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打造领跑世界的先进核能系统——记清华大学核能与新能源技术研究院创新团队

2020-06-09 作者: 来源:

在核能领域,清华大学核能与新能源技术研究院是我国高等教育系统规模最大的实体研究院和世界一流的核能技术研发基地。历时30年自主研发的第四代核能系统——高温气冷堆,凝结着几代清华人的心血,也饱含着清华人的无限热盼。自主研发的不易,让团队常常联想起老一辈核工业人“白手起家”研制“两弹一艇”的伟大,也体会到我国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电厂研发的艰难。

领跑:3个“世界首座”中国造

世界上首座非能动自然循环的一体化壳式轻水堆——5MW低温核供热堆、世界上首座固有安全的第四代先进核能系统——10MW高温气冷实验堆、世界上首座商用规模第四代先进核电站——高温气冷核电站示范工程,都是清华大学核研院先进核能技术创新团队研发成功的。

正在山东荣成建设的高温气冷核电站示范工程为世界核能发展注入了一针“强心剂”。高温堆重大专项技术总师、核研院院长张作义介绍:“清华团队在王大中院士的带领下,以提高核能的安全性为主要学术理念,走出了我国以固有安全为主要特征的先进核能技术,从跟跑、并跑到领跑世界的成功之路。”

张作义回想起研发之初。当时,美国、德国、日本等在高温气冷堆研发上遥遥领先,而我国只能“跟跑”。但在“863”计划的支持下,清华大学秉持着“自强不息”的精神,历经30多年两代科学家的不懈奋斗,最终打造出了位居世界领先地位的先进核能系统。

示范:潜心攻关开辟新途径

高温气冷堆核电站作为世界首座商业示范项目,研发过程中,清华核研院与国内核工业及装备制造业有关企业协同攻关,突破了大量技术和工艺难题,成功研制2200多套世界首台套设备。其中“球形燃料元件生产线”项目很具有代表性。

至2019年底,中核北方高温堆球形燃料生产线已完成70多万个燃料元件生产。张作义对此欣喜不已:“自2013年起,双方共同协作,将清华大学研发的燃料元件规模化生产技术成果应用于中核北方生产线建设,设备从安装调试到生产仅仅用了2年时间,正式生产不到半年就达到了设计产能,生产的燃料元件样品经辐照检验,性能达到世界最优,这是个非常了不起的成就!”

这条生产线占地1.2万平方米,是目前世界上规模最大的球形燃料元件工业生产线,同时是具有世界先进水平的、创新型的生产线。如今,这条生产线已经有不少国外业界参观,成为名副其实的“世界首条”商业示范线。从过去学习引进国外技术,到如今国外来学习中国的技术,让整个团队感到非常自豪。

典范:凝结多方智慧创佳绩

高温气冷堆核电站是我国产学研协同创新的典范。张作义说,“可以说,高温堆技术的发展是清华大学核研院研发团队与核工业共同奋战、协同创新的成果,如果没有产学研合作,高温堆示范工程走不到今天。”

随着高温堆技术发展,核研院不断探索、创新高校与企业之间深入协同机制。由清华大学牵头,联合华能集团、中国核工业建设集团、上海电气集团等国内龙头企业,共同组建由教育部认定的“先进核能技术协同创新中心”,在产业化道路上,实现了从“合同分包”到“紧密合作”再到“协同创新”的飞跃。“协同创新”机制很好的补充了我国大型企业缺少“核心技术”研发能力,对提高我国制造业的核心竞争力、持续发展力做出了很好的探索,并逐步形成了以清华核研院为技术研发牵头单位、符合高温气冷堆特点、完整的研发和产业体系。利用自身人才及研发优势,协同行业龙头企业,核研院逐步成为具有国际影响力、具备“一流大学+国家实验室+产业协同”主要特征的先进核能关键技术集成攻关大平台,成为在高温气冷堆技术领域,解决国家“卡脖子”瓶颈问题、推动我国核能行业发展和产业升级的重要战略支撑力量。

【集体简介】

清华大学核能与新能源技术研究院,拥有四座核设施、两个大型先进反应堆工程实验室,以及若干个教育部重点实验室、北京市重点实验室等基础设施。拥有一支梯队合理、能打硬仗的高素质科研队伍,其中院士3人、正高职称58人、副高职称200余人。团队近10多年来累计共发表学术论文两千余篇,其中被SCI检索300多篇。申请发明专利 300多项,获得授权200余项,形成技术秘密1200余项,研发出首台套设备2200余台,其中创新型设备660余台。团队的原创科研成果获得了两次国家科技进步一等奖,1次国家发明二等奖、1次国家科技进步三等奖、1次国家发明三等奖、4次国家教育部(教委)和科技进步一等奖以及70余次省部级科技进步奖。

□本报记者 高铭

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