做世界領(lǐng)先核能技術(shù)

編者按 

黨的十八大以來，以習(xí)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(jiān)持科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力，深入實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略。高校作為國(guó)家創(chuàng)新體系的重要組成部分，立足“兩個(gè)大局”，堅(jiān)持“四個(gè)面向”，取得了一批具有標(biāo)志性意義的重大科技成果，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)提供了重要支撐。即日起，本報(bào)推出“科技創(chuàng)新 教育力量·高校科技創(chuàng)新成果巡禮”專欄，展示高校科技創(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(shí)連續(xù)運(yùn)行考驗(yàn)，正式投入商業(yè)運(yùn)行，這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)系統(tǒng)掌握了高溫氣冷堆商用關(guān)鍵核心技術(shù)，形成了完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在全球先進(jìn)核能技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中“殺出重圍”。

“核能是‘大國(guó)重器’，代表國(guó)家工業(yè)的實(shí)力。我們推進(jìn)的不是一般的商業(yè)化工程，而是共擔(dān)國(guó)家使命，服務(wù)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。”清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院院長(zhǎng)張作義說。

高溫氣冷堆技術(shù)最早可追溯到核能領(lǐng)域著名學(xué)者、清華老校長(zhǎng)王大中院士在20世紀(jì)80年代提出的構(gòu)想。1979年，美國(guó)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(shí)，王大中意識(shí)到，安全性是核能發(fā)展的生命線，因而堅(jiān)定地選擇了“固有安全”（指反應(yīng)堆在運(yùn)行參數(shù)偏離正常時(shí)，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(shù)路線，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)于本世紀(jì)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(shí)驗(yàn)堆。

石島灣高溫氣冷堆示范工程正是在清華上述實(shí)驗(yàn)堆的基礎(chǔ)上建成的。20多年來，在國(guó)家科技重大專項(xiàng)支持下，清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)先是將設(shè)想變成圖紙，而后把圖紙變成樣機(jī)，經(jīng)過重重考驗(yàn)再到工廠制造，最后改進(jìn)安裝到石島灣施工現(xiàn)場(chǎng)。

“整個(gè)電站核島設(shè)備共研制1.5萬余臺(tái)（套），反應(yīng)堆的主要設(shè)備，包括主氦風(fēng)機(jī)、蒸汽發(fā)生器、壓力容器，有一系列‘從0到1’的核心關(guān)鍵技術(shù)突破。”回憶起20余年來團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷的艱辛，張作義感慨良多。

這條通往科學(xué)之巔的崎嶇小徑，會(huì)聚了一批不畏勞苦的志同者。

過去10年里，團(tuán)隊(duì)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(guān)鍵的設(shè)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(jié)構(gòu)必須緊湊。而作為全球首創(chuàng)的設(shè)計(jì)，沒有可參考的制造和裝配工藝，即便有設(shè)計(jì)圖，也沒人擔(dān)保能做出來。”吳莘馨記不清中間推翻重來了多少次，才最終敲定了組件式、立式中盤管結(jié)構(gòu)的直流蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)方案。

而為了把圖紙變成真正的設(shè)備，她和團(tuán)隊(duì)反復(fù)試驗(yàn)。經(jīng)過一年多的奮戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)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(shù)，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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

“我們的初心一直是做世界上最先進(jìn)的核能技術(shù)，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(shí)驗(yàn)堆基礎(chǔ)上建成的核電站，早已不單是一個(gè)示范工程，不再是基礎(chǔ)科研、紙上論文和原理實(shí)驗(yàn)，而是中國(guó)核能技術(shù)自主創(chuàng)新的又一標(biāo)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(jié)這20多年的工作。在他看來，重大工程尤其是核能系統(tǒng)領(lǐng)域的突破，一定是多方協(xié)作、精誠(chéng)合作的結(jié)果。

2006年，清華大學(xué)作為唯一牽頭實(shí)施國(guó)家科技重大專項(xiàng)的高等院校和技術(shù)研發(fā)主體，攜手中國(guó)華能集團(tuán)、中核集團(tuán)等幾百家研究單位、工廠企業(yè)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)。為了落實(shí)廠址，張作義和團(tuán)隊(duì)從南到北幾乎摸遍了可能建設(shè)高溫堆的地方。為確保關(guān)鍵設(shè)備能按進(jìn)度和質(zhì)量完成，他們奔赴全國(guó)各地，貼近生產(chǎn)一線。目的就是為了做到對(duì)國(guó)內(nèi)設(shè)備研究和加工制造了如指掌，對(duì)合作方遇到的技術(shù)和合作困難能及時(shí)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(gè)領(lǐng)域，我們已經(jīng)跟世界的先進(jìn)水平并駕齊驅(qū)。同時(shí)，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(dāng)前，依托高溫氣冷堆技術(shù)，清華團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開展了高溫堆工藝熱應(yīng)用、核能制氫等工業(yè)化推廣前景研究，并正大力推動(dòng)相關(guān)技術(shù)落地。

張作義表示，高溫氣冷堆所提供的高溫?zé)崮?，在“雙碳”背景下，具備非常好的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，“不光會(huì)給我國(guó)帶來影響，在世界核能市場(chǎng)上也是一大進(jìn)步”。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年06月19日第1版