张作义：走在世界核能科技创新的巅峰-第2页-北极星核电网

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安全审查顺利通过之后，我们准备开始正式动工。在核电行业，叫“浇第一灌混凝土”，就是说这个工程可以不可逆的往前走了。但是我们没开工，因为这是世界上最近30年来少有的具有革命性创新意义的商业示范工程，来自各方面的意见我们都要回答，国家也非常谨慎。这个等待的过程一直到2011年3月1号，温家宝总理主持的国务院常务会议批准了这个项目，终于可以启动了!当时我们欢呼雀跃就准备去做了。要知道，这个机会，美国人努力过，德国人努力过，南非人也努力过，日本人也一直在坚持，最后，有可能在中国，由一个大学牵头，就要抓住了。结果在公文从中央下达过程中，3月11号，日本大地震导致福岛核电站反应堆所在厂房发生爆炸，堆芯熔化，放射性大量外泄。3月14号，国务院紧急召开会议，整顿全国的核电站。会议过后，当时还没开工的核电站全部暂停，所有在建的核电站要进行安全大检查。当时我的感觉是，“大水冲了龙王庙”，本来我们这个技术的最大亮点就是固有安全，就是要实现一种反应堆，即使发生比福岛更严重的事故，没有水也没有电，反应堆也不会发生严重事故。但是，福岛核电站事故最先直接冲击的就是我们这样的项目。

之后我们进入等待期，接受了安全大检查，回答了各种问题，直到2012年的12月9号，我们得到国务院的批准，浇了第一灌混凝土。成了全球在福岛核电站事故后第一个正式开工建设的核电站项目。

核电站和普通电站区别在哪里呢?最重要的是核电站里头的核反应堆模块。核反应堆模块要通过核裂变来加热水成为高温高压蒸汽，然后水蒸气送到汽轮机发电。根据目前的设计，核电厂从开始运行到退役的周期是40年，产生的所有核废物装在一个大约1000平米的房间内就足够了。这就是核电厂跟别的电厂相比的优势。一个类似规模的烧煤的电厂，一年要烧掉近百万吨的煤，废物的存放、处理消耗巨大。

到了2013年年底，在山东石岛湾的核电站已经基本上建设到了跟地面平行的位置。2014年已经达到地面以上20米。到今年年中，核电站厂房就要封顶，总重量达700多吨的反应堆压力容器，就要完成在上海的制造，运到山东现场开始安装。我家住在8楼，我经常想，制造完成的这个压力容器大概就是8层楼高，能够制造这种容器的国家不会超过2-3个，已经达到了世界高端制造业的顶尖水平。而这个容器的设计和技术支撑，就来自清华的老师。

2 研究生时代安全的核能梦想

目前中国在高温气冷反应堆技术上已经取得了世界领先地位，这个已经得到了其他国家的承认。俄罗斯OKBM研究院的领导送给我们一个礼品，礼品上写着“to the leader”，要知道这个研究院搞过几百个核反应堆。前苏联的核潜艇，快中子反应堆，包括现在正在建造的浮动式核电站，都来自这个研究院。

人类文明必须要有电，发电需要能源;但是现在我们中又有很多人希望做环保主义者。我曾经跟德国的绿色和平主义者对话，我问他们：“你不是想要好的生活吗?那你不需要电力吗?不需要汽车吗?如果都不要的话，那你怎么维持生活?”他们的回答是：“人类环境是有一定承载力的，人类要消耗能量，但是不能超出环境的承载力。”我当时觉得很有道理。但有别的德国人后来跟我说，这些环保主义者都是嘴上一套，背后一套。他们的奔驰车不会丢掉，冬天的供暖也不会停掉。人类文明需要能源，但是有能源就必定要直面并努力去降低污染。即使德国人真的能实现可再生能源为主体的能源结构，但是这个世界是一个竞争的世界，德国人不可能独立建设一个理想国，他们的企业缺乏竞争力怎么办。我小的时候住在海边，整天看到港口里停的都是挂满打着补丁的帆的帆船，终于有一天，帆船没了，时代进步了。当年中国人开着帆船去对垒洋火轮的时候，结果只能是割地赔款。

这个图片给大家看到的是瑞士的一个核电厂。排出来的东西只有水蒸气，核电厂周边是非常漂亮的。如果能安全利用原子能的话，真的是非常美好的，因为原子能发电的排放几乎为零。但是一旦出现重大核事故后果就会非常严重。核安全问题是人类面临的一个重大问题。如果原子能能把安全问题解决了，那么PM2.5问题也就比较容易解决了。所以核安全的难题是世纪性的难题。

人类真的没法解决这个问题吗?实际上这个问题实际上是很简单的问题，有高中物理背景的人就能理解。核裂变终止后会存在衰变热。产生多少能量，就能计算发生了多少次核裂变，也就能够精确知道裂变终止后衰变的能量的大小，可以精确到小数点后的几位。这个能量大约是反应堆满功率运行时的百分之几。你们知道百分之几的能量有多大吗?大约有几万千瓦。在福岛，这些能量在大约一个小时的时间内就能把反应堆给烧穿了。要防止烧穿，只需要简单计算几万千瓦的能量在一个小时里能够把多少吨的水烧开了成为蒸汽。计算的结果让人惊奇，一小时大约10吨的水，也就是一小时开一辆消防水车运过去的水量就能够把反应堆冷却下来。所以解决这个问题很简单，只要一个水管，加上一个小时10吨水。

可惜的是，就是这么简单的要求，那么多的日本人，集全国之力也没有解决。现在看来，那个反应堆就像是一个高压锅，即使有水，有管道，也不一定能够注进去。而且时间很短，也就1小时左右的时间，几个请示就没有了。后来专家又发明一个办法，叫抽水马桶。把水放在高处，到时别忘记拉一下，也能解决问题。

但人类还有另一种思路，就是从物理学的定理出发。如果有更加坚固的材料例如碳化硅等，使核反应堆的堆芯耐更高的温度。如果能够将反应堆每个单位空间产生能量减少，也就是降低功率密度，同时选择一个合适的散热表面面积。人们总能够通过求解能量守恒方程和傅里叶导热方程，仅仅依靠导热和辐射，甚至不考虑气体的自然对流，总能找到一个合适的反应堆的功率，这个反应堆在任何情况下的最高温度不会超过材料失效的温度。这个题目同学们用中学的物理知识就能解。我们求解的结果，就是大约在每个反应堆热功率是25万千瓦，转换成发电功率是10万千瓦的时候，能够实现这个目标。全世界目前唯一能够按照这个机理实现的反应堆，并且做到跟商业化推广同等大小的反应堆，我们是头一个。这就是实现我们梦想的核心理念。

原标题：张作义：走在世界核能科技创新的巅峰

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