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(yīng)用廣泛，是最有效的清潔能源。習(xí)近平總書(shū)記在核工業(yè)創(chuàng)建65周年時(shí)做出重要批示：“核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家安全的重要基石”。

從能源角度來(lái)說(shuō)，如何利用核能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的能源，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化以及低碳目標(biāo)，是核工業(yè)發(fā)展中的一大研究重點(diǎn)。在這樣的背景下，中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司作為國(guó)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(guó)家戰(zhàn)略核力量的核心和國(guó)家核能發(fā)展與核電建設(shè)的主力軍，近年來(lái)著眼于核電、核燃料循環(huán)、核技術(shù)應(yīng)用、核環(huán)保工程等領(lǐng)域的科研開(kāi)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(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中核集團(tuán))和清華大學(xué)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手成立的中核能源科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)中核能源)研發(fā)的球床模塊式高溫氣冷堆實(shí)現(xiàn)了這一設(shè)想。作為一種先進(jìn)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(jì)性好和用途廣泛等優(yōu)勢(shì)，能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

推動(dòng)高溫氣冷堆產(chǎn)業(yè)化 助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

“2030年碳達(dá)峰”“2060年碳中和”是我國(guó)重要戰(zhàn)略目標(biāo)，也是對(duì)世界做出的莊嚴(yán)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(biāo)達(dá)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(chǎng)外應(yīng)急，在環(huán)境相容性方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)，不僅具備替代中小火電廠(chǎng)老舊機(jī)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(guó)能源結(jié)構(gòu)變革中占有重要地位，尤其是綠氫將是未來(lái)氫能發(fā)展的主要方向，將迎來(lái)前所未有的戰(zhàn)略機(jī)遇期。目前以化石燃料重整為主的制氫方法，難以滿(mǎn)足后續(xù)氫氣制備高效、大規(guī)模、無(wú)碳排放的需求。核能制氫將核反應(yīng)堆與先進(jìn)制氫工藝耦合，可實(shí)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(lái)氫氣大規(guī)模供應(yīng)的重要解決方案。高溫氣冷堆高溫高壓的特點(diǎn)，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(jìn)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(xiàn)。按照該路線(xiàn)，目前改進(jìn)版60萬(wàn)千瓦高溫氣冷堆已完成標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，正在推進(jìn)相關(guān)項(xiàng)目落地，超臨界高溫氣冷堆發(fā)電技術(shù)研究正在進(jìn)行中，高溫氣冷堆在高溫工藝熱應(yīng)用、熱電聯(lián)供、內(nèi)陸廠(chǎng)址、火電原址復(fù)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(kāi)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(guó)家重大戰(zhàn)略需求，由清華大學(xué)自主研發(fā)的、我國(guó)擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第四代先進(jìn)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(yīng)用領(lǐng)域廣等特點(diǎn)，是十六個(gè)國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)之一。通過(guò)國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)示范工程建設(shè)實(shí)施，我國(guó)實(shí)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(guó)在核能行業(yè)已經(jīng)處于世界先進(jìn)行列。

對(duì)于科技型企業(yè)來(lái)說(shuō)，除了攻克研發(fā)難題，另一個(gè)需要突破的便是成果轉(zhuǎn)化，這是科技創(chuàng)新過(guò)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(gè)主要階段。

中核能源自2003年成立以來(lái)，充分發(fā)揮高溫氣冷堆重大專(zhuān)項(xiàng)的工程實(shí)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(jià)值，聯(lián)合清華大學(xué)核研院，有效整合從基礎(chǔ)研發(fā)到工程設(shè)計(jì)、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(shì)，經(jīng)過(guò)十七年的不懈努力，實(shí)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(duì)的大量工程難題和關(guān)鍵核心技術(shù)，示范工程15181臺(tái)套核島設(shè)備中有2201臺(tái)是首臺(tái)套設(shè)備，660臺(tái)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(tái)螺旋管式蒸汽發(fā)生器和電磁軸承主氦風(fēng)機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備，示范工程總體國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到93.4%。

2021年9月12日9時(shí)35分，世界首座模塊式高溫氣冷堆核電站示范工程1號(hào)反應(yīng)堆達(dá)到臨界狀態(tài)，機(jī)組正式開(kāi)啟帶核功率運(yùn)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(jìn)展，向著年內(nèi)并網(wǎng)發(fā)電目標(biāo)再度邁進(jìn)。示范工程的建成標(biāo)志著我國(guó)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(hào)反應(yīng)堆首次臨界圓滿(mǎn)成功

通過(guò)重大專(zhuān)項(xiàng)的實(shí)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(yùn)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(duì)伍，建成了數(shù)據(jù)一體化三維設(shè)計(jì)平臺(tái)、EPC數(shù)據(jù)集成高溫堆工程項(xiàng)目管理平臺(tái)、模塊化設(shè)計(jì)與建造平臺(tái)，公司還擁有高溫氣冷堆技術(shù)相關(guān)授權(quán)專(zhuān)利137項(xiàng)，其中發(fā)明專(zhuān)利106項(xiàng)，登記軟件著作權(quán)33項(xiàng)，初步形成了高溫氣冷堆技術(shù)領(lǐng)域知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系。

創(chuàng)建產(chǎn)學(xué)研新模式 樹(shù)立校企合作典范

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

高溫氣冷堆示范工程第一臺(tái)蒸汽發(fā)生器吊裝

中核能源是中核集團(tuán)與清華大學(xué)全面戰(zhàn)略合作的重要紐帶，是將高溫氣冷堆技術(shù)進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化的平臺(tái)，為處理好產(chǎn)學(xué)研合作各方關(guān)系，中核能源堅(jiān)持“雙輪驅(qū)動(dòng)”，大膽探索科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化的體制機(jī)制創(chuàng)新，建立了一套在黨的領(lǐng)導(dǎo)下創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈深度融合的產(chǎn)學(xué)研合作五大機(jī)制，即是以黨的領(lǐng)導(dǎo)為核心的合作治理機(jī)制、以市場(chǎng)準(zhǔn)則為核心的產(chǎn)權(quán)轉(zhuǎn)移機(jī)制、以技術(shù)優(yōu)勢(shì)為導(dǎo)向的產(chǎn)業(yè)分工機(jī)制、以關(guān)鍵任務(wù)為抓手的聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制、以彼此尊重為前提的文化融合機(jī)制等五大協(xié)作機(jī)制，其成果是形成了以清華大學(xué)核研院為主進(jìn)行基礎(chǔ)性和原理性研究、以中核能源為主進(jìn)行后續(xù)的工程化研究和應(yīng)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(yīng)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(jī)制在高溫氣冷堆示范工程建設(shè)過(guò)程中推動(dòng)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(shí)12分，我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)，世界首座高溫氣冷堆核電站示范工程2號(hào)反應(yīng)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(hào)反應(yīng)堆于9月12日成功臨界后取得的又一重大進(jìn)展，標(biāo)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(biāo)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(shí)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(tuán)和清華大學(xué)校企合作的橋梁紐帶作用，與各合作方并肩作戰(zhàn)，堅(jiān)決貫徹落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記系列重要指示批示精神，立足“三新一高”發(fā)展要求，瞄準(zhǔn)國(guó)家科技創(chuàng)新重大戰(zhàn)略需求，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供高溫氣冷堆核能綜合利用解決方案。