高溫氣冷堆
高溫氣冷堆,通俗地說,反應堆就是“原子鍋爐”,是通過控制核燃料的反應來產生原子能的裝置。通常,反應堆的核燃料是鈾235,在中子的作用下能夠產生核裂變。一個鈾235原子核吸收一個中子以后,會分裂成兩個較輕的原子核,以熱的形式釋放出能量,并產生兩個或者三個新的中子。在一定的條件下,新產生的中子會引發其他的鈾235原子核裂變,這種反應延續下去,就是“鏈式裂變反應”。要形成“鏈式裂變反應”,不僅鈾235要達到一定數量,還必須用慢化劑把高能量的中子減慢為“熱”中子??刂品磻阎泻巳剂系姆磻购四芫徛尫?,并用載熱劑從反應堆中導出熱量,就能對核能加以利用。
現在世界上大部分反應堆用的是金屬管棒狀燃料元件,載熱劑是水,不耐高溫。即使是壓水堆,最高溫度也只能達到328攝氏度。而高溫氣冷堆的載熱劑是氦氣,用石墨作為慢化劑和結構材料,通過高科技工藝制造球形包覆燃料元件。它的堆芯溫度可達1600攝氏度,氦氣出口的溫度高達900攝氏度,這是其他任何類型的反應堆都達不到的。
國核能源實驗室35kV變電站
等待中的“石島灣”
2011年3月初,我國第一座高溫氣冷堆商業化示范電站——山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站項目即將啟動。核電業內人士說:“全世界這個領域的科學家從上世紀80年代開始,就夢想著能研究出具有固有安全性,并能夠提供高溫熱能的先進核反應堆,現在由中國人第一個走上了建設商業示范電站的階段?!比欢?,一切并沒有他們希望的那么順利,突如其來的福島核危機讓一切變得不同。
福島事件之后,國務院做出了“關注核電工程質量,確保核電安全運行”的指示。能源局與科技部的相關官員接受本報記者采訪時都一再強調:“核電站選址設計時應充分考慮各類極端事故先后發生或同時發生的疊加狀況,在規劃設計中,安全,永遠都是第一位的?!睘榇耍袊鴮ΜF役核電站進行了安全大檢查,并暫停了新項目的審批。
商業空間值得期待
“石島灣”處在懸停之中等待其最終的“號令”,與此同時,對于高溫氣冷堆經濟性與安全性的探討也仍在繼續。
“國家對于核電項目的批準是非常審慎的,尤其是高溫氣冷堆作為一種新技術,需要充分驗證其安全性?!币晃缓穗姌I內專家對記者表示。另一方面則是出于對核電整體布局的考慮。目前,三大核電公司(中核集團、中廣核集團、國家核電技術公司)與包括華能集團、中電投集團在內的五大發電集團角逐核電這塊上萬億的大蛋糕。
清華大學核研院相關專家認為,高溫氣冷堆的安全性得到了世界廣泛認可,日本福島事故對先進堆有巨大的促進意義。但就發電而言,壓水堆核電站仍然是主力,高溫氣冷堆僅是壓水堆核電站的一種補充,可以在高溫工藝熱和制氫方面取得很好的應用,而且高溫氣冷堆的出口前景很好。
研究一直在不斷進展
“高溫氣冷堆”是國家科技重大專項以及核電戰略中非常重要的一部分已經是無可爭論的事實。作為專項的主要承擔者,清華大學核研院的研究從未因為外界環境的變化而稍有放緩,過去一年里,高溫氣冷堆研究取得了非常顯著的進展。
高溫氣冷堆是世界上正在研發的核電第四代技術,具有高安全性,能滿足安全、經濟、可持續發展的要求,廢物極少生成,核擴散的風險很低,在機組失穩失水、控制捧失控等情況下,也不會出現日本福島核電站泄漏情況,是里程碑式的堆型。但是,從高溫氣冷堆技術轉變成一座電站卻是非常艱難、復雜的過程,除了對技術的依賴,更有對設備的嚴格要求。
2011年12月,上海鼓風機廠有限公司承擔設計制造的國家科技重大專項研發課題——高溫氣冷堆核電站燃料球輸送用氦氣壓縮機,經過72小時連續運轉試驗達標后,通過了清華大學核研院的型式試驗的出廠驗收。這一成果將用到山東榮成核電站的建設中。
OLED
在第十四屆北京國際科技產業博覽會展覽會上,京東方展出的19英寸裸眼3D液晶面板圖/CFPOLED即有機發光二極管。與目前被廣泛使用的平板顯示器LCD(液晶顯示器)相比,OLED具有主動發光、寬溫、高對比度、超輕薄、耐低溫、響應速度快、功耗低等特點,而且更適合柔性顯示和3D顯示。若采用可撓式基板,則可變化成不同形狀,被譽為“夢幻顯示器”。是目前國際高新技術領域的一個研究熱點和投資熱點,有望成為新一代主流平板顯示器。AMOLED即主動式有機電激發光二極管。PMOLED即被動式有機電激發光二極管。
OLED仍處于產業化初期,很多技術層面的優勢還沒有體現到產品應用上新型顯示技術包括TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)、PDP(等離子體顯示器)、OLED(有機發光顯示器)等。其中,TFT-LCD液晶顯示器目前占有市場90%以上的份額,已成為市場主流技術。
相比于傳統的LCD液晶電視,OLED有著機體薄、對比度高、色彩豐富、分辨率高、視角寬廣、耗電量低等諸多優點。另外,由于OLED內沒有液體分子,其抗震性能更好、耐低溫、結實耐用。同時,與毫秒級響應的TFT-LCD面板相比,OLED的響應時間是其幾千分之一,不會出現拖尾和動態畫面抖動的問題。
那么,如此優異的技術為什么始終無法廣泛應用到電視上呢?“這是因為生產大尺寸OLED面板時的良品率極低,讓OLED電視的制造成本非常高昂?!比珖f委員、中科院院士歐陽鐘燦說。毫無疑問,作為新興顯示技術和產業,與已經非常成熟的LCD技術和產業相比,OLED仍處于產業化初期,很多技術層面的優勢還沒有體現到產品應用上。
而PDP等離子,除了日本松下還在做,其他都向中國大陸轉移,其市場份額不足10%,誰勝誰負已經不用討論。目前平板顯示產業的技術競爭已經圍繞下一代核心技術OLED展開。
我國下一代顯示技術OLED領域與國際巨頭處于同一起跑線上
在2011年,中國顯示產業的一件大事是作為顯示領域領軍者,京東方宣布在鄂爾多斯投建第5.5代AMOLED生產線?!斑@條生產線也是當今世界第二條5.5代AMOLED生產線。不僅表明京東方的自主創新的技術能力在邁上新高度,而且意味著京東方在下一代顯示技術OLED領域與國際巨頭處于同一起跑線上。只要政府持續不斷的支持,我國新型顯示科研與產業就一定能趕超世界一流水平。”歐陽鐘燦說。
雖然OLED仍處于產業化的初期,但是“正因為處于這樣一個階段,OLED技術創新和產業發展空間非常大,為我國顯示產業和顯示企業通過自主創新掌握核心技術并在高端顯示技術方面參與國際競爭提供了寶貴機遇?!鼻迦A大學副校長邱勇教授說。
據了解,清華大學和維信諾公司通過自主創新,2010年12月打通了LTPS-TFT背板和OLED顯示屏制造工藝技術。2011年12月又推出了12英寸的OLED全彩顯示屏,這是國內目前最大尺寸的OLED全彩顯示屏。目前正在籌劃高世代線的建設,5年內將建設一條可生產30英寸以上電視產品的AMOLED生產線,標志著我國OLED技術和產業化已經取得了關鍵性突破,在高端顯示技術方面具備了較強的國際競爭力。
在發改委、工信部的支持下,在OLED顯示產業也有長足的發展布局。除了清華維信諾之外,還有汕尾信利、上海天馬、佛山彩虹等多家企業從事小尺寸PMOLED的研發和生產。此外,不少顯示終端廠商也開始涉足OLED產業。如長虹在2008年開始建設PMOLED生產線,TCL、創維與華南理工大學合作研發和產業化,電子科技大學和京東方也共同建立了OLED聯合實驗室。
OLED和TFT-LCD并不是一種替代的關系,而是具有極大的產業共通性和承接性
歐陽鐘燦說,發展OLED產業一方面要持續關注技術發展的動向,對技術發展趨勢有清晰的把握;另一方面要關注技術和產業發展的延續性和繼承性,要積極利用現有基礎,聯合產業鏈上下游資源,尋找技術攻關的突破口。
事實上,OLED和TFT-LCD并不是一種替代的關系,而是具有極大的產業共通性和承接性。AMOLED關鍵的驅動背板部分與現有的TFT陣列工藝在大部分的設備與技術方面均可共用,通過對現有TFT生產線少量的改造和設備的增添就能滿足未來AMOLED的開發與生產,可以看成是TFT技術的延續。
因此,對已掌握TFT-LCD技術的生產廠家轉入這兩種技術的AMOLED是比較輕而易舉的。
據了解,我國完全掌握TFT-LCD技術的京東方公司北京8.5代線去年6月順利投產,并且僅僅兩個月產品良品率已達90%以上。在此之前投產的京東方合肥6代線,良品率也達到世界一流。
這不僅結束了中國平板顯示產業不能生產大尺寸電視屏的歷史,更為關鍵的是,標志著中國企業完整掌握了自主的產品創新、自主的高品質制造工藝,自主的建設高世代生產線的關鍵技術能力。
OLED產業國際競爭體現為國家之間的競爭
OLED產業在國際范圍內的競爭已不單是企業間的競爭,而體現為國家之間的競爭。歐美、日韓均已制定了OLED產業戰略規劃。
韓國政府在2010年5月19日推出的《顯示器產業動向及應對方案》中,已經將OLED產業列為中長期發展目標。為配合這個目標,政府投資85萬億韓元,進行5.5代AMOLED面板的工藝轉換和核心有機材料的開發。近期三星和LG已經宣布將投資重點放在OLED技術上。LG已為OLED技術的發展投資了大約35.6億美元,而三星僅2012年的OLED投資將超過40億美元。根據最新的OLED-Info newsletter March 2012發布的消息,三星將在4月1日成立投資65億美元的“三星顯示”新公司以加快OLED超越LCD進程。
海外地區培育平面顯示有全球競爭力企業所需的巨額發展資金大多采用政府支持、市場化運作的方式解決。
一是在資本市場上政府鼓勵投資機構購買企業發行的股票;
二是政府鼓勵銀團給予企業提供長期低息貸款支持。
數據表明,早在1979年開始,日本通產省經光電產業技術振興協會聯合16家企業資助8.2億美元為期10年的液晶顯示產業化基礎研究計劃,受助企業要匹配70%研究經費。2011年年底,為搶占蘋果iPad、iPhone引發的中小尺寸平板顯示突破性的需求,又在《企業創新聯盟》框架下投資25億美元(占股70%到80%)組織日立、索尼與東芝成立世界最大的中小尺寸LCD觸摸屏及OLED顯示屏新公司。而韓國:1990年起組成大專院校、100多家企業參加的“平面顯示器研究聯盟”,每年政府投入30億韓元支持經費。臺灣地區:在“兩兆雙星”計劃框架中,從1991年到2002年,“政府”投入70億新臺幣支持顯示產業研發與產業化,2004年又投入17億。