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      王大中和三個核反應堆

      2022-03-21 22:38:52惠之
      莫愁·時代人物 2022年3期
      關(guān)鍵詞:核能反應堆供熱

      惠之

      王大中

      2022年1月4日,全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站——山東石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程首次并網(wǎng)發(fā)電,這是全球首個并網(wǎng)發(fā)電的第四代高溫氣冷堆核電項目,標志著我國成為世界少數(shù)幾個掌握第四代核能技術(shù)的國家之一。作為我國著名的核反應堆工程與核安全專家,中國科學院院士王大中為之傾注了大量心血。

      在清華核研院,一直流傳著一段關(guān)于“23歲半傳奇”的故事。

      1956年,著眼于國家對原子能人才的迫切需求,學校成立了工程物理系,來自河北昌黎的王大中成為該系的首批學生。 兩年后,23歲的王大中畢業(yè)留校。當時清華大學提出自行設(shè)計建造2000千瓦屏蔽試驗反應堆,上百人的團隊平均年齡為23歲半,作為骨干成員的王大中投身到屏蔽式核反應堆的建設(shè)中。經(jīng)過整整六年的努力,這個23歲半的團隊終于建成了我國第一個自主設(shè)計的零功率反應堆和屏蔽試驗反應堆?!爱敃r遇到了很多困難,但也充分鍛煉了我們知難而進、艱苦奮斗的精神。”回憶起那段艱苦歲月時,王大中更愿意將它稱為一次“建堆建人”的歷練過程。

      當年,從北京市區(qū)前往科研場地要一天的時間,王大中和同事們都把家安在了基地附近的山腳下。從反應堆物理設(shè)計,到反應堆熱工水力學設(shè)計與實驗,再到零功率反應堆物理實驗,從系統(tǒng)調(diào)試到反應堆一次啟動運行成功,王大中全程參與,在理論與實踐結(jié)合的奮斗中,逐漸成長為具有工程實踐經(jīng)驗和戰(zhàn)略思維的領(lǐng)頭人。

      1980年秋,王大中獲得德國洪堡獎學金資助,赴聯(lián)邦德國于利希核研究中心進修。那里是世界著名的核能研究基地,王大中師從球床高溫氣冷堆創(chuàng)始人蘇爾登教授。那時美國三里島核電站事故剛發(fā)生不久,全世界的人們十分恐懼核輻射。王大中認為提高核反應堆內(nèi)在安全性應該是一個值得研究的新領(lǐng)域,因此選擇了“模塊式中小型高溫氣冷堆的設(shè)計和研究”。

      彼時,模塊式高溫堆還只是德國科學家剛剛提出的一個概念,其核心是要使反應堆具有“固有安全性”,從根本上杜絕堆芯熔毀的發(fā)生。要將概念變?yōu)楝F(xiàn)實,困難重重。王大中日夜攻關(guān),創(chuàng)造性提出“雙區(qū)球床堆”方案,在堆芯中央構(gòu)建一個石墨球區(qū),以降低堆芯熱點溫度,從而在保持模塊式高溫堆優(yōu)異安全性能前提下,大幅提升單堆設(shè)計功率。僅用五個月時間,王大中就完成了環(huán)形堆的初步概念設(shè)計。當他將這一方案和驗算結(jié)果交給蘇爾登教授時,這位“球形堆之父”驚喜萬分地說:“過去認為單堆功率提高10%就很不容易了,現(xiàn)在你的設(shè)計方案可實現(xiàn)大幅度提高,這是很了不起的,這種環(huán)形堆應該申請專利?!?/p>

      王大中以此工作為基礎(chǔ)完成的博士論文,以“全優(yōu)”成績通過論文答辯,僅用一年多時間就獲得亞琛工業(yè)大學自然科學博士學位,被當?shù)貓蠹堅u價為“中國人創(chuàng)造的一個奇跡”。 緊接著,王大中設(shè)計發(fā)明了“一種在嚴重事故下具有安全自穩(wěn)定性的球床核反應堆”,先后通過聯(lián)邦德國、美國和日本的專利審批。

      兩年多后,王大中回國,不久被任命為清華大學核能研究所副所長。那段時間是核能科研低潮期,面對困難,王大中保持清醒,經(jīng)過對我國能源含量、需求和國際核科技發(fā)展趨勢的調(diào)研分析,果斷地開始了低溫核供熱堆的研究開發(fā)。低溫核供熱堆是利用核裂變能產(chǎn)生的熱量對城市和企業(yè)進行集中供熱,是核能和平利用的一個新途徑。這種“反應堆”是世界上剛開始發(fā)展的一種先進、安全而清潔的新能源,具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益。它的安全性好、投資少、供熱成本低、建造周期短,可節(jié)省煤炭,不污染環(huán)境,在我國北方城市集中供熱方面有廣闊的應用前景?!坝職饩褪且矣趪L試,敢于選擇科技領(lǐng)域的無人區(qū)?!蓖醮笾姓f。

      1985年,王大中擔任核能研究所所長。這時,低溫核供熱堆研究被列為國家“七五”計劃重點攻關(guān)項目,擬在核能所建成一座5兆瓦的試驗堆,同時開展大型20萬千瓦低溫核供熱堆的設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研究。

      第二年3月,王大中主持設(shè)計的我國第一座5兆瓦低溫核供熱試驗反應堆在核能所開工興建。經(jīng)過三年多建設(shè),該反應堆完成了安裝和調(diào)試,并進行了核燃料裝料。1989年11月11日上午10時,王大中激動地宣布:“5兆瓦低溫核供熱堆首次臨界運行成功!”全場沸騰。這是世界上第一座投入運行的具有固有安全性的、一體化全功率自然循環(huán)殼式核供熱堆,也是世界上第一座使用新型水力驅(qū)動控制棒的反應堆,使中國在低溫核供熱這一領(lǐng)域跨入了世界先進行列。

      王大中(左一)

      “在目標定位上要‘跳起來摘果子’,如果目標過高或過低,只能無功而返或達不到預期成果;‘跳起來摘得著’才是適度的高標準。設(shè)法使自己跳得高一些,這樣才能實現(xiàn)勇于創(chuàng)新與務(wù)實求真的結(jié)合?!蓖醮笾羞@樣總結(jié)項目經(jīng)驗。

      在國家“863計劃”支持下,王大中帶領(lǐng)團隊開始了10兆瓦模塊式高溫氣冷堆研發(fā)。該項目于2003年并網(wǎng)發(fā)電,在國際上引起強烈反響。10兆瓦高溫氣冷堆突破數(shù)十項核心關(guān)鍵技術(shù),其中15項達到國際先進水平。

      幾十年的核能科研生涯,王大中及其團隊建了三個核反應堆。從20世紀60年代新中國首座自行設(shè)計與建造的屏蔽試驗反應堆,到20世紀90年代一體化自然循環(huán)核供熱堆,再到新世紀模塊式球床高溫氣冷堆,這三個堆極大推動了我國核能科技的發(fā)展。

      如今,新一代的清華核能人也已成長起來,王大中的弟子張作義接捧,被任命為山東石島灣高溫氣冷堆核電站重大專項總設(shè)計師。盡管如此,王大中仍每天堅持上班,處處關(guān)心著中國核電事業(yè)的發(fā)展。

      圖片由本文作者提供

      編輯 曹宏萍 2718286610@qq.com

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