在自主设计方面，根据国家发改委的批复，扩建工程技术方案以1、2号机组为参考。为进一步提高核电站的安全性、可靠性和经济性，扩建工程将实行包括十大技术改进在内的设计改进近千项。
技术改进的原则为：
1. 2号机组安全评审时，国家核安全局提出的改进项目；
2. 结合新颁布的法规、标准进行的改进项目；
3.1、2号机组已进行的技术改进项目和运行后经验反馈的必须改进的项目；
4. 为提高电站可靠性、经济性而进行的改进项目。
本着上述原则，将进行十项重大改进：
1. 主给水隔离项目
2. 仪控数字化改进
3. 联合泵房(PX)的设计改进
4. 消防系统设计改进
5. 设置完善的可燃气体控制系统
6. 安全壳喷淋系统加药控制改进
7. 采用先进燃料组件
8. 稳压器卸压功能延伸
9. 运行图的改进
10. 延长换料周期
这些改进在技术上是可行的，将在初步设计和施工设计阶段予以落实。对涉及核安全的项目，围绕核安全总目标，进行完整的核安全分析，并在国家核安全局的严格监督和指导下实施。通过技术改进，扩建工程的综合技术指标将得到进一步提高。
设备自主化是核电自主化的一个重要内容。核电站的设备费用约占核电站静态投资的50%。纵观世界上的几个核电大国，都建有规模庞大的核电设备制造工业体系。秦山二期设备自主化率高是国产核电的重要标志之一，它的两台机组平均自主化率达到55%。在55项关键设备中，有47项是国内制造的。一批大宗核电专用材料通过研制，实现了自主制造。
在推进设备自主化进程中，秦山二期采用了业主自主采购、扩大国内分包、合作制造、独立研制等多种行之有效的方式。对国内基本具备生产能力，但设计技术要求高、制造难度大的设备，采取充分利用国外技术咨询或技术支持的方式，逐步实现设备制造自主化。如稳压器、燃料转运系统等。大型汽轮发电机组在引进火电60万千瓦技术的基础上，通过合作设计、优化和改进，实现了自主化。某些关键设备在采购合同中，明确了技术转让和国内分包。如堆内构件、蒸汽发生器等，国内分包了整机制造，使国内制造厂按国际标准完整地掌握了制造技术。与此同时，泰山二期还加大了设备研制力度，有效地提高了设计和制造的自主化水平。
秦山二期扩建项目在设备自主化率方面，两台机组要达到70%以上，其工程设计由国内设计院负责。
电厂主要设备要以国内设备生产企业为主生产制造，采用项目业主与国内设备生产企业直接签约的方式采购，国外提供必要的技术支持。
核岛、常规岛和电子仪表中的32项主要设备，将按照“货比三家，择优选用”的原则在国内采购。核岛部分共14项关键设备由国内制造企业生产供货，常规岛部分共八项设备由国内制造企业生产供货，电仪系统共10项设备由国内企业生产供货。
目前，上海、哈尔滨已经成为国内重要的核电设备制造基地，承担了较多的生产和研制任务。在秦山二期扩建工程中，中国一重承担了4号机组压力容器的制造任务，标志着中国有能力完全由国内制造企业独立制造核电站的核心设备。
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