编者按

核能作为一种能源,拥有低碳清洁、稳定安全、超高功率等优势,是许多国家解决能源问题的重要选择。在我国开启新时代科技强国建设新征程的道路上,凤麟核团队着眼于国家战略需求,自主研发先进核能系统“核电宝”,为我国核能领域注入一针强心剂。

本文作者吴博士,他作为核电宝研发队伍的一员,其切身经历让人深刻体会科技研发道路的艰辛。把核电站搬上卡车,这不是科幻小说中的天方夜谭,而是这个团队超越想象的不断追求。

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核电宝:领航高水平科技自立自强

作为当年离职博士中的一员,并不是因为对这份工作失去兴趣才选择离开,恰恰相反的是,我热爱我所从事的研究,决心要付出一生在这项事业上。跳出体制这三年,最让我难以忘怀的还是团队激情奋斗敢想敢干的精神,以及成功建成十兆瓦级车载核电宝工程集成模拟试验样机这件振奋人心的大事。

团队最初决定研发核电宝有多层深度的考量。目前,我国的能源需求上更多依赖化石能源,不仅进口需求大,易受制于人,而且化石能源的大量燃烧排放污染废气,这也与国家双碳战略目标背道而驰。风能、光能等固然清洁,但受制于天的客观因素决定了它们不能从根本上解决能源问题。我们研发的核电宝具有超安全、超小型和超长效的技术特点。它设计寿命长、换料周期长、系统功率宽泛,可灵活组合适配各类应用需求,为国家重大战略需求和国民经济领域等提供能源动力。

我们团队励志要“做有用的科研”,要着眼于国家和社会的需求,要解决研究的痛点、难点,核电宝就是这样的一项创新技术。回想核电宝设计之初,我们提出“要把核电站装到车上,拉出去就可以用”,这种“大胆的想法”彻底颠覆了人们对核能的认知。把核电站缩小,还需要能进行移动,以现有的技术倒不是像天方夜谭一般,不仅很多行业专家觉得不可能,甚至有的项目团队成员也觉得无从下手。

最开始的设计阶段,就要实现只用小型核电站1/3的装置体积,产出相同热的能量。这在常规物理学中是“不科学”的,实际操作中既要把控热量聚集的密度,又要兼顾高热量会熔化装置的弊端,还要确保热量能稳定地向外传输。而且,紧密结构的核电站架构,也不是单纯的将材料缩小组装这么简单。这就好比要把一栋大别墅的所有家具收纳到一间一居室的小房子里,不仅要都能放下,还需要放得井井有条,每件“家具”都正常发挥作用。

可因为核的特殊性,研发过程中不允许试错,只能通过核软件计算测试,判断实验方向是否可行。不能做试错实验,没有实验数据的积累,就无法支撑软件进行更新调整,创造性想法得不到软件印证,研发也就无从下手。国外也在核软件上牢牢地阻断技术流出,试图阻碍中国的发展。我印象最深的是在装置设计之初,预想在有限的空间里规律布置几百根燃料棒,怎么安装?如何安装?是排成一个一字,还是排成一个人字?这种有些好笑的想法,却是我们研发核电宝之初,每天都要考虑的问题。

路是一步一步走出来的!我们始终坚信技术壁垒无法阻挡我们前进的步伐,技术难题不是借口,迎难而上才是科研人员应有的态度。我们团队在中子科学领域深耕积累30余年,发展新型中子输运理论方法,在基础研究和应用研究丰富的积累和沉淀,是我们面对困难的底气,帮助我们在不能实验试错的前提下,先从理论层面打开局面。把理论计算的结果录入到核软件中测试,进而更新数据调整软件,再在评估安全的计算结论中开展实验进程。我们反复不断地以这样的方式推动实验进展,最终不但对自主研发的核系统软件进行了彻底升级,并且成功建成了性能和参数国际领先的大型液态金属回路实验装置群,在该装置群基础上,我们还作为牵头主力完成了我国首个空间核反应堆领域国家重点研发计划项目。

2021年8月19日晚上,十兆瓦级车载核电宝工程集成模拟试验样机终于完成安装,并实现首次发电运行!这也是国际首台十兆瓦级车载核电宝工程集成模拟试验样机,其成功建成不仅让项目团队成员欢呼雀跃,联合研发的企业也大受鼓舞。核电宝样机的成功研发打造了一条具有国产化自主研发能力的产业链。

核电宝作为我国高水平科技自立自强代表性成就,入选了中央电视台二十大献礼片《领航》,展现了“中国人正在以坚定决心,书写高水平科技自立自强的新篇章”。核电宝是我们凤麟儿女通过拼搏奋进实现的美好愿景,也是我们为祖国的科研事业交出的“凤麟核答卷”。创新突破的步伐不会停滞,核电宝这团星星之火,必将“领航”凤麟人走向更美好的明天。