牵头实施国家科技重大专项

建成高温气冷堆核电站示范工程

清华大学高温气冷堆团队

今年9月12号，位于我国渤海之滨的一座小城里，山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站示范工程，在国家核安全局监督人员的见证下，成功实现首次临界。这座由中国自行研发、设计、建造的世界首座球床模块式高温气冷堆商业机组正式开启带核功率运行。

这座核电站，是国家16个科技重大专项的示范工程之一，是建设创新型国家的标志性工程，是按照最新核安全标准监管建设的新一代创新型核电示范工程，标志着中国在高温气冷堆先进核电技术上领先世界。

它的发电功率200兆瓦，年发电14亿度，可以为200万居民提供生活用电，减少CO2排放90万吨。核电厂规模相当于我国首台秦山核电厂，工程建设及研发投入超过100亿元人民币。

这座核电站，被世界核能界熟知的技术优势是“固有安全”，也就是说，它遵循基本的物理规律，确保在任何事故条件下，包括2011年日本福岛那样的地震海啸条件下，反应堆堆芯也不会熔毁，不会产生大规模放射性释放。

这座核电站，由清华大学高温气冷堆团队牵头研发和设计。它不仅仅是一座技术先进、应用前景广泛的核电站，还凝聚了清华高温气冷堆团队几百人、三十年的心血，寄托了团队矢志不渝追寻的“和平使用原子能，实现核能固有安全”的主要学术理念。

世界核能技术的发展历程表明，“核安全”一直是核能和平利用的主要障碍。如何确保核安全是一个世纪性的世界难题。瞄准这一难题，立足国家能源发展战略，在王大中、吴宗鑫等老一辈科学家的领导下，清华大学自上世纪80年代在200号组建高温气冷堆团队，在国家863计划的支持下，于2000年建成10兆瓦高温气冷实验堆，2003年完成满功率并网发电及系列运行试验和安全试验。

在10兆瓦实验堆上完成的安全试验是世界首创的。试验在国际原子能机构组织的60余位国际核能专家的见证下完成，在核能界引起了重大反响。10兆瓦高温气冷堆也获得国家科技进步一等奖。但是，荣誉的获得并没有让团队“探索固有安全核能”的脚步有丝毫停滞，团队又开始了新的征程。近二十年来，探索了一条工业规模高温气冷堆示范工程的建设之路。

世界高温气冷堆领域最大的发展瓶颈，就是能够建设一个模块式高温气冷堆的工业示范电站。在这个瓶颈面前，欧洲、日本、美国等国家和地区都做过大量努力。在这条路上，欧洲花费了数百亿，一代人的心血，现在还在继续努力；日本建设了实验堆，设计了工业示范电站；美国在2005年国会通过的能源法案上，把这种反应堆称为下一代核电厂或者第四代核电厂，每年投入12.5亿美元，要求2021年建成示范工程。

但这些国家和有关团队都止步于示范工程的开工建设。只有中国，持续而坚定地支持了这个自主创新先进核能技术的产业发展。2006年1月批准列入国家16个科技重大专项，即06专项“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”，2008年2月国务院批准总体实施方案，清华大学高温气冷堆团队牵头承担国家重大专项总体设计和关键技术研发。

作为高校的研究团队，我们深知自己的优势和不足，面对工业规模示范工程建设的需求，高温气冷堆团队没有闭门造车，而是不断探索与产业界的协同创新。在学校的支持下，团队联合华能集团、中核集团、上海电气集团、哈尔滨电气集团等国内核电和核装备龙头企业，聚焦示范工程研发、建设、设备研制以及安装调试，坚持自主创新，构建了一条高温气冷堆产学研用深度融合的产业链，并在项目实施中不断深化合作、不仅在技术创新和产业发展上，更在合作模式上不断取得新突破。

高温气冷堆示范工程于2012年12月正式开工建设，现已完成全部关键技术攻关、试验验证、工程设计、工程建造，实现首次临界。

这个项目的实施遇到了很多困难，远比当初的预计多出许多。很多时候，我们都是咬着牙往前走。

为了早日研制成功高性能的燃料元件，负责人刘兵同志带领团队成员冒着酷暑、穿着厚厚的防护服，在实验室探索工艺，组织“百日会战”，成功实现了首批1000个燃料元件样品的生产；

为了早日完成高温堆“心脏装备”主氦风机工程样机在高温高压环境下的试验验证，以王宏、赵钢等同志为代表的研发团队成员通宵达旦地在实验室开展试验；

为了攻克关键主设备螺旋管式直流蒸汽发生器的研制难关，吴莘馨教授带领团队成员研发了200多个小型工装，并且每天下到金工车间指导工人开展试制；另一方面，又不辞辛苦数次带队到设备厂家现场协调解决技术问题，最终成功解决了制约示范工程最大的设备研制瓶颈。

为了保证示范工程建设进程，EPC总包方中核能源派驻现场项目部，公司副总林立志等十几位同志，舍弃北京舒适的生活，常年驻守现场，确保及时协调示范工程在建设安装中遇到的问题。他们一呆就是近十年，每年回家不过三五次，把自己从北京人变成了地道的石岛湾人。

在示范工程建设期间，我们的技术带头人董玉杰、李富等同志，无数次往返于清华大学和石岛湾现场，积极协调有关单位和设计人员共同解决问题，为了充分利用时间，不耽误第二天的工作，他们往往乘坐晚上的航班回京，有无数次到家的时候已过凌晨12点，有时因为航班晚点，到家时已是第二天的黎明，他们每个人的航程，都可以绕地球赤道好几圈……

在团队成员的共同努力下，高温气冷堆的核心技术逐个获得突破：具有完全自主知识产权的包覆颗粒球形燃料元件性能达到世界最好水平并成功实现产业化；世界首台大功率、核环境、电磁轴承主氦风机完成全部工程验证试验，解决了反应堆的“心脏”装备问题；自主设计研制的设备逐一安装就位；设备单体调试、系统调试逐一完成。

在这个过程中，全时投入的人员超过1000人，先后参与工程的人员数万人。核岛设备15000多件，其中2200个世界首台套设备，660个创新型设备。各种设计图纸约5万张，各种文件约10万页。这里的每一个数字，都浸透了团队成员的付出和努力。

我们的努力终于换来了我国高温气冷堆技术的又一个飞跃。通过示范工程的研发和建设，我国在世界上率先开展了高温气冷堆技术从实验室规模到产业应用的转化，实现了这一技术从并跑到领跑世界的跨越式发展，走出了政产学研协同、赶超世界的中国先进核电技术自主研发创新之路。

此时，我们的团队依然没有停下探索的脚步，而是启动了利用高温优势，拓展更广泛应用的研究。

高温气冷堆能在商业应用规模上提供各种类型反应堆中温度最高的热能。它不仅可以高效发电，还可以提供高温高压蒸汽和高温工艺热能，用于化工、钢铁、石化等工业领域，用于核能制氢。团队成员深入开展了后续多模块机组研发，完成初步设计，有望为我国“碳达峰、碳中和”目标实现作出重要贡献。

团队的创新性研究成果在国内外产生了广泛影响。十余年来，团队先后承担国家科技重大专项课题42个，总经费16亿元，研究成果为示范工程安审及建设以及后续产业推广提供了有效支撑。科研成果丰硕，累计发表学术论文1500篇，申请发明专利400多项，形成专有技术2000余项。在国际上，美国核学会前主席科达克评价说：“中国成为世界高温堆领域的领跑者”；美国橡树岭实验室报告认为，中国高温堆“战略是高度创新的”“领先世界10年以上”。2016年，美国福布斯杂志发表题为“中国推出高温气冷堆核电项目，助力清除雾霾”的报道，认为中国高温气冷堆核电站“是当今世界正在进行的令人感兴趣的清洁空气项目之一”。

我们由衷地期待，以高温气冷堆技术的发展和应用为支点，带动先进核能技术在更广范围的应用，为我国双碳目标的实现、为了世界核能利用的和平与安全，奉献出自己最大的光和热。

（编者注：摘录与清华相关部分）

编辑：李华山