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第四代核电背后的创新体系探索

2018-12-10    来源:国资报告      []
       9月,山东荣成。《国资报告》记者穿戴好防护装备,经过层层安检,终于走进了高温气冷堆示范工程建设现场,几座正在建设中的灰色方形建筑映入眼帘。中核能源科技有限公司总工程师陈景指着这些建筑,向记者逐一介绍反应堆厂房、乏燃料厂房、汽轮机厂房等核岛和常规岛厂房的布局。
 
       2006年,《国家科技中长期发展规划纲要(2006-2020)》提出建设创新型国家战略,确定了16个国家科技重大专项,高温气冷堆核电站是“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”重大专项的重要组成部分。2008年2月,国务院常务会议批准高温气冷堆重大专项总体实施方案。
 
       记者在现场了解到,目前,高温气冷堆示范工程进展顺利,已经进入安装调试冲刺阶段,将于2019年底前后建成,届时,将成为世界首座球床模块式高温气冷堆商用核电站示范工程。而在这背后,是中核能源和整个产业化团队十多年以来产学研结合自主创新的不懈探索和创造性实践。
 
       打造创新体系
 
       在科技创新过程中,最难啃的“硬骨头”,当数原始创新和成果转化这两个环节。因此,《国家科学和技术中长期发展规划纲要(2006-2020)》提出,建设以市场为导向、以企业为主体、产学研结合的自主创新体系。高温气冷堆作为我国领跑世界的第四代核电技术,本身就具有极强的代表性。作为高温气冷堆产业化平台的中核能源科技有限公司,也是我们国家在战略高科技领域以企业为主体、产学研结合的一个典型。
 
       在实践过程中,高温气冷堆的自主创新和成果转化,面临着诸多现实的难题。中核能源科技有限公司党委书记、董事长张国华告诉记者,首先,按照“创新隧道”规律,大约700个创新理念进入隧道,只能形成125个小项目,其中有2个能够成为真正发起的项目,而最终的成功产品只有1个。其次,高温气冷堆是一套复杂的技术体系,需要反应堆工程、热能、设备制造、材料、电气、建筑、工程建造等多门类技术的集成。第三,研发创新周期长、投入巨大,时间跨度达40年以上。最后,大学、科研院所、企业、个人、政府等跨行业、跨国界众多创新主体参与,利益机制非常复杂。科技创新和成果转化要获得成功,必须形成一套资源集聚、利益平衡的有效机制。
 
       面对上述难题,2003年,原中核建设集团与清华大学联合组建了产学研结合的科技成果转化平台——中核能源科技有限公司(以下简称中核能源),并以它作为主体和基点,逐步形成了以项目为驱动、以产权为纽带的创新网络。这个创新网络是以市场为导向,产学研结合,不是“拉郎配”,因此具有生命力,发挥了巨大的作用。
 
       关于创新网络的组成,首先是由技术研发单位(清华大学),核工业体系(原中核建集团),发电企业(华能集团)组成的第一层级的战略联盟,并通过产权的方式,把各方连接在一起。第二层级,也是创新网络实现落地的核心主体,就是EPC总承包公司中核能源、技术研发单位清华大学核研院,以及示范工程业主公司。另外,通过高温气冷堆示范工程从更大范围上把设备制造商、燃料供货商、土建安装施工单位等联合在了一起。最后,政府在整个创新网络形成过程中,起到的是政策引导和支持的作用,国家重大科技专项的实施方案则把创新网络各方的作用固化下来,在国家政策上正式确立和形成了真正的创新体系。
 
       关于创新体系的运转动力和机制,首先是各方内在的利益驱动和战略目标的高度一致。原中核建设集团积极推进转型升级,希望拥有自己的核心技术。清华大学希望将实验堆技术进行产业化、实现核能报国理想。华能集团则敢于第一个“吃螃蟹”投资示范工程,体现了央企的战略眼光和责任担当。在合作过程中,各方在利益共享机制方面也体现了坦诚的态度。包括技术推广权益,股权利益等,都谈得非常清楚,多年来合作非常顺畅。
 
       在创新体系运转过程中,人的作用不容忽视。除了战略目标和体制机制,还必须要有一个团队,将高温气冷堆作为自己的事业。张国华向记者感慨道,“核能产业周期这么长,如果不作为一个事业来做,而是仅仅作为工作、饭碗,那是很可能做不成的。幸运的是,我们有一个核心的产业化团队,虽然收入不算高,但大家都克服了很多困难,十多年一门心思做一件事情,最终走到了今天。”
 
       发挥企业主体作用
 
       在各方努力之下,高温气冷堆不断取得积极进展:2003-2008年,完成了20万千瓦级模块式高温气冷堆核电厂标准机型设计与安全分析;2008年10月,高温气冷堆示范工程揭牌,并签订总承包协议、主设备供货同;2010年2月,高温气冷堆国家科技重大专项的科研任务正式启动;2012年12月9日,高温气冷堆示范工程正式开工建设。
 
       2017年9月,科技部举行大型先进压水堆及高温气冷堆国家科技重大专项新闻发布会。高温堆分项总师张作义介绍说,专项在高性能核燃料,工业放大与工程技术试验验证,以及主要关键设备的研制方面,均取得创新进展,并揭示了这个项目的重大意义或应用前景。“这是世界上示范工程最接近完成,因此也最接近商业化,安全性最高的四代核电技术。”张作义说。
 
       据张作义介绍,下一步,可以利用示范工程已经验证的技术,在保持主要设备及系统不变的情况下,多个模块组合,形成60万千瓦的核电机组,用来替代同等功率的燃煤发电机组,实现高效发电。另外,示范工程的反应堆出口温度是750℃,在同样的反应堆设计及使用同样材料情况下,可以实现950-1000℃的高温供热。利用这种高温能量,可以用来大规模高效率制氢,为从钢铁工业到汽车交通等各种领域提供新型能源,推动这些领域的跨越式发展。
 
       在自主创新过程中,作为产学研结合平台和科技成果转化公司的中核能源,也充分发挥了企业主体作用,并体现了多方面的价值。比如,在产业化推广方面,中核能源与清华大学核研院联合开展研发设计和科研攻关,在原国防科工委支持下完成了20万千瓦级模块式高温气冷堆核电厂标准机型设计与安全分析,同时,发挥产业化平台和总承包作用,推动形成创新网络,促进了产业链的形成。目前,中核能源还在积极推进60万千瓦高温气冷堆项目和高温气冷堆的“走出去。”
 
       在工程化研究方面,中核能源作为工程实施主体,和研发设计方清华核研院形成了一个高度互补、高度融合的联合体,在主要设备、系统工业放大、工程验证,和优化制造工艺、建造技术、缩短工期等方面,做了大量工程化研究,并承担了数百项科研项目,形成了一大批科技成果和产权成果。
 
       此外,中核能源还形成了精干高效的高温气冷堆EPC总承包人才队伍。之所以能实现人才队伍的精干高效,首先得益于产学研的紧密结合,使得中核能源可以与技术研发设计单位清华大学共同组建联合团队,并在专业力量方面实现互补、融合。其次是采用了先进的工程信息化手段,形成了以三维设计为基础、与清华大学核研院数据一体化的设计平台。在三维设计的环境下,各个专业互相的影响,和碰撞检查,都可以通过信息平台完成。同时,设计平台还与设备制造和采购平台连接在一起,实现了信息的共享,大大提高了总承包管理的效率。
 
       未来更美好
 
       回顾过去十几年的自主创新历程,中核能源的定位和目标非常明确,就是高温气冷堆重大专项的工程实施主体,高温气冷堆技术创新的企业主体。中核能源通过产学研结合,集聚股东优势资源,已经成为拥有核心技术的核电工程公司。中核能源的角色,就是负责把实验室技术通过工程转化变成可以商业化应用的成熟产品,同时以总承包的方式建成核电站,把最终产品卖给投资者。
 
       2015年1月,在我国核工业创建60周年之际,习近平总书记做出重要批示:核工业是高科技战略产业,是国家安全重要基石。要坚持安全发展、创新发展,坚持和平利用核能,全面提升核工业的核心竞争力,续写我国核工业新的辉煌篇章。
 
       2018年1月,国资委宣布,经报国务院批准,中国核工业集团与中国核工业建设集团实施重组。按照重组后的中核集团的定位,中核能源是中核集团的十三家直属单位之一。8月10日和9月3日,在中核集团党组书记、董事长余剑锋,清华大学校长邱勇的共同见证下,双方签订了全面深化战略合作协议和共建协议。这一系列举措释放出强烈信号:重组整合后的中核集团,将按照党中央的要求,发挥全产业链优势,整合国内核科技资源,深入推进军民融合发展,建设具有全球竞争力的世界一流核工业体系。
 
       当前,中核集团和清华大学开启了校企共建、全面深化战略合作的新篇章。中核能源作为连接中核集团与清华大学的桥梁纽带和平台主体,未来将发挥更加独特的重要作用,为建设世界一流核工业、世界一流大学做出贡献。
 
       目前,山东荣成高温气冷堆示范工程已进入安装调试的最后冲刺阶段,60万千瓦高温气冷堆项目推广、约旦项目等“走出去”工作也取得了重要进展。在过去十多年的产业化进程中,中核集团已经全面参与了高温气冷堆的项目投资、联合研发设计、总承包集成管理、燃料元件和设备制造供货、土建安装施工等各项工作。在新的起点上,中核集团将充分发挥全产业链优势,推动高温气冷堆国家科技重大专项顺利实施,加快推进高温气冷堆面向全球的商业化推广,打造自主核电“走出去”的国家名片。
 
       “如今,中核集团与清华大学的战略合作更加深入,我们的第四代核电高温气冷堆技术更加成熟,产业化团队和全产业链保障能力也更加强大。未来,高温气冷堆的发展前景必将更加美好。”张国华说。

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