百年清华

——记清华大学核能技术设计研究院

马栩泉*（1964）

清华大学核能技术设计研究院以下简称核研院10兆瓦高温气冷堆于2000年12月21日正式建成临界成功,为我校90周年校庆献上了一份厚礼?这是我校核研院奋斗40年历程的光辉结晶?

我校核研始建于1960年,位于北京市昌平区风景秀丽的燕山脚下,是我国高等教育系统规模最大的研究单位,也是我国最早发展起来的核能科技技术研究基地之一?近40年来,完成了一系列国家重点科研任务,取得了一批重要的科研成果:

1964年,清华大学屏蔽试验反应堆建成设入运行,这是我国第一座自行设计?建造的反应堆?

1966年,溶剂萃取法核燃料后处理技术研究获得成功,使我国在这一重要领域赶上世界先进水平?

1989年,5兆瓦低温核供热堆建成投入运行,它是世界上首座投入运行的“一体化全功率自然循环低温核供热试验反应堆”?

1996年,分离高放废液的中国TRPO流程研究获得成功,这项新技术具有世界先进水平,被认为是国际上两个最好的流程之一?

1999年,国际首创的钴—60集装箱检测系统实现产业化并在福建马尾港投入运行?

2000年,10兆瓦高温气冷实验堆建成投入运行,这是我国建成的第一座高温气冷实验堆,标志着我国跻身于世界上少数几个掌握了高温气冷堆技术的国家的行列?

40年来,核研院努力站在核能发展的前沿,为解决核能发展的关键问题,作出了重要贡献?几十年的奋斗历程,形成了核研院的优良传统和崇高精神,这就是热爱祖国?无私奉献?自力更生?艰苦奋斗?大力协同?勇于攀登的“两弹一星”精神?

无私奉献 建堆报国

核研院的教职工,在80年代建设5兆瓦低温核供热堆的过程中,提出了“为国争光,为民造福,建堆报国”的口号?在建设10兆瓦高温气冷实验堆的过程中,“建堆报国”这四个大字,依然深深地刻在每个人的心中?

早在1960年春,平均年龄只有二十三岁半的一批清华师生来到燕山脚下,埋下了第一座炎黄子孙自行设计?自行建造的原子反应堆的奠基石?40年风风雨雨,核研院全体员工把单位当家,把家当单位,不分节假日,不分白天和黑夜,勤勤恳恳,兢兢业业,为我国的核能事业献出了青春和热血,有的甚至付出了宝贵的生命?

1994年6月30日,负责高温堆总体建造的佟允宪教授,为了准备10兆瓦高温气冷堆安全评审,劳累过度,在会议室突发脑溢血而去世?

负责高温气冷堆控制系统设计的郭人俊教授在高温堆设计的紧张时刻不幸身患癌症,他强忍着病痛在寒假加班,坚持把整个控制系统全部设计完毕才到医院治疗?

刘继国教授为了作燃料装卸系统的实验和设计,在实验室曾晕倒过好几次,醒来后,他一声不吭,继续坚持工作?

把一生中最美好的青春时光献给国家的核能事业,是核研院全体人员的共同心愿?

正是这种对事业的无限热爱和执着追求,正是这种艰苦奋斗,淡泊名利,视事业高于一切的宝贵品格,最终转化为对祖国和人民的无私奉献?在物欲横流的今天,这种精神实在是难能可贵?

勇于创新 攀登高峰

创新是核研院全部工作的精髓?只有创新才能攀登高峰,站在核能发展的前沿?

无论是屏蔽试验反应堆还是5兆瓦低温核供热堆,无论是溶剂萃取法核燃料后处理,还是分离法处理高放废液,以及钴—60集装箱检测系统的研制,核研院的同志都是以创新精神取得了当时国际先进甚至国际领先的成果?在高温气冷堆的研究与建造中,同样是如此?

1981年,在前西德于利希核研究中心作访问学者的我校现任校长兼核研究院总工程师?核能专家王大中院士,提出了双区球床堆的新概念:环形堆芯模块式高温气冷堆,他的研究成果《一种在严重事故下具有安全自稳定性的球床核反应堆》获得德国发明专利,并同时获得美国和日本专利?西德报纸报道这项成果说:中国人实现了一个奇迹?王大中教授回国后担任“863计划”能源领域首届专家委员会首席科学家,他在主持我国先进反应堆发展战略目标研究时,把高温气冷堆列为我国未来发展的先进反应堆堆型之一?

1992年,当10兆瓦高温气冷实验堆由国家立项后,核研院承担了反应堆一回路系统和设备?关健的核辅助系统?核岛的仪控电系统等重要系统的设计工作?项目负责人?核研院院长吴宗鑫教授和副院长徐元辉教授,以1988年核研院确定的初步方案为基础,采用了当前处于世界核能发展前沿的先进设计概念和关键技术,使得反应堆更加安全经济,保证了反应堆的先进性?近几年来,国际原子能机构的专家认为,未来最有发展前景的新核电厂堆型是模块式高温气冷堆?高温气冷堆有可能在国际核电界引起一场革命?

控制保护系统是反应堆的安全屏障?能否研制出先进的控制保护系统是确保项目成功的关键?1989年,杨自觉教授提出:高温气冷堆的保护系统应该采用数字化技术,但当时在反应堆的保护系统使用计算机是个禁区?经过四年多的艰苦努力,这套全新的反应堆全数字化保护系统终于研制成功,并被用在了10兆瓦高温气冷实验堆上?在控制室内,它可以随时把反应堆各个系统的状态和参数以及整个过程变化显示出来?这项技术不仅填补了国内的空白,而且达到了世界先进水平?

燃料元件装卸系统是10兆瓦高温气冷堆的关键技术之一,它采用一种新的输送形式取代了目前国际上球床堆所采用的机械运动式单列器,解决了这类设备难以拆卸维修的技术难题,提高了反应堆的可利用率?这套具有中国知识产权的系统获得了国家发明专利?

自力更生 知难而进

早在60年代建设第一座屏蔽试验反应堆时,核研院的同志就提出了“知难而进”的响亮口号?几十年来,这四个大字在这里经久不衰?

核反应堆从无到有,从小到大,技术从落后到领先,真可谓是难乎其难,每一个阶段无不充满着酸甜与苦辣,无不凝聚着核研院全体教职工的汗水和智慧?

90年代初,当10兆瓦高温气冷堆刚刚立项的时候,摆在从事燃料元件研制的教职工面前的首要问题就是:没有元件怎么办是从俄罗斯购买,还是由我们自己生产经过多次分析讨论,大家决定还是自己干,因为要建造起自己的高温气冷堆,就应该用我们自己的燃料元件?以后又有一个问题摆在他们面前:没有knowhow技术核心怎么办要不要从德国买担任这项工作的同志又经过认真协商,最后下定决心,还是要自力更生?当然,这需要顶着很大的压力,冒着很大的风险,克服难以想象的困难?大家憋着一口气——一口为祖国争光的气?经过多年的努力,终于保质保量地生产出自己的燃料元件?

高温气冷堆球形燃料元件的生产,从燃料核芯到燃料元件球,前后有二十几道工序,要检验的性能有34项,有一项不合要求就是不合格品,目前只有德国等少数几国掌握了这项技术?在室主任唐春和教授的带领下,从实验室研制到批量生产,301室的同志们稳扎稳打,在生产过程中不断地总结经验,提高质量,严格按照ISO9000质保要求进行生产?最后超额生产出11721个燃料球,合格率达98.1%,破损率为3×10-5,产品质量达到最先进的德国后期制造水平?

小米粒一样大小的燃料核芯,一是要均匀,二是不能有一丝裂纹,三是不能有畸变?核芯外面要包上三层碳?一层碳化硅成为“包覆颗粒”?再把8000个包覆颗粒弥散在石墨里做成球形燃料元件?实验室研制成功了,又去解决生产中的难题?徐志昌?朱均国?邱学良三位教授为此用掉一二十年的大好时光?

正是凭借这种自力更生?知难而进的奋斗精神,核研院才得以茁壮成长?

严谨求实 协同作战

严谨求实,协同作战是核研院的传统作风?10兆瓦高温气冷堆,从科学技术水平上说是个处于世界核能领域前沿的项目,从规模上说是个综合性的工程性项目?它有许多难点需要突破?核研院的教职工十年如一日,踏踏实实地一个一个地突破了这些难点?实验一做再做,设计一改再改,加工制造一丝不苟,安装调试精益求精?燃料元件装卸系统研制课题组,先后研制了十多年,冷实验做了十几万次,热实验又运行了几万个球?当把加工好的系统安装在高温气冷堆上正式装放核燃料时,所有的元件球通过它一次成功地进入堆芯?

三大壳的吊装充分体现了每一个参与高温堆工作的单位的协同作战精神?1998年11月6日,高温堆的压力壳?蒸汽发生器和堆内金属构件在上海制造成功并开始向天津海运,运抵天津后,由于某种原因,造成装压力壳的车架过小,无法装车?天津的运输公司要求必须由核研院改装?于是负责10兆瓦高温气冷堆安装的核工业23公司派出焊工,随核研院同志赶赴天津,在严冬的天津海边,冒着8级大风,在用集装箱围起的一个屏障里,4个焊工,花费了一天一夜,用掉了150公斤焊条,终于把车架改装完毕?

20日下午4时,运送压力壳的轿式长车在天津市公安交通管理局同志的护送下,顺利地上了京津老公路?21日晨5时,运输车到达通县东方化工厂门口的大路上,此时风云突变,北京整整下了一天大雪,尤以顺义?通县为甚?晚8时,运输车重新趁夜上路,然而一层厚冰使车轮打滑无法前进,大家心急如焚?正值国务委员吴仪来到高温堆工地视察,当听到徐元辉副院长汇报此事时,当即嘱咐国务院副秘书长石秀诗办好此事,北京市公安局,通县?顺义交警大队破例同意白天发车,并由领导亲临现场指挥?11月25日早8时,承运重达160吨反应堆压力壳的51.5米长轿式车和承运金属堆芯的长板车,在一片欢呼声中缓缓驶入核研院大门,林登彩?冷玉庭等同志一直跟车,三天两夜没有合眼,从通县以每小时5公里的速度一直走到位于昌平县南口附近的核研院,到11月29日,反应堆的三壳就吊装成功?人们说,这简直就是个奇迹?

在新世纪的第一个春天,在校庆90周年的大喜日子,我校核研院的同志正在继续发扬“两弹一星”精神,向着核能新的高峰努力登攀,为祖国做出新的贡献?

* 作者为核能技术设计研究院教授