从“无例可循”到“成功先例”

【关键词】高水平科技自立自强

筑梦现代化 共绘新图景

非凡答卷·教育故事

清华大学核能与新能源技术研究院

副院长 董玉杰

今年3月，政府工作报告提出，第四代核电机组等高端装备研制取得长足进展。报告中所指的“第四代核电机组”正是我国自主建设并商运的山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程。该成果也入选了2023年中国十大科技进展，从2021年12月首次并网发电至今，已累计发电超过6.5亿度。

石岛湾高温气冷堆核电站示范工程于2023年12月6日成功商运，标志着我国在第四代核电技术研发和应用领域达到世界领先水平。

从20世纪90年代加入团队，我全程亲历和见证了高温气冷堆技术的每一个重大“节点”：2000年10兆瓦高温气冷实验堆建成，2006年高温气冷堆被列入国家科技重大专项，2012年石岛湾高温气冷堆核电站示范工程正式开工，2023年投入商业运行。

20多年来，我是亲历者也是见证者：亲历了高温气冷堆技术从实验室走向商业化的过程，见证了我国核能技术从跟跑、并跑到领跑世界的飞跃过程。

高温气冷堆技术起步很早，最早要追溯到20世纪80年代清华王大中先生的构想。在他的带领下，清华大学团队瞄准固有安全核反应堆，开展先进核能技术研发。而那时候，无论是理念、技术、材料，还是设计、建造、运行，国内都无先例可循。清华团队几乎是从零开始，最终成功研发、设计、建造、运行了固有安全的高温气冷实验堆HTR-10。

以HTR-10为技术基础，近20年，在清华核研院院长、总工程师张作义的带领下，世界首座固有安全的模块式高温气冷堆核电站示范工程的研发及工程实施顺利展开。

石岛湾高温气冷堆核电站示范工程，是我国完全自主设计、建造、调试和运营的，它最大的特点就是“固有安全”，即在最极端的情况下，即使反应堆突发故障或遭遇自然灾害，一切操作系统都失灵的情况下，不靠人为干预和应急冷却，反应堆也不会出现堆芯熔毁、放射性物质大量外泄的情况，仍然可以依靠自身的物理特性，保持安全状态。

这其中，涉及无数的关键技术、设备、材料创新，很多都是由清华团队一点点“啃”出来的。如：模块化理念的工程实现和验证，成功研发出国际上性能最优的核燃料元件并开发了国际上产能最大的生产工艺和设备技术体系，突破了大型反应堆高温氦气冷却与密封、高温核级系统与设备制造等一系列重大技术挑战。在示范工程研发建设过程中，我们自主研发了首台（套）设备2200余台，世界首创型设备超660台，设备制造国产化率高达93.4%。其中还有一些先进装备和工艺，是企业制造遇到困难时，由清华科研团队在实验室里试制出来，再由企业量产的。

除了发电，高温气冷堆技术还具有广泛的应用场景——如核能制氢、海水淡化、稠油热采等领域，可为工业园区、石化园区配套项目提供“电+热+汽+氢”综合能源服务。安全、清洁、高效、节能，已成为世界核能产业竞争的发力点。纵观石岛湾高温气冷堆示范工程的建设历程，不仅纵向跨越20多年，横向除了清华大学，还有中国华能集团、中国核工业集团三方集聚产业链上下游500余家单位精诚合作，攻克了多项世界级关键技术，最终建成了这个“全球首座”。

我的体会是高水平科技自立自强不是一朝一夕就能实现的，靠的是咬定青山不放松的韧劲、始终坚持科技自立自强的志气和矢志登顶的决心。

我们总结出了三点经验：一是咬定青山不放松的心态。20多年来，清华团队心无旁骛，耐得住寂寞、经得住诱惑，瞄准目标，攻克一个个“从0到1”的难题，最终实现了石岛湾高温气冷堆示范工程从实验室到商业化的成功。二是领头人的战略眼光。面对更先进的氦气透平发电系统等诱惑，张作义果断将“安全和可行性”放在了第一位，避免了可能的几十亿投资损失，最终建成了具有完全知识产权的示范工程，领跑世界第四代核能技术的开发和应用。三是多方协作。尤其是核能系统这种重大工程，不是仅靠学校一家就能建成的，一定是多方协作、精诚合作的结果，尤其需要企业家的战略眼光。这其中有联合攻关、有协同创新、有优势互补、有风险共担，是一种超越眼前利益、着眼长远发展的合作。这在高温气冷堆技术的商业化过程中，是至关重要的支撑力量。

（本报记者董鲁皖龙采访整理）