CPR-1000

CPR-1000或CPR1000，全称中国改进型压水堆核电技术（China Pressurized Reactor），是在“第二代+”压水反应堆的基础上，将1990年代引进的Framatome（现为 Areva/Framatome）M310 技术900MWe的三个冷却回路设计的大亚湾核电站改进成为拥有净输出功率1000兆瓦（1080兆瓦的毛输出功率），单层外壳，设计使用寿命60年，采用主动安全防护，无被动安全防护，更加先进的数字控制系统（DCS），157堆芯，提升了燃料组件的性能，换料周期12-18个月，增加了电站的运行效率。法国Areva 公司保留了 CPR-1000 的部分关键知识产权；根据当年的技术转让协议，中国可以在国内大规模建造该堆型，但如果要向第三方国家出口，必须获得法国的许可，甚至可能需要与法国公司合作进行出口（即“拼单”）。

CPR-1000由中国广核集团（中广核集团）建造和经营，中广核集团前身为中国广东核电公司。第一台机组（岭澳核电站3号）国产化率约为30%。第二个机组设备（岭澳4号机组）中70％是中国国产的设备。随着工程推进，CPR-1000的国产化率大幅提升。从最初大亚湾机组依赖进口，到后期CPR1000机组的核岛主设备设备（压力容器、蒸汽发生器、主泵、主管道）与主泵与数字控制系统(DCS)实现了80%以上（部分85%）比例国内制造。

通过对CPR1000机组的标准化，中国在长三角、珠三角等地培育了一大批具备核级设备制造资质的企业，形成了完整的核电设备产业链，国内设备供应商可以实现批量化生产，大幅降低了单台设备的生产成本，使核电在经济性上具备了竞争力。

CPR-1000代表了中国第一个（主要）适用于国际市场的反应堆。如果该反应堆在国外建成，中国届时将成为出口核反应堆的六个国家之一。

2005年12月15日，中国首台CPR-1000的核电机组岭澳核电站3号开始建设；岭澳核电站4号机组2026年7月14日开始建设；2009年9月，3号机组冷试成功^[1]。^[2]合计建设了22台机组。

核电机组因为长期持续性地处在高温、高压的环境下，机件容易疲乏、老化。舉例來說，压水式反应炉必须在150大气压下将300℃的水保持在液态，結構承受的力極大，因此寿命约在30年左右。核能工业虽然希望能延长核电厂使用时间为40年，但1997年以前已退役的84座核能机组寿命平均仅17年，1999年11月瑞典关闭的首座电厂也仅使用26年。^[25]

CPR-1000机组（如岭澳二期、红沿河一期、宁德一期等）在建设初期，其仪控系统存在以下局限：

• 备件荒： 早期采用的模拟板卡（如早期的法国或西门子组件）在全球范围内停产，维护成本极高且面临断供风险。
• 孤岛效应： 模拟系统数据不互通，无法实现大数据分析或人工智能诊断。
• 安全防御： 早期系统在应对现代网络安全威胁（网络攻击、恶意软件）方面设计较弱。

数字化改造^{[26] [27]} 通常利用核电站每18个月一次的停堆换料大修（Outage）进行，采用模块化替换，“预装配、整体换”的模式，缩短工期，避免因改造导致电站长时间停工。不仅是“把模拟换成数字”，而是迈向“智慧核电”：加装无线监测，在不影响核安全的区域，布设 5G 或自研无线传感器，监控传统手段难以触及的管道死角；机器人参与： 数字化平台与巡检机器人联动，减少人员在强辐射区域的暴露时间。数字化改造包括如下三个层面

• 硬件平台：从“万国牌”到“和睦系统”，改造的核心是换装国产化 DCS 平台，其中最具代表性的是中广核的 “和睦系统” (FirmSys)。
  • 全系统替代： 将原来的控制柜、操作台全部更换。新系统实现了从 CPU 芯片到操作系统、应用软件的全面自主化。
  • 物理隔离与冗余： 数字化改造后，安全级系统（保护堆芯）与非安全级系统（控制发电）实现了逻辑上更严密的物理隔离。
• 运行模式：从“仪表盘”到“数字孪生”
  • 主控室升级： 以前操纵员面对的是密密麻麻的指针表和硬接线按钮，改造后主要通过多屏集成的数字化人机界面（HMI）进行操作。
  • 数字孪生技术： 2025-2026 年间的最新改造中，引入了数字孪生模型。系统可以实时模拟反应堆内部状态，预测设备（如主泵、蒸汽发生器）的剩余寿命，实现预防性维修。
• 安全保障：网络安全与主动防御
  • 单向隔离网闸： 数字化后的 CPR-1000 机组加装了更先进的物理隔离装置，确保生产网与外部办公网绝对隔离。
  • 内生安全： 在 DCS 平台层面植入了安全代码审计，防止因数字化带来的潜在软件漏洞风险。

2010年，中国广核集团宣布进一步向第三代水平的ACPR-1000设计方向发展，该方案也将取代受限制的知识产权组件。 中国广核集团的目标是在2013年之前能够独立销售ACPR-1000出口产品^[28]。 中国广核集团一直与东方电气，上海电气，哈尔滨电气集团公司，中国一重，和中国二重合作进行开发工作^[29]。 依旧采用157堆芯，ACPR-1000相对CPR-1000改进部分包括：

• 双层安全壳：从CPR-1000单层壳改进，外层安全壳通常设计为钢筋混凝土结构，能够抵御大型商用飞机撞击和外部爆炸冲击；
• 抗震能力从CPR-1000的0.2g提高到0.3 g；
• 堆芯捕集器 (Core Catcher)：相对CPR-1000，新增了用于严重事故下的堆芯熔融物收集装置，防止堆芯熔融穿透安全壳，这是三代核电的典型标志；
• 被动安全特性：引入了部分非能动安全系统（如非能动氢复合器），在失去动力源的情况下，依然能维持基本的余热导出和安全功能。
• 数字化仪控系统 (DCS)：首次采用了中国自主研发的数字化仪控系统，不再依赖外国的软硬件，解决了长期以来的知识产权（IP）问题。

阳江核电站5号机组于2013年底开始建设第一台ACPR-1000核电机组^[30]。 这个反应堆包括一个堆芯捕捉器和双层安全壳等附加安全措施^[31]。

中国合计建设了6个ACPR-1000核电机组。

• 阳江核电站 5号机组2018年7月12日商用、6号机组2019年6月29日商用
• 红沿河核电站 5号机组2021年7月31日商用、6号机组2022年5月2日商用
• 田湾核电站 5号机组2020年9月8日商用、6号机组2021年6月2日商用

在2011年福岛第一核电站事故发生后，中广核提出并设计名为ACPR-1000+的修订版本^[32] 。提升总功率到1150 MW^[33] ， ACPR-1000+ 计划从2014年开始出口^[34]。伴随华龙一号的设计，该型号机组从来没有建设与运营。

自2011年起，中国广核集团逐步将ACPR-1000与中国核工业集团公司的ACP1000设计合并为新的华龙一号设计^[35]。

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• CPR1000 Design, Safety Performance and Operability（页面存档备份，存于互联网档案馆）, Steven Lau, Daya Bay Nuclear Power Operations and Management Company, 5 July 2011.
• The Proprietary Brand Technology of Chinese Nuclear Power 1000MW - CPR1000, Dr. Shaozhang Cui, President, China Nuclear Power Design Company, ISSNP 2008.