科技創新是我們最主要的愛國方式
——記2020年度國家最高科學技術獎獲得者王大中

方 方

“要使公眾接受核能，反應堆安全必須是‘固有的’。”美國著名核科學家泰勒在1956年說。

這句話，在中國科學院院士、清華大學原校長王大中心中盤桓了幾十年。固有安全反應堆，是核能安全的最高目標，也是他堅定不移的追求。

王大中

2011年日本福島核事故后，我國有一座10兆瓦高溫氣冷堆得到《紐約時報》的高度評價，“即使在福島那樣的災害條件下，也是安全的，不會發生災難性后果”。而這，正是王大中科研生涯中主持建造的兩座最重要的反應堆之一。

“我們科技工作者要自覺地為科技自立自強作貢獻，科技創新就是我們最主要的愛國方式。”得知自己獲得2020年度國家最高科學技術獎之后，王大中說道。

既建堆又建人

20世紀50年代，考入清華大學機械系的王大中看到了一個紀錄片。片中講述了蘇聯第一個原子能發電站——奧布靈斯克核電站。

盡管它的功率只有5000千瓦，但在那厚厚的混凝土墻和自動開啟的大鑄鐵門后面的原子反應堆，還是給王大中留下了深刻的印象。為什么原子核裂變能釋放出巨大的能量？核裂變鏈式反應是怎么發生和控制的？……一個個問題浮上心頭，王大中想要探個究竟。

恰逢清華大學為響應國家開發核能的戰略，于1956年成立了工程物理系，王大中被抽調成為我國第一批反應堆專業的學生。“那時候，核反應堆在我們國家還是一個‘短腿’，”王大中回憶道，“我希望畢業之后能在這個領域為國家作一些貢獻。”

任務很快就來了。

1958年，清華大學提出要自行設計和建造一座功率為2000千瓦的屏蔽試驗反應堆。重任落在了平均年齡只有23歲半的一批清華師生的肩上，這里邊就包括剛剛畢業留校的王大中。1960年，工程編號為200的清華大學原子能研究基地正式興建。

“核工程本身各個方面都會涉及到，有一點紕漏就會造成整個大裝置出問題。”王大中說。當時的中國，原子能研究領域剛剛起步，人才隊伍、科研條件、物質條件相當薄弱。那支年輕的隊伍，最初并無多少經驗，他們基本上沒見過核反應堆。由他們做出第一座中國自主設計、建設的核反應堆，看起來似乎不可思議，但他們硬是把這件事兒干成了。

這是王大中第一次參與建造核反應堆，在他眼中，那時候是“學中干、干中學”，“既建堆又建人”。從反應堆的基礎施工到反應堆的設備的安裝調試，他接觸到了整個反應堆設計建造的全過程，得到全方位的考驗和鍛煉，成長為真正的骨干。

終于，到1964年，這座屏蔽試驗反應堆成功建成臨界并投入運行，“200號”工程圓滿完成了，“知難而進，眾志成城”的精神也在清華人心中萌芽。從最初的原子能研究基地，到后來的核能技術研究所，一直到如今的核能與新能源技術研究院，清華人始終習慣稱之為“200號”——透過這個名字，仿佛能聽到那段激情燃燒的歲月中，一群23歲半的年輕人堅定地喊著：“用我們的雙手開創祖國原子能事業的春天！”

不會熔毀的反應堆

從零到一，正當中國人想要開創自己“原子能事業的春天”時，美國三哩島核電站的堆芯熔化事故將世界核能事業拉入低谷。

安全，像一座大山，壓在了核能科學家的頭上。按照泰勒提出的構想，只有抽出所有控制棒而堆芯不熔毀，反應堆的安全性才能夠得到終極解決，打消公眾的疑慮。但到20世紀80年代時，也沒人真正造出過一座不會熔毀的反應堆。

1985年，王大中接過了核能技術研究所所長的擔子，成為“200號”新的掌舵人。這一年，他有兩個動作備受矚目：主持國家“七五”重點科技攻關項目“5兆瓦低溫核供熱堆研究”，布局高溫氣冷堆的關鍵技術研發及試驗。

5兆瓦低溫核供熱堆在1989年建成。它是世界上首座一體化自然循環水冷堆，也是世界上首次采用新型水力驅動控制棒的反應堆。建成后的3個冬季，它供熱運行累計8174小時，供熱可利用率達到99%。“該堆充分利用了非能動安全設計，具有非常高的安全裕度，達到了很高的可靠性和可利用率。”國際原子能機構評價道，“這是中國對世界核能的重要貢獻”。

就在5兆瓦低溫核供熱堆獲得國際高度評價時，核能與新能源技術研究院對高溫氣冷堆的研發也取得了重大進展并迎來重要發展機會。

2021年9月12日，王大中（中）、吳宗鑫（左）、張作義（右）在山東石島灣高溫氣冷堆示范工程現場

早在德國訪學時，王大中就敏銳地捕捉到一個新概念：模塊式的高溫氣冷堆可以具有固有安全特性。他堅信，這將成為未來核能發展的重要方向之一。即便切爾諾貝利事故使世界核能發展再次墜入低潮，他也未曾動搖過這個信念。

隨著關鍵技術逐漸取得突破，1992年，國務院批準立項，由國家原“863”高技術計劃支持，在清華大學“200號”建設一座10兆瓦高溫氣冷實驗堆。從1995年正式動工興建，到2000年建成、2003年并網發電，為了這個世界首座模塊式球床高溫氣冷實驗堆，王大中團隊突破了數十項核心關鍵技術，其中15項達到國際先進水平。

2004年9月，國際原子能機構組織24個國家60余位科學家見證了“不插入控制棒下反應堆喪失冷卻”的安全試驗。2005年7月，在10兆瓦高溫氣冷實驗堆上進行的“抽出所有控制棒且疊加不緊急停堆”實驗順利完成。從泰勒提出構想算起，這是世界上迄今僅有的在實際反應堆上進行此類安全驗證的實驗，成功驗證了高溫堆的固有安全性，10兆瓦高溫氣冷實驗堆被國際公認為“達到當今世界核能安全的最高水平”。美國雜志Wired更是直接稱之為“不會熔毀的反應堆”。跨越半個世紀，泰勒的構想終于在中國變成了現實。

“走模塊式球床高溫氣冷堆技術路線”和“在核心關鍵技術上堅持自主創新”，只是王大中在20世紀80年代作出的3個重大戰略性選擇中的兩個。另外一個是，要踐行從小規模實驗堆到全尺寸工業示范電站的發展路線。這條路線在華能山東石島灣核電站的建設上體現得淋漓盡致。

2021年8月，石島灣核電站獲頒運行許可證。從2012年12月正式開工建設算起，石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程也已經走過了近9年。這座示范工程全方位實現了自主創新，關鍵技術和設備全部實現國產化，是世界首座工業規模的模塊式球床高溫氣冷堆核電站；研發建成了世界唯一一條工業規模的球形核燃料元件生產線，完成了示范電站首爐堆芯70萬個燃料球的生產。在王大中的推動和指導下，清華大學“200號”在20萬千瓦示范工程基礎上，聯合中國核工業集團有限公司（以下簡稱“中核集團”）完成了商業規模的60萬千瓦高溫氣冷堆核電廠的標準設計。如今，清華大學已經與中核集團、中國寶武鋼鐵集團有限公司簽署了合作協議，出口溫度950攝氏度的高溫氣冷堆核能制氫技術的研發工作也已啟動。

2021年9月12日，86歲的王大中來到石島灣核電站。這一天，這里的反應堆首次達到臨界狀態，機組正式開啟帶核功率運行。不久之后，石島灣高溫氣冷堆核電站將并網發電，中國高溫氣冷堆事業終將實現由跟跑、并跑向領跑世界的轉變。

這是中國第一次在一種工業規模的先進反應堆技術上領先世界。王大中曾用“跳起來摘果子”形容他們的攻關歷程。他認為，“跳起來摘得著”才是一個好的目標，要想辦法使自己跳得高一些，達到一個高度后，再瞄準新的高度。

一步，一步，又一步，王大中和他背后的“200號”人，他們就是這樣跑到“領跑”位置上的。為了這次領跑，他們付出了太多的心血。萬千情結，最終化成王大中口中那句至為誠懇的話：國家最高科學技術獎是份沉甸甸的榮譽，它屬于集體，屬于所有知難而進、眾志成城的“200號”人，也屬于所有愛國奉獻、努力拼搏的科技工作者。