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黨的二十屆四中全會系統(tǒng)謀劃了以中國式現(xiàn)代化全面推進強國建設、民族復興偉業(yè)的宏偉藍圖,《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十五個五年規(guī)劃的建議》(以下簡稱《建議》)進一步明確了“加快建設新型能源體系”“積極穩(wěn)妥推進和實現(xiàn)碳達峰”及“前瞻布局未來產(chǎn)業(yè)”的戰(zhàn)略方向。
面對能源安全、綠色轉型的時代課題,中國科學院上海應用物理研究所(以下簡稱上海應物所)必須深刻把握全會精神與《建議》要求,自覺將國家戰(zhàn)略部署轉化為推動釷基熔鹽堆科技自立自強的具體行動,為構建新型能源體系、培育新質生產(chǎn)力提供核心科技支撐。
釷基熔鹽堆是第四代先進核能系統(tǒng)重要戰(zhàn)略選擇。2011年,面向國家能源安全與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求,中國科學院啟動首批戰(zhàn)略性先導科技專項“未來先進核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)”,由上海應物所牽頭實施,任務是發(fā)展釷基熔鹽堆核心技術能力和研發(fā)2兆瓦液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆。
十幾年間,上海應物所從“零”開始組建隊伍,在項目建設中邊學邊干,秉持“功成不必在我、功成必定有我”的信念,不追熱點、不趕時髦,靜心篤志深耕TMSR,只干這一件事,也干成了這件事。
有別于傳統(tǒng)核反應堆,釷基熔鹽堆涉及高溫熔鹽化學、釷鈾燃料循環(huán)、新型材料服役行為等一系列深層次科學問題,對我國來講是一個全新領域。
上海應物所攻關團隊以基礎研究為突破口,解決TMSR工程中的問題,也在工程中發(fā)現(xiàn)值得深挖的“真問題”,推動學科發(fā)展建設,形成了“問題來自工程、結果用于工程”的良性循環(huán)。
在此機制下,上海應物所團隊掌握了材料、儀器、設備研發(fā)和系統(tǒng)集成等相關核心技術。
在整體設計方面,實驗堆采取了創(chuàng)新的一體式堆本體設計,將堆芯、燃料鹽泵、換熱器等核心設備集成在反應堆主容器內,顯著降低了放射性泄漏風險,提高了反應堆的安全性,也為未來熔鹽堆的模塊化設計、工廠制造、整體安裝及高效快速部署奠定技術基礎。
在核心材料研發(fā)和工藝制造方面,為適應堆內極端服役環(huán)境,上海應物所成功開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的GH3535高溫鎳基合金、T220超細孔徑核石墨,突破型材與構件的制造工藝、鎳基合金焊接技術等,實現(xiàn)熔鹽堆用關鍵結構材料“從無到有”“性能一流”。
2023年10月,我國首座液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆正式建成并實現(xiàn)首次臨界;2024年6月,首次實現(xiàn)滿功率運行;2024年10月,完成世界上首次熔鹽堆加釷實驗,在國際上率先建成獨具特色的熔鹽堆和釷鈾燃料循環(huán)研究平臺。同時,實驗堆整體國產(chǎn)化率大于90%,關鍵核心設備100%國產(chǎn)化,供應鏈自主可控,牢牢掌握發(fā)展的主動權。
目前,上海應物所已成功開展加釷實驗并實現(xiàn)堆內釷鈾轉化,初步證明利用釷資源的技術可行性,為后續(xù)規(guī)模化利用釷燃料奠定了重要科學基礎。
值得一提的是,這座實驗堆是我國自主研發(fā)、設計和建設的第四代先進裂變核能系統(tǒng),更是目前國際上唯一運行并實現(xiàn)釷燃料入堆的熔鹽堆,表明我國在釷基熔鹽堆核能領域實現(xiàn)了國際領跑。這背后,離不開上海應物所圍繞釷基熔鹽堆建設目標探索形成的獨特體制機制。
作為“國家隊”,上海應物所始終堅持以國家戰(zhàn)略需求為最高導向,探索并實踐“建制化、體系化”的科研組織模式,按照專業(yè)優(yōu)勢整合所內外力量,形成目標統(tǒng)一、分工明確、高效協(xié)同的“大團隊”作戰(zhàn)格局。
近年來,上海應物所牽頭和深度參與的多個國家級重大科研項目均取得重要進展,切實將“建制化、體系化”優(yōu)勢轉化為服務國家戰(zhàn)略的突出成效,充分體現(xiàn)國家戰(zhàn)略科技力量的組織優(yōu)勢。
正是在各類重大科技任務中,上海應物所打造了一支集基礎研究、技術攻關和工程建設于一體的攻關團隊。當前,這支隊伍正圍繞釷基熔鹽堆研發(fā)全鏈條,系統(tǒng)地組織和實施任務。
釷基熔鹽堆的規(guī)模化應用,離不開與產(chǎn)業(yè)界的深度融合。上海應物所與國內研究所、大學、核電相關設計與制造企業(yè)等聯(lián)合開展關鍵技術攻關。隨著實驗堆的建成,釷基熔鹽堆國產(chǎn)化供應鏈已初具雛形。下一步,上海應物所將通過與能源領域領軍企業(yè)合作,深化共建釷基熔鹽堆產(chǎn)業(yè)鏈和供應鏈,為國家能源安全和“雙碳”目標提供有力支撐。
《建議》為我們描繪了“十五五”乃至更長時期的發(fā)展藍圖,而藍圖的生命力在于執(zhí)行。一張藍圖繪到底,一代接著一代干。上海應物所TMSR實驗堆、研究堆、示范堆“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略藍圖,正通過詳盡的規(guī)劃與扎實的行動,轉化為目標與路徑清晰的“作戰(zhàn)圖”。
面向“十五五”,全所上下將不忘初心、牢記使命,以更強的擔當、更實的作風、更高的標準,奮力推動我國釷基熔鹽堆科技事業(yè)再攀高峰,為全面建成社會主義現(xiàn)代化強國、實現(xiàn)中華民族偉大復興的中國夢注入強勁的核能科技力量!
(作者:李晴暖,系中國科學院上海應用物理研究所黨委書記、副所長)
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