在核能領域,清華大學核能與新能源技術研究院是我國高等教育系統規模最大的實體研究院和世界一流的核能技術研發基地。歷時30年自主研發的第四代核能系統——高溫氣冷堆,凝結著幾代清華人的心血,也飽含著清華人的無限熱盼。自主研發的不易,讓團隊常常聯想起老一輩核工業人“白手起家”研制“兩彈一艇”的偉大,也體會到我國自行設計、建造和運營管理的第一座30萬千瓦壓水堆核電廠研發的艱難。

領跑:3個“世界首座”中國造
世界上首座非能動自然循環的一體化殼式輕水堆——5MW低溫核供熱堆、世界上首座固有安全的第四代先進核能系統——10MW高溫氣冷實驗堆、世界上首座商用規模第四代先進核電站——高溫氣冷核電站示范工程,都是清華大學核研院先進核能技術創新團隊研發成功的。
正在山東榮成建設的高溫氣冷核電站示范工程為世界核能發展注入了一針“強心劑”。高溫堆重大專項技術總師、核研院院長張作義介紹:“清華團隊在王大中院士的帶領下,以提高核能的安全性為主要學術理念,走出了我國以固有安全為主要特征的先進核能技術,從跟跑、并跑到領跑世界的成功之路。”
張作義回想起研發之初。當時,美國、德國、日本等在高溫氣冷堆研發上遙遙領先,而我國只能“跟跑”。但在“863”計劃的支持下,清華大學秉持著“自強不息”的精神,歷經30多年兩代科學家的不懈奮斗,最終打造出了位居世界領先地位的先進核能系統。

示范:潛心攻關開辟新途徑
高溫氣冷堆核電站作為世界首座商業示范項目,研發過程中,清華核研院與國內核工業及裝備制造業有關企業協同攻關,突破了大量技術和工藝難題,成功研制2200多套世界首臺套設備。其中“球形燃料元件生產線”項目很具有代表性。
至2019年底,中核北方高溫堆球形燃料生產線已完成70多萬個燃料元件生產。張作義對此欣喜不已:“自2013年起,雙方共同協作,將清華大學研發的燃料元件規模化生產技術成果應用于中核北方生產線建設,設備從安裝調試到生產僅僅用了2年時間,正式生產不到半年就達到了設計產能,生產的燃料元件樣品經輻照檢驗,性能達到世界最優,這是個非常了不起的成就!”
這條生產線占地1.2萬平方米,是目前世界上規模最大的球形燃料元件工業生產線,同時是具有世界先進水平的、創新型的生產線。如今,這條生產線已經有不少國外業界參觀,成為名副其實的“世界首條”商業示范線。從過去學習引進國外技術,到如今國外來學習中國的技術,讓整個團隊感到非常自豪。
典范:凝結多方智慧創佳績
高溫氣冷堆核電站是我國產學研協同創新的典范。張作義說,“可以說,高溫堆技術的發展是清華大學核研院研發團隊與核工業共同奮戰、協同創新的成果,如果沒有產學研合作,高溫堆示范工程走不到今天。”
隨著高溫堆技術發展,核研院不斷探索、創新高校與企業之間深入協同機制。由清華大學牽頭,聯合華能集團、中國核工業建設集團、上海電氣集團等國內龍頭企業,共同組建由教育部認定的“先進核能技術協同創新中心”,在產業化道路上,實現了從“合同分包”到“緊密合作”再到“協同創新”的飛躍。“協同創新”機制很好的補充了我國大型企業缺少“核心技術”研發能力,對提高我國制造業的核心競爭力、持續發展力做出了很好的探索,并逐步形成了以清華核研院為技術研發牽頭單位、符合高溫氣冷堆特點、完整的研發和產業體系。利用自身人才及研發優勢,協同行業龍頭企業,核研院逐步成為具有國際影響力、具備“一流大學+國家實驗室+產業協同”主要特征的先進核能關鍵技術集成攻關大平臺,成為在高溫氣冷堆技術領域,解決國家“卡脖子”瓶頸問題、推動我國核能行業發展和產業升級的重要戰略支撐力量。
【集體簡介】
清華大學核能與新能源技術研究院,擁有四座核設施、兩個大型先進反應堆工程實驗室,以及若干個教育部重點實驗室、北京市重點實驗室等基礎設施。擁有一支梯隊合理、能打硬仗的高素質科研隊伍,其中院士3人、正高職稱58人、副高職稱200余人。團隊近10多年來累計共發表學術論文兩千余篇,其中被SCI檢索300多篇。申請發明專利 300多項,獲得授權200余項,形成技術秘密1200余項,研發出首臺套設備2200余臺,其中創新型設備660余臺。團隊的原創科研成果獲得了兩次國家科技進步一等獎,1次國家發明二等獎、1次國家科技進步三等獎、1次國家發明三等獎、4次國家教育部(教委)和科技進步一等獎以及70余次省部級科技進步獎。
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