从“一堆一器”到核能“三步走” 大国底气从“核”而来→

作为清洁、稳定的能源，核能在过去半个世纪贡献了全球近一半的低碳电力，为维护世界能源安全、应对全球气候变化、促进世界经济增长作出了重要贡献。

当前，核能也是我国优化能源结构、保障能源安全，实现“双碳”目标的重要力量。从“一堆一器”到“核能三步走”，中国核工业走过了艰苦卓绝、光辉灿烂的历程。今天，和小新一起重走核工业路，追寻核工业先辈创业足迹，探寻大国底气从“核”而来——

筑牢中国核工业“硬核”底气

北京西南郊区的一片荒滩和田野上，有一座因“核”兴建的小镇——房山新镇。这里是我国核科学技术的发祥地，中国原子能科学研究院（以下简称“原子能院”）便坐落在这里。

1955年，党中央作出了大力发展中国原子能事业的战略决策，并决定从苏联引进一座7000千瓦的重水型实验性反应堆和一台直径1.2米的回旋加速器。从1956年破土动工，仅仅两年多，一座新的原子能科学研究基地就在荒滩上拔地而起。

核科技的发展离不开反应堆、加速器等大科学装置，核科技水平集中体现在反应堆、加速器的先进程度。

1958年，在苏联的援助下，原子能院建成了我国第一座重水反应堆和第一台回旋加速器（简称“一堆一器”），中国进入原子能时代，我国核科学研究的技术装备和实验手段有了显著提升。

围绕“一堆一器”，原子能院在我国“两弹一艇”研制攻关中作出历史性贡献，产出了一大批世人瞩目的科研成果，培养和输送了一批又一批优秀人才，为我国核科技事业和核工业的发展建立了不可磨灭的功勋，被誉为我国核工业的“摇篮”和“老母鸡”。在国家表彰的23位“两弹一星”功勋奖章获得者中，7位曾在这里建立功勋。

“一堆一器”见证我国核工业从零起步的历史，这里是中国核工业的起点，也是我国“硬核”的底气开端。

如今，第一座重水反应堆已经停闭，第一台回旋加速器已经退役。原子能院也已从“一堆一器”走向“多堆多器”，成为国内加速器与反应堆类型最多的综合性研发基地。

在反应堆方面，从1964年，原子能院自主设计和建成我国第一座国产反应堆——49-2游泳池式反应堆，到1984年，我国第一座微型中子源反应堆（原型微堆）建成，再到2010年，中国先进研究堆、中国实验快堆相继建成……原子能院加快建设一体化快堆核能系统，推动我国核能技术升级换代，确保核能“三步走”战略走稳走实走好，为保障国家能源安全提供解决方案。

伴随着反应堆的快速发展，原子能院加速器的研发也不断取得突破。从最初的几百KeV的低能加速器，到如今的230MeV超导质子回旋加速器、BNCT（硼中子俘获治疗）强流质子回旋加速器等，一批批中高能加速器的逐步产业化，正为或将为一些医疗、工业等领域高精尖课题提供全新的解决方案。

探索全球核电“未来选择”

海南是我国全国核电占比最高的省份。

在海南昌江，蓝天白云，椰风海韵。核电基地与自然环境和谐共处，绘就一幅绿色画卷，为海南自由贸易港建设的蓬勃发展，源源不断地提供强有力的绿色清洁能源支撑。“玲龙一号” 便在这里如火如荼地建设。

“玲龙一号”是全球首个陆上商用模块化小型压水堆，也是继“华龙一号”后，我国核电自主创新的重大成果。作为华龙一号的“小兄弟”，小堆“玲龙一号”是名副其实的“玲珑”。

小堆虽小，却并不是简单将大型压水堆“小型化”，在“玲龙一号”的众多特征中，最显眼的，就是一体化设计和模块化建造。

一体化设计，就是将反应堆多个核心设备集合在一起。如果说传统大堆是由屏幕主机键盘鼠标组成的台式电脑，小堆“玲龙一号”就是一体式笔记本，轻巧、便捷、安全。

采用模块化建造，指“玲龙一号”的主系统和施工均采用模块化设计，使工厂批量制造成为可能，通过流水线生产、运输和快速装配，组装核反应堆就像组装家电产品，简单、迅速、高效。

以上种种，构成了“玲龙一号”安全度极高、可以灵活布置、经济环保等诸多优点，也使它成为实打实的“全能选手”，不仅可以用来核能发电，在区域供热、海水淡化、工业供热等非电领域也是样样拿得出手，高效解决内陆地区、海岛、海上油气钻井平台等地的能源需求，所以又称作“移动充电宝”。

作为全球首堆，“玲龙一号”建设无可借鉴经验。项目团队以高质量精细化管理为抓手，强化项目整体策划，采取“接力棒”式的工程统筹管理模式，将任务层层分解，抓细落实，保障上部筒体拼装、无损检测等各项工作稳步有序推进，使上部筒体吊装具备提前吊装条件。

截至2024年3月，小堆项目已开工32个月，项目里程碑节点共27个，已完成15个一级里程碑节点。现阶段小堆项目进入安装高峰阶段，核岛反应堆厂房外穹顶吊装就位，常规岛汽轮机安装开始。目前工程建设已全面进入全面安装阶段，工程建设安全质量整体可控。

更小巧、更灵活、更安全、用途更广泛的“玲龙一号”，不仅仅是“核能充电宝”，更是大国重器中一张靓丽的“国家名片”，代表着中国核能技术的新高度，从“跟跑”“并跑”到“领跑”，我国核电在不断突破中，创造辉煌。

未来，让我们期待“玲龙一号”带来更多的“核选择”。

揭开“人造太阳”神秘面纱

我国核能发展实施“热堆-快堆-聚变堆”三步走战略中，将聚变能作为解决能源问题的最终一步。

万物生长靠太阳。在太阳内部，就无时无刻不在发生着核聚变，为大自然带来最普遍的能量来源。

古有夸父逐日，今有核工业西南物理研究院（以下简称：西物院）新一代“人造太阳”。想了解“人造太阳”，要先明白什么是核聚变。

核聚变是两个轻原子核聚合、生成新的更重原子核，反应过程中会释放巨大能量。太阳就是通过核聚变产生源源不断的能量，因此可控核聚变装置被称为“人造太阳”。

目前可控核聚变有3条主要技术路线：磁约束、引力约束、惯性约束。主流的托卡马克装置属于磁约束，目前国际主流是利用氢的同位素氘、氚作为核聚变燃料。

“人造太阳”重要性体现在哪里？这要从核聚变能的优点说起。

从核聚变燃料看，氘在海洋中大量存在，氚可以通过地球富含的锂元素转化。同时核聚变可用少量燃料收获巨大能量，一升海水里面提取出的氘燃料完全用于核聚变反应，释放的能量相当于燃烧300升汽油。丰富的燃料储量和巨大的能量密度，意味着可以实现“能源自由”。

另一方面，核聚变氘和氚反应的生成物是氦，对环境无害。同时由于核聚变反应的条件极其苛刻，任何一个条件不满足，聚变反应就会自动终止，具有固有安全性高的特点。

因此，核聚变能凭借资源丰富、环境友好、固有安全性高等优点，是目前认识到的、可以最终解决全球能源问题的重要途径之一。一旦人类掌握了核聚变能，将拥有可使用上百亿年的清洁能源。

在地球上实现核聚变反应，条件非常苛刻：需要高温度，高密度和高能量约束时间。

比如核聚变时，等离子体的离子温度需要达到1亿摄氏度以上，要知道太阳的核心温度只有1500万度至2000万度，要在地球上建造一个用来盛装比太阳温度还要高接近10倍的高温反应物的容器，其难度可想而知。

目前地球上没有任何材料可以把1亿摄氏度的高温等离子体直接包裹起来，科学家们想到了一个办法——用强磁场的方式，把带电粒子约束住，而“人造太阳”的真空室就是这样一个容器。

几十年来，中国一代又一代科学家在可控核聚变领域进行了持续而深入的探索。作为我国最早致力于可控核聚变和等离子体物理研究的专业科研院所，西物院先后建成了在聚变领域具有里程碑意义的三代重要平台，即中国环流一号、中国环流二号和新一代人造太阳“中国环流三号”。

“中国环流三号”于2020年建成，总高8.39米，直径8米，等离子体离子温度可达1.5亿度，是中国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，也是国内新一代先进磁约束核聚变实验研究装置。

整个装置的中间是一个环形超高真空容器，也就是“人造太阳”的心脏——真空室。里面真空度可达10的-6次方帕量级，内部会产生强磁场，里面的带电粒子会受到磁场的约束和控制，而这种强磁场是通过向线圈通电进而产生的“磁笼子”，这就是磁约束核聚变。

“人造太阳”的工作原理就是在这样一个大型环状真空容器里面注入气体，然后把气体电离成等离子体，再利用强磁场把带电粒子控制住，再进行加温加压，来达到核聚变反应的条件。

2022年10月，中国环流三号等离子体电流实现115万安培，创造了我国可控核聚变装置运行新纪录。2023年8月，中国环流三号首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行，再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录。2023年底，中国环流三号面向全球开放，邀请全世界科学家来中国集智攻关，共同追逐“人造太阳”能源梦想。

如今，西物院的可控核聚变研究在一次次实验、一组组数据、一个个部件中有序推进。科学家们相信，总有一天可以用核聚变能点亮万家灯火。