。“华龙一号”(HPR1000)在安全设计上全面贯彻了纵深防御的理念，更加强调独立性和多样化，应用“风险指引”的方法，注重整体安全水平，聚焦加强安全薄弱环节，不片面强调某一层次的防御措施。经过全范围概率论安全分析，“华龙一号”(HPR1000)堆芯损坏频率和大量放射性释放频率均远低于国家核安全局对新建核电厂的安全要求，满足国际上对三代核电厂的最新安全要求，以及IAEA提出的实际消除可能导致早期或大量放射性物质释放的可能性①,是目前国际上最安全的核电机型。

我国拥有“华龙一号”(HPR1000)的完全自主知识产权，包括反应堆压力容器、蒸汽发生器、堆内构件等核心设备在内的411台设备均实现了国产化，共获得设计技术、专用设计软件、燃料技术、运行维护技术等领域内的700余件专利和120余项软件著作权。值得一提的是，依托于“华龙一号”的实践经验，由中核集团组织、中国核动力研究设计院主导编制、核工业标准化研究所参与编制的《压水堆核电厂—回路冷却剂系统设备和管道保温层设计规范》于2020年10月26日正式被国际标准组织确立为国际标准(标准编号为ISO 23466:2020),是我国核领域首项ISO标准。该标准的发布标志着我国在核电领域已经起到了引领作用，成为了规则的制定者。“华龙一号”(HPR1000)已经成为我国核电走向世界的“国家名片”,除了巴基斯坦卡拉奇核电站以外，我国还在2015年2月与阿根廷政府签署了《关于在阿根廷合作建设压水堆核电站的协议》,标志着“华龙一号”(HPR1000)已经走进了拉丁美洲。根据国家能源局估计，到2030年，“一带一路”沿线国家将新建107台核电机组，共计新增核电装机1.15亿千瓦，新增装机占中国之外世界核电市场的81.4%。“华龙一号”(HPR1000)给“一带一路”沿线国家建设核电机组提供了最优选项，“一带一路”给了“华龙一号”(HPR1000)走出去的广阔的天地，未来，“华龙一号”(HPR1000)将为更多的人民带去更加清洁、更加安全的电力。