作者:陈彬 来源:中国科学报 发布时间:2012-1-9 7:54:47
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记清华核研院院长张作义:让核反应堆永不熔化
 
■本报记者 陈彬
 
在核电站里,铀235原子核分裂产生热能,是核能发电的主要来源。但不容忽视的是,原子核分裂后会继续散发热能,若不及时排除,这些热量会很快熔毁保护层,造成核泄漏。2011年3月,举世震惊的日本福岛核危机正是由于地震导致电力中断,无法冷却热量造成的。
 
该如何解决这个威胁核电站安全的最主要问题?清华大学核研院院长张作义一直在思索。
 
给百万“魔鬼”套上外壳
 
早在福岛事故之前的2004年,美国《连线》杂志即发表文章说:“当所有核组织正把全部努力放在安全缓解措施时,在两个遥远地方的科学家正在开发一种更好的反应堆。一个在南非,另一个在中国。”
 
文中所说“更好的反应堆”便是清华大学核研究院负责的国家重大科技专项——高温气冷堆项目;而那群研究者的领头人,便是张作义。
 
展台前,张作义手拿一个玻璃器皿,眼神中透出一丝兴奋。器皿中有一些颜色乌黑、直径不到1毫米的“圆球”。这些圆球看似不起眼,却让半百之年的张作义魂牵梦绕,它们正是清华大学核研院几十年研究的成果——二氧化铀微球。
 
二氧化铀微球的成型,就是将一根普通燃料棒中的二氧化铀分成100万份,并在每个核心外部覆盖多层保护。
 
“这就好比100万个魔鬼,传统的防护手段是将他们封在一个钢瓶里,它们一起用力就有可能打破钢瓶。而我们则是给每个魔鬼套上坚固的耐高温陶瓷外壳,每个魔鬼的力量是有限的,也就无力挣脱外壳跑出来。”张作义说,“以这种技术为核心建成的核电站,即使发生类似福岛的情况,也不会造成泄漏。可以说,项目一旦成功,那将是不会熔化的反应堆。”
 
一个价值几十亿元的决定
 
然而,要建这样一座反应堆,绝非易事。
 
1989年,博士毕业的张作义进入清华核研院。当时,以他的导师、中科院院士王大中为首的研究团队已经开始高温气冷堆的研究。2000年,清华大学核研院建成10MW高温气冷实验堆。
 
2001年,不满39岁的张作义成为核研院院长,面临的首要问题是:如何在保持安全性的同时,找到一个商业规模电站的设计方案。
 
是时,他们面前的抉择困局主要有两个:一、设计一个大反应堆还是设计两个小的;二、采取较困难的氦气透平技术还是传统的蒸汽透平技术。“大家意见并不一致,如果不能尽快作出选择,工程必将停滞。可是一旦决策错误,又可能导致整个工程的失败,所有人都在盯着我。”
 
经过几个月的反复论证,最终张作义牵头做出了建设两个小功率反应堆、采用传统蒸汽透平技术的决定。
 
几乎与此同时,南非政府组织的团队也在从事同样的研究。他们选择了与中国完全相反的道路,并在国际上高调宣传。
 
2008年,南非团队私下承认了中国方案的正确性;次年,他们更是干脆照搬了中国的方案,这不但意味着他们在竞争中已经落后,而且前期投入的折合人民币几十亿元资金也付诸东流。
 
张作义作出了一个正确的决定,这个决定价值几十亿元。
 
隧道尽头的光亮
 
几年前,深圳一家知名企业的董事长看到核电利润丰厚,特意找到张作义,问是否有项目可以转移给他。张作义问他:“您是否准备投入超过10亿元人民币的资金,然后等10年以后开始有收益?”此人听后默然无语,再无联系。
 
“在核能领域进行产业化运作,是世界级难题。”张作义说。然而,这样的难题也正被他们一步步克服着。
 
2003年,中国核工业建设集团和清华大学联合组建中核能源科技有限公司,开始推进核能高技术产业化的进程;2007年,由华能集团、中国核工业建设集团和清华大学联合组建的华能山东石岛湾核电有限公司在山东成立;2011年7月,首座20万千瓦高温气冷堆核电站示范工程,通过了国家核安全局牵头的福岛事故后核安全大检查……
 
在张作义的设想中,如果有一天高温气冷堆能够产业化,将有可能成为核能非电利用的主力,大规模节省石油天然气。当然,中国也将在这一领域成为领军者。
 
“通过这一工作,我们看到了很长很长隧道尽头的亮光,那是这种固有安全的核能系统可能具有竞争力的亮光。这个亮光世界上很多同行还看不到。”他说。
 
《中国科学报》 (2012-01-09 A1 要闻)
 
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