王大中和三个核反应堆

2022-03-21惠之

莫愁·时代人物 2022年3期

惠之

王大中

2022年1月4日，全球首座球床模块式高温气冷堆核电站——山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程首次并网发电，这是全球首个并网发电的第四代高温气冷堆核电项目，标志着我国成为世界少数几个掌握第四代核能技术的国家之一。作为我国著名的核反应堆工程与核安全专家，中国科学院院士王大中为之倾注了大量心血。

在清华核研院，一直流传着一段关于“23岁半传奇”的故事。

1956年，着眼于国家对原子能人才的迫切需求，学校成立了工程物理系，来自河北昌黎的王大中成为该系的首批学生。两年后，23岁的王大中毕业留校。当时清华大学提出自行设计建造2000千瓦屏蔽试验反应堆，上百人的团队平均年龄为23岁半，作为骨干成员的王大中投身到屏蔽式核反应堆的建设中。经过整整六年的努力，这个23岁半的团队终于建成了我国第一个自主设计的零功率反应堆和屏蔽试验反应堆。“当时遇到了很多困难，但也充分锻炼了我们知难而进、艰苦奋斗的精神。”回忆起那段艰苦岁月时，王大中更愿意将它称为一次“建堆建人”的历练过程。

当年，从北京市区前往科研场地要一天的时间，王大中和同事们都把家安在了基地附近的山脚下。从反应堆物理设计，到反应堆热工水力学设计与实验，再到零功率反应堆物理实验，从系统调试到反应堆一次启动运行成功，王大中全程参与，在理论与实践结合的奋斗中，逐渐成长为具有工程实践经验和战略思维的领头人。

1980年秋，王大中获得德国洪堡奖学金资助，赴联邦德国于利希核研究中心进修。那里是世界著名的核能研究基地，王大中师从球床高温气冷堆创始人苏尔登教授。那时美国三里岛核电站事故刚发生不久，全世界的人们十分恐惧核辐射。王大中认为提高核反应堆内在安全性应该是一个值得研究的新领域，因此选择了“模块式中小型高温气冷堆的设计和研究”。

彼时，模块式高温堆还只是德国科学家刚刚提出的一个概念，其核心是要使反应堆具有“固有安全性”，从根本上杜绝堆芯熔毁的发生。要将概念变为现实，困难重重。王大中日夜攻关，创造性提出“双区球床堆”方案，在堆芯中央构建一个石墨球区，以降低堆芯热点温度，从而在保持模块式高温堆优异安全性能前提下，大幅提升单堆设计功率。仅用五个月时间，王大中就完成了环形堆的初步概念设计。当他将这一方案和验算结果交给苏尔登教授时，这位“球形堆之父”惊喜万分地说：“过去认为单堆功率提高10%就很不容易了，现在你的设计方案可实现大幅度提高，这是很了不起的，这种环形堆应该申请专利。”

王大中以此工作为基础完成的博士论文，以“全优”成绩通过论文答辩，仅用一年多时间就获得亚琛工业大学自然科学博士学位，被当地报纸评价为“中国人创造的一个奇迹”。紧接着，王大中设计发明了“一种在严重事故下具有安全自稳定性的球床核反应堆”，先后通过联邦德国、美国和日本的专利审批。

两年多后，王大中回国，不久被任命为清华大学核能研究所副所长。那段时间是核能科研低潮期，面对困难，王大中保持清醒，经过对我国能源含量、需求和国际核科技发展趋势的调研分析，果断地开始了低温核供热堆的研究开发。低温核供热堆是利用核裂变能产生的热量对城市和企业进行集中供热，是核能和平利用的一个新途径。这种“反应堆”是世界上刚开始发展的一种先进、安全而清洁的新能源，具有很好的经济效益和社会效益。它的安全性好、投资少、供热成本低、建造周期短，可节省煤炭，不污染环境，在我国北方城市集中供热方面有广阔的应用前景。“勇气就是要敢于尝试，敢于选择科技领域的无人区。”王大中说。

1985年，王大中担任核能研究所所长。这时，低温核供热堆研究被列为国家“七五”计划重点攻关项目，拟在核能所建成一座5兆瓦的试验堆，同时开展大型20万千瓦低温核供热堆的设计和关键技术及设备研究。

第二年3月，王大中主持设计的我国第一座5兆瓦低温核供热试验反应堆在核能所开工兴建。经过三年多建设，该反应堆完成了安装和调试，并进行了核燃料装料。1989年11月11日上午10时，王大中激动地宣布：“5兆瓦低温核供热堆首次临界运行成功！”全场沸腾。这是世界上第一座投入运行的具有固有安全性的、一体化全功率自然循环壳式核供热堆，也是世界上第一座使用新型水力驱动控制棒的反应堆，使中国在低温核供热这一领域跨入了世界先进行列。