本報記者張蓋倫

　　山東榮成石島灣，世界首座球床模組式高溫氣冷堆商用示範電站正在慢慢露出它的雛形。

　　經過近兩年的施工，它已經從地下18米“生長”到了地上約10米。今年年底，它的形象高度將超過20米。

　　這還只是工程外觀，而將要安裝在它體內那些至關重要的“器官”——高溫氣冷堆關鍵設備的研製驗證工作已經取得重大突破，中國領跑這一技術領域的産業化應用，已成定局。

　　自主創新 技術難題逐一攻克

　　10月28日至31日，第7屆國際高溫氣冷堆技術峰會在示範工程所在地山東榮成舉行。來自國際原子能機構、美國、俄羅斯等17個國家和地區的專家前來分享中國經驗。

　　2006年，高溫氣冷堆示範工程被確立為國家科技重大專項。該專項的一個核心目標，就是要以清華大學2003年建成的10兆瓦高溫氣冷實驗堆為基礎，攻克工業放大和工程實驗驗證、高性能燃料元件批量製備等技術，建成具有自主智慧財産權的20萬千瓦級全球首座球床模組式高溫氣冷堆商用示範電站。

　　今年下半年以來，關鍵設備研製驗證的技術難關逐一攻破。

　　10月3日，最新的消息傳來，控制棒驅動機構樣機順利完成了熱態工程驗證試驗。控制棒系統是高溫氣冷堆核電站的反應性控制和停堆的重要手段。經過4個多月的熱態工程驗證試驗，控制棒累計行程超過100KM，相當於在實際核反應爐中運作了80年。成功經受住了“80年”的檢驗，控制棒驅動機構的性能指標、運作可靠性和安全性得到驗證。

　　9月中旬，高溫氣冷堆球形燃料元件生産線的設備安裝工作，在內蒙古包頭宣告完成。高溫氣冷堆被認為具有固有安全性，能保證任何事故下，即使不借助能動安全系統，也不會發生堆芯熔化和放射性大量釋放的嚴重後果，其關鍵就在於燃料元件。這條依託重大專項建設的年産30萬個球形燃料元件的生産線，包括二氧化鈾核芯製備設備、包覆燃料顆粒生産全套設備、球形燃料元件壓制線等，全部採用我國自主設計、具有完整智慧財産權的主要工藝和設備。這條生産線，解決了高溫氣冷堆運作的“食物”問題，為其工程建設、運作以及後續産業化應用提供了重要條件保障。

　　同樣是在9月，高溫氣冷堆的核心設備蒸汽發生器完成了首套螺旋盤管組件的安裝。由於採用多項創新性設計和製造工藝，這是一次幾乎沒有先例可以借鑒的嘗試。

　　蒸汽發生器的主要功能，是將反應堆內産生的熱量通過一次側的高溫氦氣將二次側的水加熱成為過熱蒸汽而推動汽輪機發電。螺旋盤管組件裝配工藝是蒸汽發生器研製中最為複雜的一道技術難關，其承重組件加工精度要求高，超長盤管管束吊裝及對中難度大，裝配間隙小到只能容納3根頭髮絲。為了解決這一難題，清華大學核研院組織教師、技術工人和學生聯合攻關，研製了一整套螺旋盤管套裝工藝和配套專用工裝工具，並且完成了螺旋盤管組件的安裝。這一成果的取得，標誌著我國已經突破了高溫氣冷堆蒸汽發生器主要製造工藝的技術瓶頸。

　　再往前回溯。

　　8月，高溫氣冷堆核電站的“心臟裝備”主氦風機工程樣機完成100小時熱態滿功率連續運作試驗，並通過國家能源局組織的驗收評審。這是我國先進核能系統核心裝備技術自主創新的一次重大突破。

　　主氦風機用於在高溫氣冷堆啟動、功率運作和停堆等工況時提供足夠流量的冷卻劑氦氣。通過一回路系統，將反應堆堆芯産生的熱量帶走。主氦風機樣機的研製，解決了整機總體設計、大型氦氣置入式立式高速電動機研製、電磁懸浮軸承支撐的轉子動力學分析、高性能葉輪的研製以及大電流、高壓差、高電壓一回路邊界電氣貫穿件的研製等一系列重大技術問題，是世界高溫氣冷堆技術研發中的主要技術難關。

　　7月，高溫氣冷堆核電站的“神經系統”——數字化控制保護系統工程樣機，完成了包括7項環境應力試驗、13項電磁相容試驗，以及抗震試驗在內的全部樣機鑒定試驗。

　　産學研結合 讓技術創新走出實驗室

　　在高溫氣冷堆重大專項總設計師、清華大學核研院院長張作義看來，這些成果的取得，意味著我國高溫氣冷堆示範工程建設在設備製造方面的技術難題已經基本得到解決。

　　成果的背後，是多年來，高溫氣冷堆項目參與各方的共同努力。畢竟，讓一項技術從實驗室走向工業化，正如張作義形容的，就是“爬雪山、過草地”。

　　一起“爬雪山、過草地”的，是一個産學研緊密結合的團隊。

　　2003年，由於資源優勢的高度互補，清華大學和中國核工業建設集團開始産學研合作，共同組建中核能源科技有限公司作為産業化平臺，啟動了高溫氣冷堆的産業化工作。

　　2006年，清華大學、中國核工業建設集團、中國華能集團聯合出資建設高溫氣冷堆示範工程，由此形成了完整的産業鏈。在這一體系中，清華大學核研院作為研發設計責任主體，負責技術研發、提供設計和技術支援；中核能源科技有限公司作為重大專項的工程實施主體，負責示範工程核島及其輔助系統的設計、採購、建造總承包；華能山東石島灣核電公司負責示範工程的投資運營。這一分工協作模式也得到了國家重大專項的認可和支援。

　　至於産學研結合，則幾乎體現在整個高溫氣冷堆工程的各個方面：從産業化體系的頂層設計，到工作責任的分工與協作，甚至到每一項關鍵設備研製的過程，都不是哪一方單打獨鬥的結果。

　　就拿主氦風機工程樣機的研製來説，清華大學核研院發揮技術優勢，負責總體技術並提供電磁軸承、負責整機調試及試驗；佳木斯電機公司負責電機；上海電氣鼓風機廠負責葉輪及整機總裝和試驗平臺；中核能源科技有限公司負責項目管理、監造和質保。項目各方緊密合作，促成了世界首臺套大功率電磁軸承主氦風機工程樣機的研製成功。

　　商業化推廣 把産品和服務賣出去

　　9月下旬，國際原子能機構第58屆大會在維也納召開，高溫氣冷堆在中國加入國際原子能機構30週年成就展上亮相，引起世界廣泛關注。

　　到了2017年，高溫氣冷堆真正建成並網發電，山東榮成石島灣或將聚焦世界的目光。

　　示範工程只是高溫氣冷堆技術産業化工作的起步。高溫氣冷堆重大專項總設計師、清華大學核研院院長張作義和整個産業化工作團隊在推進示範工程建設的同時，也在統籌謀劃具有自主智慧財産權的高溫氣冷堆面向國際、國內兩個市場的商業化推廣。

　　東南亞、中東地區甚至歐洲的眾多國家，包括國內的一些潛在用戶，都對高溫氣冷堆在核能發電、海水淡化、石油化工、煤化工等領域的應用有著濃厚興趣，相關的合作洽談正在開展。

　　目前，中國核工業建設集團和清華大學正在啟動60萬千瓦多模組高溫氣冷堆項目，廠址選擇、初步可行性研究等前期工作也已經在進行中。