高温气冷堆，从蓝图变为现实（科技视点·勇当高水平科技自立自强排头兵）(2)

　　对于实验堆来说，能够短期运行并验证技术可行性即可，但是商业规模的高温气冷堆示范电站必须实现长期稳定可靠运行，同时要考虑维护检修、在役检查、经济性等因素。重大专项设置了89个科研课题。在清华核研院院长、高温气冷堆重大专项总设计师张作义带领下，一场漫长的技术攻坚战就此展开。

　　高温气冷堆核岛1.5万多台套设备中有2200台套为首台套，世界首创型设备超过660台，设备国产化率达到93.4%

　　项目开展之初，摆在团队面前的首先是技术路线问题。高温气冷堆团队谨慎地在创新与技术可行性之间作出平衡。“比如，为什么不直接用氦气来更高效地推动汽轮发电机发电？从热力学循环上来说是理想的，但我们觉得一定要考虑工业上的可行性。”李富说。

　　董玉杰回忆：“通过反复比较取舍，我们最终采取了单区圆柱状堆芯的两模块方案，原来的方案虽可实现更大的单堆功率，但研发周期长、不确定性高。现在回过头来看，该技术方案的选择非常关键，它可以通过标准化模块来建设更大的商业电站。”

　　“核能系统研发很复杂，需要有系统工程的思维。”董玉杰举例，比如，在提出初步总体方案后，还要分成各个分系统，逐步落实每个系统和设备的工程可实施性。遇到大的矛盾，还要回过头来重新迭代循环。直到各个分系统的方案、设备、关键技术都得到落实，才能最终确定总体方案。

　　李富介绍：“虽然我们有实验堆作基础，但是设备一放大，所有的设计、验证和运行特性研究，基本上要重新来过。”

　　绘制各个系统、设备的图纸，按照设备图纸生产样机；逐项技术验证，“背对背”计算分析；“一比一”工程实验，模拟反应堆实际运行的环境……“如果发现设备上的任何缺陷和不足，我们就要进行修改、完善设计，直到满足要求。”董玉杰说。

　　“高温气冷堆从技术、产品、设备制造、材料上都是创新的，我们的研发与生产基本上同步开展。”中核能源副总经理、总工程师石琦举例，蒸汽发生器被称为“核电之肺”，是高温气冷堆最关键的设备之一。蒸汽发生器换热单元采用五层螺旋盘管，每根管子展开长度是60米，整个螺旋盘管高10米。这样复杂的换热单元，1台蒸汽发生器里就有19个。

　　为此，清华核研院、中核能源等10多家单位参与，经过两年多攻关，最终建成了国际首个核级螺旋盘管和换热单元生产线。

　　“作为全球首创的设计，我们没有可参考的制造和装配工艺。”石琦说，在高温气冷堆攻关过程中，国内多家高校院所、国有企业、民营企业共同参与，研发、生产、参数调优、工艺迭代几乎同步进行。

　　项目团队还完成了模块式高温气冷堆反应堆压力容器、控制棒和吸收球系统、燃料装卸系统等多个首台套设备研制。高温气冷堆核岛1.5万多台套设备中有2200台套为首台套，世界首创型设备超过660台，设备国产化率达到93.4%。

　　着力构建产学研深度融合的创新网络生态体系，形成攻关合力

　　解决高温气冷堆技术难题，需要各行业、全产业链共同参与，着力构建产学研深度融合的创新网络生态体系，形成攻关合力。“在这个组织体系里，大家不是简单的‘合同—制造’关系，而是组成一个个创新联合体，紧密耦合、协同攻关。”石琦说。

　　高温气冷堆攻关过程中，中核集团和清华大学是最早开展产学研协作的两家单位，中核能源就是在这样的背景下成立的。

　　攻关过程中，清华核研院聚焦原始创新、关键设备设计，中核能源负责工程设计、工程总包。双方共同成立了联合设计机构，还针对多个关键技术及设备成立了设计采购一体化攻关组。