做世界領先核能技術

編者按 

黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央高度重視科技創(chuàng)新，提出必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略。高校作為國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，立足“兩個大局”，堅持“四個面向”，取得了一批具有標志性意義的重大科技成果，為促進經(jīng)濟社會發(fā)展和實現(xiàn)高水平科技自立自強提供了重要支撐。即日起，本報推出“科技創(chuàng)新 教育力量·高?？萍紕?chuàng)新成果巡禮”專欄，展示高?？萍紕?chuàng)新成果，講述其背后的故事。

    ■科技創(chuàng)新 教育力量·高?？萍紕?chuàng)新成果巡禮

2023年12月6日，位于山東威海的石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程完成168小時連續(xù)運行考驗，正式投入商業(yè)運行，這標志著我國已經(jīng)系統(tǒng)掌握了高溫氣冷堆商用關鍵核心技術，形成了完整的自主知識產(chǎn)權，在全球先進核能技術競爭中“殺出重圍”。

“核能是‘大國重器’，代表國家工業(yè)的實力。我們推進的不是一般的商業(yè)化工程，而是共擔國家使命，服務國家發(fā)展戰(zhàn)略?！鼻迦A大學核能與新能源技術研究院院長張作義說。

高溫氣冷堆技術最早可追溯到核能領域著名學者、清華老校長王大中院士在20世紀80年代提出的構想。1979年，美國三哩島核電站發(fā)生事故，在其影響下世界核能事業(yè)陷入低谷。彼時，王大中意識到，安全性是核能發(fā)展的生命線，因而堅定地選擇了“固有安全”（指反應堆在運行參數(shù)偏離正常時，能夠依靠自然物理規(guī)律趨向安全狀態(tài)的性能）這條極為難走的核能利用技術路線，并帶領團隊于本世紀初研發(fā)建成了世界上第一座具有固有安全特征的模塊式10兆瓦高溫氣冷實驗堆。

石島灣高溫氣冷堆示范工程正是在清華上述實驗堆的基礎上建成的。20多年來，在國家科技重大專項支持下，清華大學團隊先是將設想變成圖紙，而后把圖紙變成樣機，經(jīng)過重重考驗再到工廠制造，最后改進安裝到石島灣施工現(xiàn)場。

“整個電站核島設備共研制1.5萬余臺（套），反應堆的主要設備，包括主氦風機、蒸汽發(fā)生器、壓力容器，有一系列‘從0到1’的核心關鍵技術突破?！被貞浧?0余年來團隊經(jīng)歷的艱辛，張作義感慨良多。

這條通往科學之巔的崎嶇小徑，會聚了一批不畏勞苦的志同者。

過去10年里，團隊成員吳莘馨全身心投入研制被稱為“核電之肺”的蒸汽發(fā)生器，這也是高溫氣冷堆最關鍵的設備之一。

“高溫氣冷堆蒸汽發(fā)生器的工作環(huán)境決定了它的選材特殊，結構必須緊湊。而作為全球首創(chuàng)的設計，沒有可參考的制造和裝配工藝，即便有設計圖，也沒人擔保能做出來?！眳禽奋坝洸磺逯虚g推翻重來了多少次，才最終敲定了組件式、立式中盤管結構的直流蒸汽發(fā)生器設計方案。

而為了把圖紙變成真正的設備，她和團隊反復試驗。經(jīng)過一年多的奮戰(zhàn)，團隊自主研制了換熱組件專用工具，開創(chuàng)性開發(fā)了一整套螺旋盤管套裝工藝技術，突破了制造瓶頸，為蒸汽發(fā)生器工業(yè)化批量生產(chǎn)奠定了堅實基礎。

“我們的初心一直是做世界上最先進的核能技術，通過自身努力取得核安全上的成功?！痹趶堊髁x眼里，這座在清華10兆瓦高溫氣冷實驗堆基礎上建成的核電站，早已不單是一個示范工程，不再是基礎科研、紙上論文和原理實驗，而是中國核能技術自主創(chuàng)新的又一標志。

“走遍千山萬水，說盡千言萬語，歷盡千辛萬苦”，張作義如此總結這20多年的工作。在他看來，重大工程尤其是核能系統(tǒng)領域的突破，一定是多方協(xié)作、精誠合作的結果。

2006年，清華大學作為唯一牽頭實施國家科技重大專項的高等院校和技術研發(fā)主體，攜手中國華能集團、中核集團等幾百家研究單位、工廠企業(yè)進行聯(lián)合攻關。為了落實廠址，張作義和團隊從南到北幾乎摸遍了可能建設高溫堆的地方。為確保關鍵設備能按進度和質(zhì)量完成，他們奔赴全國各地，貼近生產(chǎn)一線。目的就是為了做到對國內(nèi)設備研究和加工制造了如指掌，對合作方遇到的技術和合作困難能及時提出解決之法。

“經(jīng)過幾十年的奮斗，幾代人的奮斗，在核能這個領域，我們已經(jīng)跟世界的先進水平并駕齊驅(qū)。同時，我們還希望能做一些變革性的創(chuàng)新，走在世界的最前頭?！睆堊髁x說。

當前，依托高溫氣冷堆技術，清華團隊已經(jīng)開展了高溫堆工藝熱應用、核能制氫等工業(yè)化推廣前景研究，并正大力推動相關技術落地。

張作義表示，高溫氣冷堆所提供的高溫熱能，在“雙碳”背景下，具備非常好的商業(yè)競爭力，“不光會給我國帶來影響，在世界核能市場上也是一大進步”。

《中國教育報》2024年06月19日第1版