盛夏時節(jié)，有“東方夏威夷”美譽的山東榮成石島灣，迎來一批批消暑度假的游客。他們或許不知道，島上矗立著全球第一座第四代核電站。
2024年政府工作報告指出，“第四代核電機(jī)組等高端裝備研制取得長足進(jìn)展”。這里的“第四代核電機(jī)組”，指的就是我國自主建設(shè)并投入運營的石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程。這項由清華大學(xué)與中國華能集團(tuán)有限公司、中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司等攜手奮戰(zhàn)20載取得的成果，入選由中國科學(xué)院院士和中國工程院院士評選的2023年度“中國十大科技進(jìn)展新聞”。
近日，科技日報記者專訪清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院院長、高溫氣冷堆核電站國家科技重大專項總設(shè)計師張作義，聽他講述科研人員發(fā)揚“200號精神”，使中國核能技術(shù)實現(xiàn)從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”的艱辛歷程。
20年嘔心瀝血打造“世界首臺”
記者：歷時20年，2023年12月6日，山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程投入商業(yè)運行。那一刻您的心情是怎樣的？
張作義：回想起來，我們真是歷經(jīng)千辛萬苦。不過，那一天我反而比較平靜，內(nèi)心充滿了感恩，感謝所有參與者和各方領(lǐng)導(dǎo)、專家的長期支持。
記者：您一直介紹高溫氣冷堆是第四代核電站，該怎么理解第四代核電站？
張作義：當(dāng)前中國和世界范圍內(nèi)主流核電站采用的是第三代先進(jìn)壓水堆技術(shù)，它們被稱為第三代核電站。第四代核電站采用的是新一代核電技術(shù)，與第三代核電站技術(shù)相比，它在安全性、經(jīng)濟(jì)性、減少核廢物等關(guān)鍵指標(biāo)上有所提升。
記者：高溫氣冷堆有哪些優(yōu)勢？
張作義：高溫氣冷堆采用小型模塊式設(shè)計。模塊式的核心內(nèi)涵，是減少單個反應(yīng)堆發(fā)電功率。每個反應(yīng)堆模塊發(fā)電功率僅約為傳統(tǒng)核電站的1/10。這些反應(yīng)堆模塊可以并聯(lián)起來，實現(xiàn)與傳統(tǒng)核電站同樣高的機(jī)組功率。這種模塊式設(shè)計，不僅增強(qiáng)了安全性，還提升了核電站部署的靈活性。此外，高溫氣冷堆還在燃料元件、堆芯物理設(shè)計等方面實現(xiàn)了創(chuàng)新。
記者：在研發(fā)高溫氣冷堆過程中，想必您和團(tuán)隊遇到了不少困難。
張作義：是的。要實現(xiàn)從“跟跑”“并跑”到“領(lǐng)跑”，確實要克服種種困難，沖破重重阻礙。例如，高溫氣冷堆運行溫度非常高，初始運行溫度已達(dá)700攝氏度，未來可能達(dá)900攝氏度。要讓高溫氣冷堆在如此高溫下長時間平穩(wěn)商業(yè)運行，需綜合考慮制造成本、運行維護(hù)等一系列問題。
記者：高溫氣冷堆首臺（套）設(shè)備有2200多臺（套），均系自主研發(fā)。我們?yōu)槭裁床恢苯右M(jìn)成熟技術(shù)設(shè)備？
張作義：我們建造的模塊式高溫氣冷堆是世界首臺商業(yè)核電機(jī)組，是我國原創(chuàng)性重大科技成果。研發(fā)過程中，我們要開發(fā)的設(shè)備，很多國外也沒有。有些問題是繞不過去的，不能“一買了之”。
記者：哪臺設(shè)備的研發(fā)過程給您留下深刻印象？
張作義：核電站屬于高度尖端復(fù)雜的系統(tǒng)工程，每個設(shè)備的開發(fā)過程都很艱難。比如，被譽為高溫氣冷堆“心臟”裝備的主氦風(fēng)機(jī)，功能是在反應(yīng)堆啟動、運行和停堆時，提供足夠的氦氣，將反應(yīng)堆芯熱量帶走。為研發(fā)該裝備，我們制作了3套樣機(jī)。
記者：高溫氣冷堆研發(fā)耗時20年，為什么用這么長時間？
張作義：我們在滿足核安全監(jiān)管要求上花時間、付出精力最多。我國在民用核安全監(jiān)管方面有完善、嚴(yán)苛、與世界接軌的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系。為確保世界首座模塊式高溫氣冷堆安全投運，我國核安全監(jiān)管部門投入大量時間精力，進(jìn)行最嚴(yán)苛的監(jiān)管。
記者：具體嚴(yán)苛到什么程度？
張作義：比如，僅修改一個指標(biāo)就可能花費數(shù)月時間。我們不但要為此召集同行專家審查，還要通過試驗去反復(fù)驗證。
20年間，我們正式回答的核安全審評問題有上萬個，為此撰寫的正式文件頁數(shù)超10萬頁。每個回答都得有計算模型、試驗數(shù)據(jù)或國內(nèi)外工程實踐支撐。有時，回答一個監(jiān)管問題甚至比寫一篇SCI論文都費勁。
校企合作結(jié)出創(chuàng)新果實
記者：高溫氣冷堆的產(chǎn)學(xué)研用融合模式很有代表性，校企是如何合作的？
張作義：在科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化方面，清華大學(xué)和中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司共同建立了轉(zhuǎn)化平臺企業(yè)——中核能源科技有限公司。清華大學(xué)將技術(shù)研發(fā)資源注入該平臺，雙方各占股50%。
在技術(shù)攻關(guān)上，中核能源科技有限公司和清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院建立了以關(guān)鍵任務(wù)為載體的聯(lián)合攻關(guān)機(jī)制，形成了涵蓋基礎(chǔ)研發(fā)、工程設(shè)計的聯(lián)合團(tuán)隊，深度參與主設(shè)備從產(chǎn)品設(shè)計、樣機(jī)研制優(yōu)化到試驗驗證的全過程。尤其是在很多關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)攻關(guān)中，清華大學(xué)的老師都是直接下到車間廠房，在生產(chǎn)一線和企業(yè)職工一起開展工作的。有時候大家開玩笑，說清華大學(xué)的老師已經(jīng)干成“車間主任”了。
記者：在促進(jìn)校企合作方面，您有哪些建議？
張作義：對學(xué)校而言，最關(guān)鍵是要找對合作企業(yè)。我把成果落地轉(zhuǎn)化比作“嫁閨女”。我們要找的不是“豪門”，而是“真心漢”——真心實意做轉(zhuǎn)化的企業(yè)。
在與中國華能集團(tuán)有限公司、中國核工業(yè)集團(tuán)有限公司的合作中，我始終實話實說：打造全球首座高溫氣冷堆商業(yè)化核電站是一件有風(fēng)險的事。這反而讓合作伙伴更堅定地推動示范工程建設(shè)。
記者：在高溫氣冷堆領(lǐng)域，您所在團(tuán)隊已經(jīng)成了領(lǐng)跑者，您擔(dān)心被超越嗎？
張作義：目前還不擔(dān)心。核電領(lǐng)域是很公平的，我們花了20年，付出巨大努力，形成了自己的技術(shù)優(yōu)勢。別人要超越，需付出同樣的努力。當(dāng)然，這絕不意味著我們可以自滿、可以“吃老本”，我們還要朝著更高目標(biāo)不斷前進(jìn)。
記者：未來，高溫氣冷堆研究還要在哪些方面更進(jìn)一步？
張作義：接下來，我們將在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)兩個維度上同時發(fā)力。在技術(shù)上，我們將進(jìn)一步提升高溫氣冷堆的堆芯溫度，實現(xiàn)更高品質(zhì)的熱量輸出。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展上，我們希望進(jìn)一步優(yōu)化裝備設(shè)計和制造工藝，通過批量化生產(chǎn)，降低建造成本，提升整個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和商業(yè)價值，實現(xiàn)更大范圍應(yīng)用。
用頂尖目標(biāo)吸引頂尖人才
記者：在高溫氣冷堆研究團(tuán)隊中，青年人才占比如何？
張作義：此前我們陷入過人才短缺的困境，不過目前團(tuán)隊中青年人才占比十分可觀。他們是我們非常寶貴的財富。我們在實現(xiàn)工程技術(shù)跨越的同時，還實現(xiàn)了人才隊伍更替。現(xiàn)在我們需要補(bǔ)充一批更年輕的科學(xué)家。
記者：您曾說，核電不同于其他行業(yè)，是一項無法用金錢吸引人才的事業(yè)。這句話怎么理解？
張作義：我曾和美國麻省理工學(xué)院的一位教授交流并達(dá)成共識：要吸引頂尖人才，不能只靠金錢，需要一個足夠有價值、有挑戰(zhàn)的目標(biāo)。有了這個目標(biāo)，人才就會被它吸引，忘我投入其中，實現(xiàn)自身價值。這也是我在清華大學(xué)工作的原因，大家都在圍繞一個共同的偉大目標(biāo)努力。
記者：作為一位研究生導(dǎo)師，您對包括核電在內(nèi)的大型工程領(lǐng)域人才培養(yǎng)有什么心得？
張作義：培養(yǎng)工程領(lǐng)域人才，實踐環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵。在真正的工程研究中，沒有固定試卷和標(biāo)準(zhǔn)答案，往往是一個工程難題直接“拋”過來，看你能否接住。所以在這類人才培養(yǎng)中，一定要讓他們“真刀真槍”去實踐。在實踐中檢驗理論，再拿理論指導(dǎo)實踐，練就真功夫，實現(xiàn)融會貫通。這樣他們上了“戰(zhàn)場”，才能成為“常勝將軍”。
記者：清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院在這方面有很好的傳統(tǒng)。
張作義：是的。清華大學(xué)工程相關(guān)專業(yè)學(xué)生，在校期間都要實實在在擼起袖子，畫圖紙、下車間、操作機(jī)床，練就扎實基本功，形成實踐和理論互相貫通的思維習(xí)慣。此外，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院有自己的“200號”基地，還有幾個不同類型的小型實驗反應(yīng)堆，供學(xué)生們實踐，它們在人才培養(yǎng)上發(fā)揮了巨大作用。
記者：高溫氣冷堆研發(fā)，涉及領(lǐng)域、人員眾多，您怎么管理如此龐大的團(tuán)隊？
張作義：科學(xué)家群體頭腦聰明、想法很多，也容易產(chǎn)生分歧。
在我看來，管理一個龐大、頂尖的團(tuán)隊，首先要確立一個正確目標(biāo)。其次，領(lǐng)導(dǎo)者各方面素質(zhì)要過硬，能在爭論、分歧出現(xiàn)時作出正確選擇。幸運的是，我們在技術(shù)路線選擇上基本正確，雖然遇到過難關(guān)，但都邁過去了。
清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院成立60多年來，形成了優(yōu)良傳統(tǒng)：遇到困難，領(lǐng)導(dǎo)者身先士卒，大家同甘共苦、共克難關(guān)。“知難而進(jìn)、眾志成城”的“200號精神”在我們團(tuán)隊里體現(xiàn)得淋漓盡致，激勵我們超越、領(lǐng)跑。
記者：著眼未來，您對核電領(lǐng)域人才培養(yǎng)有哪些建議？
張作義：核電未來發(fā)展，需要各方面人才，既需要專業(yè)技術(shù)人才，也需要企業(yè)領(lǐng)軍人才，尤其需要交叉復(fù)合型人才。高校在人才培養(yǎng)上應(yīng)當(dāng)更多元化。清華大學(xué)的畢業(yè)生如果能領(lǐng)導(dǎo)一項工程建設(shè)、運營一家企業(yè)，同樣是重要人才。歸根結(jié)底，培育人才還是要重視實踐，包括技術(shù)實踐、管理實踐，讓最優(yōu)秀的人才在實踐的風(fēng)浪中去歷練。
記者手記
剛見面，張作義就主動提起多年前科技日報記者采寫的一篇報道——發(fā)表于2005年的《核電“少帥”張作義》。
彼時，張作義開始主持20萬千瓦級高溫氣冷堆示范工程的研發(fā)建設(shè)工作，同時擔(dān)任清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院院長。
近20年后再見張作義，62歲的他精神矍鑠、意氣風(fēng)發(fā)。但他自嘲，如今年齡大了，早已不是“少帥”了。如今，張作義已從當(dāng)初任職時清華大學(xué)最年輕的院長，成為清華大學(xué)最年長的院長。
張作義曾略有不甘地向自己的老師、中國科學(xué)院院士王大中說：“看來我一輩子可能只做這一件事了?！崩蠋煹幕卮鹗牵骸耙惠呑右婺茏龀梢患?，還少不了好運氣?！?/p>
張作義確實做成了。如今，高溫氣冷堆已經(jīng)投入商業(yè)運營。如果非要說背后有“運氣”成分，那么，這“運氣”一定是和從未動搖的決心有關(guān)。
研制“世界首臺”的壓力非同尋常，稍有不慎便可能前功盡毀。個中艱苦與辛酸、收獲與成就，只有參與其中的人方能體會。
張作義說，未來他將繼續(xù)帶隊打造原創(chuàng)性重大科技成果，助力我國實現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)。
（科技日報記者 都芃 陳瑜）
