石岛湾高温气寒堆示范工程外景。 中核能源科技有限公司供图
高温气寒堆团队部门成员在石岛湾高温气寒堆示范工程主控室合影。 清华年夜学核能与新能源技能研究院供图
中核能源科技有限公司主装备中间技能职员在查抄装备。 中核能源科技有限公司供图
2023年12月6日，位于山东省威海市荣成石岛湾的高温气寒堆核电站示范工程投进贸易运行。
这是全世界首坐投进贸易运行的第四代核电站，也是国度科技重年夜专项标志性功效。从2012年12月动工建设，到2023年12月商运投产，高温气寒堆用11年的时间从蓝图变为实际。若是把时间的标准再拉长，我国从上世纪80年月就展开了以固有平安为主要特性的进步前辈核能技能研发。在无样板可依、无经验可循的环境下，几代科研事情者接续攻关，推进我国在第四代核电技能研发以及运用领域到达国际领先程度。
建成10兆瓦球床模块式高温气寒试验堆，正式开启科技功效转化之路
2003年1月29日，我国自立研发制作的10兆瓦球床模块式高温气寒试验堆胜利实现72小时一连满功率运行。
这是一项使人振奋的重年夜科技功效。上世纪80年月起，在中国科学院院士王年夜中率领下，清华年夜学起头进步前辈核能技能研发。在国度“863规划”支撑下，团队突破了球形燃料元件、球床流动特征等多项关头技能，于2000年建成10兆瓦高温气寒试验堆。
高温气寒试验堆是“863规划”中投进较年夜的试验工程项目，也是完成最佳的项目之一。“一是要选准标的目的、持之以恒，‘十年磨一剑’；二是要解放思想、量力而行，集中气力攻克关头技能；三是要集体攻关、年夜力协同，发扬团队精力。”王年夜中在总结项目经验时说，“咱们下一步的使命是慢慢实现这个功效的工业化，争夺制作‘示范堆’，为我国能源成长作出进献。”
高温气寒堆平安靠得住性高、废料发生量小，具有经济性以及多用途功能，是以也被视为极具潜力的新一代核电技能。本世纪初，一些国度在该领域踊跃结构并取患上入铺。
“那时，列国专家从100多种反响堆观点中，挑选出6种最具远景的第四代核电技能，高温气寒堆就是此中之一。”清华年夜学核能与新能源技能研究院（如下简称清华核研院）副院长董玉杰先容，“那时按模块式观点制作的试验堆，中国有一座，日本也有一座，另有多个国度规划建设示范堆，年夜家都想在这一领域占患上先机。”
在10兆瓦高温气寒试验堆满功率运行的统一年，中国核产业团体有限公司与清华年夜学配合组建了中核能源科技有限公司（如下简称中核能源），高温气寒堆团队也正式开启了科技功效转化之路。
清华核研院副总工程师、1998年就加入了10兆瓦高温气寒试验堆建设事情的李富说：“试验堆建成后，咱们的事情重心马上转向贸易示范堆设计，并很快拿出了根基设计方案。”
2006年，高温气寒堆被列进国度科技重年夜专项。2008年，高温气寒堆整体施行方案获国务院核准。董玉杰回想：“重年夜专项定下了很是明确的方针，就是要以试验堆为根本，攻克产业放年夜以及工程试验验证技能，终极建成贸易规模的高温气寒堆示范电站。”
对付试验堆来讲，可以或许短时间运行并验证技能可行性便可，可是贸易规模的高温气寒堆示范电站必需实现持久不乱靠得住运行，同时要斟酌维护检修、在役查抄、经济性等身分。重年夜专项设置了89个科研课题。在清华核研院院长、高温气寒堆重年夜专项总设计师张作义率领下，一场漫长的技能攻坚战就此开展。
高温气寒堆核岛1.5万多台套装备中有2200台套为首台套，世界首创型装备跨越660台，装备国产化率到达93.4%
项目展开之初，摆在团队眼前的起首是技能线路问题。高温气寒堆团队谨严地在立异与技能可行性之间作出均衡。“好比，为何不直接用氦气来更高效地推进汽轮发机电发电？从暖力学轮回上来讲是抱负的，但咱们以为必定要斟酌产业上的可行性。”李富说。
董玉杰回想：“经由过程频频比力弃取，咱们终极接纳了单区圆柱状堆芯的两模块方案，原来的方案虽可实现更年夜的单堆功率，但研发周期长、不肯定性高。如今归过甚来望，该技能方案的选择很是关头，它可以经由过程尺度化模块来建设更年夜的贸易电站。”
“核能体系研发很繁杂，必要有体系工程的思惟。”董玉杰举例，好比，在提出开端整体方案后，还要分成各个分体系，慢慢落实每一个体系以及装备的工程可施行性。遇到年夜的矛盾，还要归过甚来从新迭代轮回。直到各个分体系的方案、装备、关头技能都获得落实，才能终极肯定整体方案。
李富先容：“尽管咱们有试验堆作根本，可是装备一放年夜，所有的设计、验证以及运行特征研究，根基上要从新来过。”
绘制各个体系、装备的图纸，依照装备图纸出产样机；逐项技能验证，“违对违”计较阐发；“一比一”工程试验，摹拟反响堆现实运行的情况……“若是发明装备上的任何缺陷以及不足，咱们就要入行点窜、完美设计，直到知足要求。”董玉杰说。
“高温气寒堆从技能、产物、装备制造、质料上都是立异的，咱们的研发与出产根基上同步展开。”中核能源副总司理、总工程师石琦举例，蒸汽产生器被称为“核电之肺”，是高温气寒堆最关头的装备之一。蒸汽产生器换暖单位采纳五层螺旋盘管，每一根管子开展长度是60米，整个螺旋盘管高10米。如许繁杂的换暖单位，1台蒸汽产生器里就有19个。
为此，清华核研院、中核能源等10多家单元介入，颠末两年多攻关，终极建成为了国际首个核级螺旋盘管以及换暖单位出产线。
“作为全世界首创的设计，咱们没有可参考的制造以及装置工艺。”石琦说，在高温气寒堆攻关进程中，海内多家高校院所、国有企业、平易近营企业配合介入，研发、出产、参数调优、工艺迭代几近同步入行。
项目团队还完成为了模块式高温气寒堆反响堆压力容器、节制棒以及吸取球体系、燃料装卸体系等多个首台套装备研制。高温气寒堆核岛1.5万多台套装备中有2200台套为首台套，世界首创型装备跨越660台，装备国产化率到达93.4%。
出力构建产学研深度交融的立异网络生态系统，形成攻关协力
解决高温气寒堆技能难题，必要各行业、全工业链配合介入，出力构建产学研深度交融的立异网络生态系统，形成攻关协力。“在这个组织系统里，年夜家不是简略的‘合同—制造’瓜葛，而是构成一个个立异联合体，慎密耦合、协同攻关。”石琦说。
高温气寒堆攻关进程中，中核团体以及清华年夜学是最先展开产学研协作的两家单元，中核能源就是在如许的布景下成立的。
攻关进程中，清华核研院聚焦原始立异、关头装备设计，中核能源卖力工程设计、工程总包。两边配合成立了联合设计机构，还针对多个关头技能及装备成立了设计采购一体化攻关组。
“咱们这支年夜团队里，既有科研职员，也有工程技能职员，科研思惟与工程思惟常常‘碰撞’。曩昔咱们也测验考试过‘各自为战’，在单元层面展开互助，可是发明基础没法把‘界面’划分清晰，索性成立联合研发机构，一体化决议计划、一体化管理。泛起‘碰撞’时，理论、工程各自向前‘走’一步，将这些‘碰撞’消化在团队内部。”石琦说。
两边还联合举行核工程硕士班，将工程技能职员所承当的工程使命转化为核工程硕士班的结业设计课题，将理论常识与工程实践紧密亲密连系起来。工程做下来，学业也完成为了。这个硕士班培育了上百名工程技能职员，不少人已经发展为高温气寒堆领域的中坚气力。
产学研交融表现在高温气寒堆攻关全进程、各方面，小到一张图纸、一个轴承，年夜到完备体系设计、关头主装备制造……协同攻关胜利推进一批关头装备出校园、下产线、入市场，从图纸、样品酿成了产物。
“高温气寒堆工业化必要攻关不少装备，不少环境以及之前纷歧样，咱们必需勇于立异，用新质料、新装备、新工艺来解决问题。”李富说，“这支年夜团队的一个特色就是叫真。谁技能上说患上对，咱们就听谁的。”
这支团队中，不少人把年夜部门职业生活生计献给了高温气寒堆事业。“项目做了20年，咱们始终满怀信念。一生做成一件事，咱们感触很幸福。”李富说。
《 人平易近日报 》（ 2024年11月04日 19 版）