發(fā)電、海水淡化、城市供熱、提供高溫蒸汽……在工業(yè)生產(chǎn)中核能應用廣泛，是最有效的清潔能源。習近平總書記在核工業(yè)創(chuàng)建65周年時做出重要批示：“核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國家安全的重要基石”。

從能源角度來說，如何利用核能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的能源，實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化以及低碳目標，是核工業(yè)發(fā)展中的一大研究重點。在這樣的背景下，中國核工業(yè)集團有限公司作為國家核科技工業(yè)的主體，擁有完整的核科技工業(yè)體系，是國家戰(zhàn)略核力量的核心和國家核能發(fā)展與核電建設(shè)的主力軍，近年來著眼于核電、核燃料循環(huán)、核技術(shù)應用、核環(huán)保工程等領(lǐng)域的科研開發(fā)。

那么，能否利用核作為新能源，使其既能發(fā)電又能發(fā)熱?中國核工業(yè)集團有限公司(以下簡稱中核集團)和清華大學強強聯(lián)手成立的中核能源科技有限公司(以下簡稱中核能源)研發(fā)的球床模塊式高溫氣冷堆實現(xiàn)了這一設(shè)想。作為一種先進第四代核電堆型技術(shù)，高溫氣冷堆具有安全性好、效率高、經(jīng)濟性好和用途廣泛等優(yōu)勢，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源，實現(xiàn)經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

推動高溫氣冷堆產(chǎn)業(yè)化 助力“雙碳”目標實現(xiàn)

“2030年碳達峰”“2060年碳中和”是我國重要戰(zhàn)略目標，也是對世界做出的莊嚴承諾。高溫氣冷堆作為一種清潔安全高效的能源技術(shù)，為“雙碳”目標達成提供了一條重要的技術(shù)選擇。

高溫氣冷堆具有固有安全性、出口溫度高、多用途靈活組合等特性，技術(shù)上可以取消場外應急，在環(huán)境相容性方面具有巨大的優(yōu)勢，不僅具備替代中小火電廠老舊機組的可能性，而且還具有熱電聯(lián)供等多功能綜合利用的發(fā)展前景。

氫能將在我國能源結(jié)構(gòu)變革中占有重要地位，尤其是綠氫將是未來氫能發(fā)展的主要方向，將迎來前所未有的戰(zhàn)略機遇期。目前以化石燃料重整為主的制氫方法，難以滿足后續(xù)氫氣制備高效、大規(guī)模、無碳排放的需求。核能制氫將核反應堆與先進制氫工藝耦合，可實現(xiàn)大規(guī)模、持續(xù)、穩(wěn)定制取“綠氫”，這與工業(yè)用氫需要十分匹配，是未來氫氣大規(guī)模供應的重要解決方案。高溫氣冷堆高溫高壓的特點，與大規(guī)模制氫工藝十分匹配，是最適合發(fā)展核能制氫的堆型。

因此，中核能源制定了“翻版改進型高溫堆”“超臨界版高溫堆”“制氫版超高溫堆”的高溫氣冷堆型譜化技術(shù)發(fā)展路線。按照該路線，目前改進版60萬千瓦高溫氣冷堆已完成標準設(shè)計，正在推進相關(guān)項目落地，超臨界高溫氣冷堆發(fā)電技術(shù)研究正在進行中，高溫氣冷堆在高溫工藝熱應用、熱電聯(lián)供、內(nèi)陸廠址、火電原址復用、核能制氫等領(lǐng)域的一體化綜合利用等研究工作也在有序開展。

從樣品到產(chǎn)品轉(zhuǎn)化 世界首座高溫氣冷堆示范工程成功臨界

球床模塊式高溫氣冷堆是面向國家重大戰(zhàn)略需求，由清華大學自主研發(fā)的、我國擁有完全知識產(chǎn)權(quán)的第四代先進核能技術(shù)，具有固有安全性及發(fā)電效率高、可多模塊靈活組合、應用領(lǐng)域廣等特點，是十六個國家科技重大專項之一。通過國家科技重大專項示范工程建設(shè)實施，我國實現(xiàn)了在核能領(lǐng)域從跟跑到并跑到領(lǐng)跑的重大跨越，使我國在核能行業(yè)已經(jīng)處于世界先進行列。

對于科技型企業(yè)來說，除了攻克研發(fā)難題，另一個需要突破的便是成果轉(zhuǎn)化，這是科技創(chuàng)新過程中兩塊最難啃的“硬骨頭”之一，要經(jīng)歷樣品、產(chǎn)品到商品三個主要階段。

中核能源自2003年成立以來，充分發(fā)揮高溫氣冷堆重大專項的工程實施主體和高溫氣冷堆技術(shù)企業(yè)創(chuàng)新主體的作用和價值，聯(lián)合清華大學核研院，有效整合從基礎(chǔ)研發(fā)到工程設(shè)計、產(chǎn)品制造、建筑安裝等全產(chǎn)業(yè)鏈各方力量，集聚全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新要素優(yōu)勢，經(jīng)過十七年的不懈努力，實現(xiàn)了高溫氣冷堆技術(shù)系統(tǒng)放大，攻克了示范工程首堆面對的大量工程難題和關(guān)鍵核心技術(shù)，示范工程15181臺套核島設(shè)備中有2201臺是首臺套設(shè)備，660臺系全球首創(chuàng)，其中包括了世界最大最重的壓力容器、全球首臺螺旋管式蒸汽發(fā)生器和電磁軸承主氦風機等關(guān)鍵設(shè)備，示范工程總體國產(chǎn)化率達到93.4%。

2021年9月12日9時35分，世界首座模塊式高溫氣冷堆核電站示范工程1號反應堆達到臨界狀態(tài)，機組正式開啟帶核功率運行，這是示范工程繼今年完成雙堆冷試、雙堆熱試、首次裝料后取得的又一重大進展，向著年內(nèi)并網(wǎng)發(fā)電目標再度邁進。示范工程的建成標志著我國在第四代核能系統(tǒng)技術(shù)中已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。

高溫氣冷堆示范工程1號反應堆首次臨界圓滿成功

通過重大專項的實施和示范工程的建設(shè)，中核能源掌握了高溫氣冷堆的工程化及系統(tǒng)集成、產(chǎn)業(yè)配套、建造與運行領(lǐng)域的核心技術(shù)，培養(yǎng)了一批掌握高溫氣冷堆第一手技術(shù)、資料與數(shù)據(jù)的優(yōu)秀人才隊伍，建成了數(shù)據(jù)一體化三維設(shè)計平臺、EPC數(shù)據(jù)集成高溫堆工程項目管理平臺、模塊化設(shè)計與建造平臺，公司還擁有高溫氣冷堆技術(shù)相關(guān)授權(quán)專利137項，其中發(fā)明專利106項，登記軟件著作權(quán)33項，初步形成了高溫氣冷堆技術(shù)領(lǐng)域知識產(chǎn)權(quán)保護體系。

創(chuàng)建產(chǎn)學研新模式 樹立校企合作典范

《國家科學和技術(shù)中長期發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》提出，我國要建設(shè)以市場為導向、以企業(yè)為主體、產(chǎn)學研結(jié)合的自主創(chuàng)新體系。高溫氣冷堆作為我國領(lǐng)跑世界的第四代核電技術(shù)，具有極強的代表性。中核能源也是我國在戰(zhàn)略高科技領(lǐng)域以企業(yè)為主體、校企合作產(chǎn)學研結(jié)合的一個典型代表。

高溫氣冷堆示范工程第一臺蒸汽發(fā)生器吊裝

中核能源是中核集團與清華大學全面戰(zhàn)略合作的重要紐帶，是將高溫氣冷堆技術(shù)進行成果轉(zhuǎn)化的平臺，為處理好產(chǎn)學研合作各方關(guān)系，中核能源堅持“雙輪驅(qū)動”，大膽探索科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化的體制機制創(chuàng)新，建立了一套在黨的領(lǐng)導下創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈深度融合的產(chǎn)學研合作五大機制，即是以黨的領(lǐng)導為核心的合作治理機制、以市場準則為核心的產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)移機制、以技術(shù)優(yōu)勢為導向的產(chǎn)業(yè)分工機制、以關(guān)鍵任務為抓手的聯(lián)合攻關(guān)機制、以彼此尊重為前提的文化融合機制等五大協(xié)作機制，其成果是形成了以清華大學核研院為主進行基礎(chǔ)性和原理性研究、以中核能源為主進行后續(xù)的工程化研究和應用推廣的分工模式和技術(shù)轉(zhuǎn)移合作模式，建立結(jié)合基礎(chǔ)研究、應用研究、工程化研究到產(chǎn)業(yè)化推廣的核能科技成果轉(zhuǎn)化鏈。這一合作機制在高溫氣冷堆示范工程建設(shè)過程中推動技術(shù)創(chuàng)新和工程建設(shè)起到了巨大的作用。

11月11日凌晨1時12分，我國擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的國家科技重大專項，世界首座高溫氣冷堆核電站示范工程2號反應堆完成空氣氣氛下首次臨界。這是示范工程繼今年完成雙堆冷試、雙堆熱試、首次裝料、1號反應堆于9月12日成功臨界后取得的又一重大進展，標志著示范工程順利完成雙堆臨界，向?qū)崿F(xiàn)年內(nèi)并網(wǎng)發(fā)電目標發(fā)起最后總攻!

作為高溫氣冷堆核電站示范工程建設(shè)的重要參與者、示范工程實施主體及核島EPC總承包商，中核能源將持續(xù)發(fā)揮中核集團和清華大學校企合作的橋梁紐帶作用，與各合作方并肩作戰(zhàn)，堅決貫徹落實習近平總書記系列重要指示批示精神，立足“三新一高”發(fā)展要求，瞄準國家科技創(chuàng)新重大戰(zhàn)略需求，為實現(xiàn)“雙碳”目標提供高溫氣冷堆核能綜合利用解決方案。