去年12月，位于山東榮成石島灣的高溫氣冷堆核電站商運(yùn)投產(chǎn)，作為我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全球首座第四代核電站，它標(biāo)志著我國(guó)第四代核電技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。而這背后，是三代清華核能人、數(shù)百位科學(xué)家超過(guò)半個(gè)世紀(jì)的心血和汗水。

在清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院的實(shí)驗(yàn)室里，研究人員正在對(duì)高溫氣冷堆技術(shù)進(jìn)行完善，為推廣應(yīng)用做準(zhǔn)備。而這一切的基礎(chǔ)是去年12月石島灣高溫氣冷堆核電站的成功商運(yùn)。

作為全球首座第四代核電站，它的投產(chǎn)商運(yùn)標(biāo)志著我國(guó)已系統(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”。

從跟跑到領(lǐng)跑的背后，是三代清華核能人、數(shù)百位科學(xué)家超過(guò)半個(gè)世紀(jì)的心血。20世紀(jì)60年代，清華師生建成了我國(guó)首座自行研發(fā)的核反應(yīng)堆。此后，以王大中為代表的老一代清華科學(xué)家潛心鉆研，在21世紀(jì)初建成世界首座10兆瓦高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆。

這也是高溫氣冷堆核電站的基礎(chǔ)。其最大的優(yōu)勢(shì)是在任何意外情況下，不靠人為干預(yù)也能自然冷卻，不會(huì)出現(xiàn)堆芯熔毀和大規(guī)模放射性物質(zhì)外泄。

清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院副院長(zhǎng) 高溫堆重大專(zhuān)項(xiàng)副總師 董玉杰：我們的一個(gè)目標(biāo)是要作為一個(gè)商業(yè)示范電站。既要檢驗(yàn)這種技術(shù)的可行性，也要展示它的經(jīng)濟(jì)潛力，就是說(shuō)它是一個(gè)用得起的一項(xiàng)技術(shù)。

2006年，“高溫氣冷堆核電站”被列為國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)，由清華大學(xué)、中國(guó)華能集團(tuán)、中核集團(tuán)共同牽頭幾百家單位聯(lián)合攻關(guān)。

很多人都知道，要想核燃料從源頭不泄漏，要用4層保護(hù)層將直徑0.5毫米的核燃料顆粒均勻包裹。但這樣的顆粒核電站需要幾億個(gè)，怎么批量生產(chǎn)?沒(méi)有人做成過(guò)。作為共產(chǎn)黨員，劉馬林和團(tuán)隊(duì)迎難而上。

清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院 新材料研究室黨支部書(shū)記 劉馬林：看起來(lái)0.5毫米的小顆粒，它是整個(gè)核反應(yīng)堆里的能量之源，我們要把這個(gè)小顆粒做出來(lái)幾億個(gè)，完全直徑一樣，密度一樣，球形都一樣，控制技術(shù)是相當(dāng)復(fù)雜的。

上千次的電腦模擬，數(shù)百次的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，他們不斷探索，單是爐子入口就設(shè)計(jì)出了50多種。顆粒包好后，他們24小時(shí)不合眼盯著篩選，以便未來(lái)改進(jìn)。為了攻克一個(gè)難題，他們?cè)珕T24小時(shí)輪班倒100天，最終取得突破，大家稱之為“百日會(huì)戰(zhàn)”。

清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院 新材料研究室黨支部書(shū)記 劉馬林：我們這個(gè)黨支部是一個(gè)非常團(tuán)結(jié)，協(xié)作非常好的團(tuán)體。需要做出犧牲的時(shí)候，沒(méi)有任何人有怨言。一直以來(lái)堅(jiān)持的精神一樣，叫知難而進(jìn)，眾志成城。

由于很多設(shè)計(jì)是全球首創(chuàng)，沒(méi)有可參考的制造工藝，團(tuán)隊(duì)深入工廠車(chē)間，和工人師傅一起丈量，甚至一起擰螺絲，一步步解決問(wèn)題。42萬(wàn)個(gè)燃料球，為確保安全有效，他們挨個(gè)拍CT檢查。

清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院副研究員 反應(yīng)堆物理設(shè)計(jì)項(xiàng)負(fù)責(zé)人 郭炯：把工作盡量做細(xì)，相當(dāng)于把壓力放在自己這邊，這個(gè)是我們工作中的一直以來(lái)的一種模式，就是把問(wèn)題解決在自己手上。

最終，他們與企業(yè)合作建成了目前世界上最大的一條高溫氣冷堆核燃料生產(chǎn)線，取得了幾百項(xiàng)專(zhuān)利。

中核能源科技有限公司 黨委副書(shū)記 周紅波：他們特別善于尊重和聽(tīng)取在工程上有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人員意見(jiàn)反饋，工程實(shí)踐相結(jié)合來(lái)不斷地迭代。這種狀態(tài)一持續(xù)就是20多年的時(shí)間。

開(kāi)始安裝后，團(tuán)隊(duì)頻繁往返于兩地。2016年，黨員馬濤等人主動(dòng)請(qǐng)纓長(zhǎng)期駐扎石島灣核電站，進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)、調(diào)試。

清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院黨委副書(shū)記 馬濤：當(dāng)時(shí)我記得有一次是凌晨我們?cè)谥骺厥彝饷娑⒅饷鎴?bào)警了，那一天晚上我們整個(gè)的團(tuán)隊(duì)都在，我印象中當(dāng)天分析到凌晨三四點(diǎn)鐘。基本上像這樣的夜以繼日在示范工程的現(xiàn)場(chǎng)分析，這都數(shù)不清多少個(gè)日夜。

清華核研院團(tuán)隊(duì)在石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程項(xiàng)目中研制出2200多臺(tái)首臺(tái)(套)設(shè)備，世界首創(chuàng)的設(shè)備超過(guò)660臺(tái)。

眼下，研究人員正拓展用多模塊高溫氣冷堆技術(shù)向石化行業(yè)提供高溫工業(yè)蒸汽，從而減少碳排放，進(jìn)一步優(yōu)化國(guó)家能源結(jié)構(gòu)。