王大中,1935年出生于河北省昌黎县。中国科学院院士,国际著名核能科学家、教育家。历任清华大学核能所研究室主任、所长,核研院院长、总工程师,清华大学校长等职务。主持研究、设计、建造、运行成功世界上第一座5兆瓦壳式一体化低温核供热堆;主持研发建成了世界第一座具有固有安全特征的10兆瓦模块式球床高温气冷实验堆,并积极推动以上两种先进反应堆技术的应用,走出了我国以固有安全为主要特征的先进核能技术从跟跑、并跑到领跑世界的成功之路。
“科研工作是一项崇高的事业,值得一辈子去追求和奋斗。但是科研如登山,过程往往充满着困难、挫折和风险。我个人体会,克服这种困难需要有悟性、勇气和韧性。”
——王大中
王大中清华大学供图
光明日报记者 詹媛
面容清癯、精神矍铄,这是86岁的王大中院士给人的第一印象。对于国家最高科学技术奖这项“沉甸甸的荣誉”,王大中自谦说:“它属于集体,属于知难而进、众志成城的清华大学核能团队,也属于所有爱国奉献、努力拼搏的科技工作者。”
在他心中,科技创新就是我们最主要的爱国方式。他相信只要我们每个人都坚定信心,勇敢向前,我们的国家就会有无限光明的未来。
这份对祖国的热爱,让王大中绝对不愿看到他国曾出现过的核事故在自己的祖国发生。为此,他选择了“固有安全”这条极为难走的先进核能利用技术路线。从关键技术攻关到实验堆,再到示范工程建设,王大中带领团队破解了世界难题,让中国掌握了不会发生类似美国三哩岛、日本福岛这类核事故的先进核能技术,走出自主创新从零到领先世界之路,实现了我国先进核能技术的跨越发展。
王大中(中)工作照清华大学供图
“他的远见让人觉得有点近乎神奇”
“他的远见让人觉得有点近乎神奇。”谈到导师王大中,清华大学核研院院长张作义说。
在国家需要核能时,王大中毅然选择了核反应堆专业;在核能发展陷入低谷时,他坚持初心不言放弃;在卓有远见地认定了“固有安全”的学术目标后,他持之以恒,数次在世界核能陷入低谷时,为我国安全核电确定了正确的技术路线,最终在全球首次实现“固有安全”。
张作义介绍,“固有安全”由美国著名核科学家泰勒提出——要使公众接受核能,反应堆安全必须是“固有的”,即“任何情况下不会出现堆芯熔毁”,不会发生三哩岛、切尔诺贝利那样的核事故。各国科学家曾就此发表了大量文章,但纸上谈兵容易,真刀真枪很难。
20世纪80年代苏联切尔诺贝利核电事故,让核能发展又一次陷入低潮。王大中从我国长期能源战略角度出发,坚持核反应堆固有安全性的理念,开展高温气冷堆的研发以及实验和示范工程建设。他颇有远见地做出了3个重大战略性选择:一是模块式球床高温气冷堆堆型;二是从小规模实验堆到全尺寸工业示范电站的发展路线;三是在核心关键技术上坚持自主创新的原则。从此明确了我国高温气冷堆未来30年的技术发展路线。
改革开放之初,面对德、美、日在高温气冷堆领域遥遥领先,而我国基础薄、投入少,又缺少人才和经验的巨大差距,王大中没有丝毫退意。2000年,王大中主持建成10兆瓦高温气冷实验堆,这是世界首座模块式球床高温气冷实验堆。2004年9月,国际原子能机构组织24个国家60余位科学家见证了“不插入控制棒下反应堆丧失冷却”的安全实验。2005年7月,在10兆瓦高温堆上,成功完成了泰勒1956年设想的、抽出所有控制棒且叠加不紧急停堆的实验。这是世界上迄今仅有的在实际反应堆上进行的此类安全验证实验,成功地验证了高温堆的固有安全性。
2004年美国《Wired》杂志称其为“不会熔毁的反应堆”,达到了当今世界核能安全的最高水平。2011年日本福岛核事故后,10兆瓦高温气冷堆被《纽约时报》评价为具有革命性的反应堆,即使在福岛那样的灾害条件下,反应堆也是安全的,不会发生灾难性后果。
“跳起来摘果子”
王大中常用“跳起来摘果子”这个比喻引领大家坚持自主创新——科研就像摘果子,如果目标伸手可及,有果子也早让人摘走了;如果眼光太高,跳多少次也够不着,只能无功而返。“跳起来摘得着”才是适度的高标准。
在实现固有安全反应堆的攻坚之路上,王大中带领他的研发团队,凭借“一张蓝图绘到底,一股韧劲干到底”的精神,走出了中国自主研发建设先进核能系统的创新之路。
10兆瓦高温气冷堆建成后,王大中又推进单一模块反应堆功率放大25倍、世界首座工业规模的模块式高温气冷堆核电站的建设,其工程规模相当于我国首座秦山30万千瓦核电机组。
这个示范工程的研发建设,使得我国系统掌握了商用模块化球床高温气冷堆技术,形成了完整的中国品牌高温气冷堆型号设计技术和设计能力。
在王大中的带领下,我国攻克了全陶瓷型高性能球形燃料元件批量制备等世界难题,建设了世界目前唯一一条工业规模的球形燃料元件生产线,完成示范电站首炉堆芯70万个燃料球的生产。
美国核学会前主席、麻省理工学院卡达克教授参观了正在建设的高温气冷堆示范工程后,说:“中国毫无疑问是全球高温气冷堆的领跑者,而且在未来很长一段时间,中国将继续引领世界。”
与此对应的是,三哩岛事故后,美国等西方国家由于无法跨过巨大的技术、工程与核安全审查门槛,没有建成一座创新型的工业化反应堆。在王大中的带领下,中国人在这一领域最终走到世界前列。
“大团队”攻关“建堆育人”
“总是感觉特别温暖,被关心着。”在王奕眼中,父亲王大中是一个好爸爸。作为开明有趣的父亲,他教女儿骑自行车,冬天在清华荷花池教女儿溜冰,还带着女儿做各式各样新颖的贺年卡。“爸爸带着我,鼓励我勇于去尝试新鲜事物。”王奕说。
王大中对团队成员也是如此要求。他带出了能够承担理论研究和重大工程项目、充满活力的创新团队。曾任校长的他还为清华大学创建世界一流大学作出很大贡献。
“王大中同志大力倡导集智攻关、团结协作,引领核研院形成了另一个‘大’的特色——‘大团队’攻关。”清华大学核研院党委书记唐亚平说,王大中坚持“建堆育人”,在重大决策中发挥引领示范作用,而且言传身教、悉心指导。
清华大学核研院副院长石磊至今还记得王大中批改的博士论文。“我的博士论文满篇都是王老师亲自修改的痕迹。他当时还是清华大学校长,工作非常繁忙,还找我一章一节、一段一句仔细讨论。”石磊说,王大中不仅就论文整体的逻辑框架、论述分析给出了具体的修改意见,而且小到文字标点、图标符号的错误,都一一指出。
“很多年里,我们时常可以看到他朴实的身影和著名的不会丢的二八自行车。”1994年被任命为清华大学校长的王大中,骑着旧自行车穿行在清华大学校园的故事,至今为清华学子津津乐道。
“九秋风露越窑开,夺得千峰翠色来。”今天,王大中仍然引领着团队勾画着原子能事业的宏伟画卷。回顾自己的科研人生,王大中说:“悟性指的是分析问题的能力,提升悟性有时候需要靠想象、靠直觉的判断。勇气就是要敢于尝试,敢于选择科技领域的无人区。韧性就是在遇到了挫折的时候,要有坚韧不拔、百折不挠的劲头。”正是凭借着悟性、勇气和韧性,王大中走出了中国自主研发建设先进核能系统的创新之路。
《光明日报》( 2021年11月04日09版)
来源: 光明网-《光明日报》
编者按
党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央高度重视科技创新,提出必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略。高校作为国家创新体系的重要组成部分,立足“两个大局”,坚持“四个面向”,取得了一批具有标志性意义的重大科技成果,为促进经济社会发展和实现高水平科技自立自强提供了重要支撑。即日起,本报推出“科技创新 教育力量·高校科技创新成果巡礼”专栏,展示高校科技创新成果,讲述其背后的故事。
■科技创新 教育力量·高校科技创新成果巡礼
2023年12月6日,位于山东威海的石岛湾高温气冷堆核电站示范工程完成168小时连续运行考验,正式投入商业运行,这标志着我国已经系统掌握了高温气冷堆商用关键核心技术,形成了完整的自主知识产权,在全球先进核能技术竞争中“杀出重围”。
“核能是‘大国重器’,代表国家工业的实力。我们推进的不是一般的商业化工程,而是共担国家使命,服务国家发展战略。”清华大学核能与新能源技术研究院院长张作义说。
高温气冷堆技术最早可追溯到核能领域著名学者、清华老校长王大中院士在20世纪80年代提出的构想。1979年,美国三哩岛核电站发生事故,在其影响下世界核能事业陷入低谷。彼时,王大中意识到,安全性是核能发展的生命线,因而坚定地选择了“固有安全”(指反应堆在运行参数偏离正常时,能够依靠自然物理规律趋向安全状态的性能)这条极为难走的核能利用技术路线,并带领团队于本世纪初研发建成了世界上第一座具有固有安全特征的模块式10兆瓦高温气冷实验堆。
石岛湾高温气冷堆示范工程正是在清华上述实验堆的基础上建成的。20多年来,在国家科技重大专项支持下,清华大学团队先是将设想变成图纸,而后把图纸变成样机,经过重重考验再到工厂制造,最后改进安装到石岛湾施工现场。
“整个电站核岛设备共研制1.5万余台(套),反应堆的主要设备,包括主氦风机、蒸汽发生器、压力容器,有一系列‘从0到1’的核心关键技术突破。”回忆起20余年来团队经历的艰辛,张作义感慨良多。
这条通往科学之巅的崎岖小径,会聚了一批不畏劳苦的志同者。
过去10年里,团队成员吴莘馨全身心投入研制被称为“核电之肺”的蒸汽发生器,这也是高温气冷堆最关键的设备之一。
“高温气冷堆蒸汽发生器的工作环境决定了它的选材特殊,结构必须紧凑。而作为全球首创的设计,没有可参考的制造和装配工艺,即便有设计图,也没人担保能做出来。”吴莘馨记不清中间推翻重来了多少次,才最终敲定了组件式、立式中盘管结构的直流蒸汽发生器设计方案。
而为了把图纸变成真正的设备,她和团队反复试验。经过一年多的奋战,团队自主研制了换热组件专用工具,开创性开发了一整套螺旋盘管套装工艺技术,突破了制造瓶颈,为蒸汽发生器工业化批量生产奠定了坚实基础。
“我们的初心一直是做世界上最先进的核能技术,通过自身努力取得核安全上的成功。”在张作义眼里,这座在清华10兆瓦高温气冷实验堆基础上建成的核电站,早已不单是一个示范工程,不再是基础科研、纸上论文和原理实验,而是中国核能技术自主创新的又一标志。
“走遍千山万水,说尽千言万语,历尽千辛万苦”,张作义如此总结这20多年的工作。在他看来,重大工程尤其是核能系统领域的突破,一定是多方协作、精诚合作的结果。
2006年,清华大学作为唯一牵头实施国家科技重大专项的高等院校和技术研发主体,携手中国华能集团、中核集团等几百家研究单位、工厂企业进行联合攻关。为了落实厂址,张作义和团队从南到北几乎摸遍了可能建设高温堆的地方。为确保关键设备能按进度和质量完成,他们奔赴全国各地,贴近生产一线。目的就是为了做到对国内设备研究和加工制造了如指掌,对合作方遇到的技术和合作困难能及时提出解决之法。
“经过几十年的奋斗,几代人的奋斗,在核能这个领域,我们已经跟世界的先进水平并驾齐驱。同时,我们还希望能做一些变革性的创新,走在世界的最前头。”张作义说。
当前,依托高温气冷堆技术,清华团队已经开展了高温堆工艺热应用、核能制氢等工业化推广前景研究,并正大力推动相关技术落地。
张作义表示,高温气冷堆所提供的高温热能,在“双碳”背景下,具备非常好的商业竞争力,“不光会给我国带来影响,在世界核能市场上也是一大进步”。
《中国教育报》2024年06月19日第1版
作者:本报记者 董鲁皖龙
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