“10兆瓦高温气冷实验反应堆”采用的是“球床”设计，因此关键技术之一就是燃料“球”的生产。这些微小的核燃料“球”弥漫在石墨中组成燃料元件。这种元件是保证高温堆具有优异安全性的最核心技术。

　　制作“球”（全称为“包覆颗粒”）要先把核燃料制成直径0.5毫米的核芯，再在其外面包上四层包覆层，每层只有几十微米厚，而且要严格控制每层的厚度、密度和各向同心性，最后制成的球形颗粒直径只有0.9毫米。八千个这样的小颗粒均匀弥散在直径5厘米的石墨基体里，再在其外部围上一层厚5毫米的石墨球壳，才能制成直径6厘米的球形燃料元件。制造工序达36道，半成品、成品检验的性能指标34项，包覆颗粒制造不合格率要求小于万分之一，只要有一项性能不合格，这批产品就不能出厂。

　　为了研制这样一个小“球”，核研院花了十几年的心血。从实验室研究到生产规模试验，从小规模的工艺试验到建立规范化的工艺流程，从经受辐照考验到正式批量生产，最后超额生产出两万多个球形燃料元件产品，整个生产流程全部采用我国自主研发的全凝胶法、化学气相沉积法、准等静压法等制备工艺，包覆燃料颗粒的不合格率达到十万分之五以下，产品质量达到最先进的德国后期制造水平，其指标可满足商用核电站的要求。

　　“球”制作后，如何在反应堆不停堆、无放射性的条件下维护反应堆，成为另一个重要问题。10兆瓦高温气冷实验反应堆采取了一种新的球形燃料元件输送形式，利用脉冲气流让燃料元件从卸料管中一个一个地排出。就好像用风给一个个“球”向下的外力，使其逐个滚落，不用停止反应堆就可以拆卸维修。而为了让小“球”顺利下落，燃料元件装卸系统研制课题组研制了十多年，先后建立了颇具规模的冷实验和热实验两个台架，冷实验做了十几万次，热实验又运行了几万个球。专家在这套系统的鉴定中这样写道：“该装置是世界上第一套用脉冲气动方法实现从卸料管球床中单列化排出燃料元件的装置，在结构设计上有创新，在技术上有突破，居世界领先水平。”

　　为了确保安全性，10兆瓦高温气冷实验反应堆的设计还采用了全数字化技术进行控制。1989年，负责该系统研制的杨自觉教授提出：高温气冷堆的保护系统应该采用数字化技术，在控制室内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。但当时平板显示器、触摸屏、局域网等设备和技术在国外刚刚起步，国内不仅没有见过，甚至没有听说过。然而，从接受任务到成功应用，杨自觉教授课题组用了11年时间，终于研制成功这套全新的反应堆全数字化控制保护系统，并把它用在了10兆瓦高温气冷实验反应堆上。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。谈到这段艰辛历程，杨自觉情不自禁地说：“搞反应堆数字化保护系统，最大的困难是要突破传统的观念，不突破传统观念就没有创新，可要真正实现创新，决非一日之功。”

　　“决非一日之功”是对“数字系统”的总结，也是对整个高温气冷实验反应堆建设的总结。

　　在实验反应堆的建设过程中，很多部分的研制都经历了五年、十年甚至更长的建设实践，勇气、毅力、对目标的执著再一次在这种团队作战中发挥了它的灵魂作用。

　　“十年磨一剑。高温气冷堆的建设，是核研院一项有组织、有目标的攻关项目。”10兆瓦高温气冷实验反应堆负责人之一、清华大学教授吴宗鑫说，“在研制过程中，我们在国际合作的基础上加强了基础集成，在很多领域进行了攻坚。在大家的共同努力下，我们终于在核问题的核心技术领域抢占了一席之地。”　　

　　安全运行：迎来核反应堆应用的春天

　　2000年12月，10兆瓦高温气冷实验反应堆达到临界，也意味着高温气冷实验反应堆正式建成。时任教育部副部长周远清在庆祝大会上讲话，认为这一项目充分显示出了高等学校在解决国民经济和社会发展重大问题上的科技创新能力。

　　2003年1月，10兆瓦高温气冷实验反应堆——这座世界上第一座模块式球床高温气冷反应堆——实现了72小时连续满功率运行，其后又完成了“全场断电试验”、“主氦风机停机失冷试验”、“甩负荷试验”三项安全性能试验，成功地实现了事故后反应堆衰变热的非动能载出。核反应堆与常规电厂锅炉不同，在停堆之后还会继续产生热量，这三项试验充分保证了高温气冷堆剩余热量利用自然规律被冷却，不发生堆芯熔化、放射性外泄的事故，已经足以应对核安全技术中最大的挑战。在当年5月的政府工作报告中，“10兆瓦高温气冷反应堆试验工程建成”被列为“我国在相关领域跨入世界先进行列”的标志之一。

　　2004年，在来自30多个国家的60余位国际原子能专家的注视下，高温气冷实验反应堆实现了“不插入控制棒下反应堆丧失冷却”的核安全试验演示。著名核能专家、原国际原子能机构副总干事钱积惠说：“它在任何时候都不会出现切尔诺贝利核事故那样对公众和环境造成危害的严重情况。”

上一页  [1] [2]