1955年,中国才开始了对核能的战略性的部署。
为了发展属于中国的核能事业,清华大学在1956年成立了工程物理系,然后从各个专业中抽调学习优异的学生进行学习。
比如电机系、机械系、动能系等等专业,对于刚进入学科系统学习的学生来说还好,那些学科学习了一半,再从头学习就很麻烦。
因为这意味着之前几年的努力,都浪费了,所有的一切都要从头学起。
而这就是中国首批建设核反应堆的主力。
两年过去之后,到了1958年的时候,清华大学就瞄准了国家对于核能的战略需求,提出了要建设一座功率可以达到两千千瓦的屏蔽试验反应堆,工程代号200号。
为什么这个工程被叫做200号。
因为当时清华的各种基建项目的编号从2001开始,2002,2003……,这样做就是为了保密。
那么按照当时的习惯这个屏蔽试验反应堆项目的编号是靠后的,但是当时的基建处长知道这个项目后,认为该项目很重要。
算起来应该是当时学校里最重要的工程,所以就给一个最大的序号,这就有了200号这个名字了。
这算是一个小插曲。
后来方案批准后,一群平均年龄只有二十三岁半的清华师生,开启了中国核反应堆的大门。
那么今天就来说说,中国核反应堆的那些事。
中国的核能1949年新中国成立,百废待兴,这个时期的中国虽然是一个大国,但却是一个农业大国。
而这个时期,真正的大国都是以工业立国,但这个时候的中国,无论是从工业企业,还是工业科技,几乎为零。
看看国际上,美国和苏联先后研发原子弹,然后是以原子能、无线电、电子、火箭、自动控制为代表的科技,将他们的国防力量、科技水平、甚至是经济水平都提升了一个大的台阶。
就是在这种背景下,中国启动了核能战略。
不管干什么,人才是首位,而这个时间点上,中国各行各业人才都缺,尤其是核能相关的人才。
缺少人才,这就需要培养人才,这就有了上文提到的清华大学成立工程物理系的事情。
截止到1958年的九月份,该专业才有了一百二十多人的教师团队,以及一千三百多人的学生队伍。
这就是当时中国核反应堆起家的资本。
也就是在这个背景下,清华大学向国家提出了建立反应堆的申请。
任何设施的建设都是需要土地的,当时建设反应堆的位置,被批在了清华大学学校外边东北方向上的后八家附近。
这个地方原来是一个养马场,场里就两排²,南面一排用来给马场职工作为住房和办公用的,北面就是一排马棚。
而反应堆的位置就是这两排房的中间位置。
当时团队对于建设反应堆的热情非常的高,所以地基挖掘,砌墙,装设备,都是团队人员亲自动手建设。
因为土质属于黄土层,所以挖地基的过程非常的快,结果挖完之后,大家有点傻眼了。
黄土层挖地基是快,但这就意味着这片土地的承重力是不足以支撑反应堆的重量。
当时只能想办法解决。
解决的方案很快就被提了出来,使用几十斤重的铅块,压在地面上,一层一层的压在基础层面上。
而在建设的过程中,团队还在同时推进反应堆的设计工作,并完成了首期工程所需要的大部分标准的设备,顺便还突破了十几项技术关键,培养出了建堆和运行需要的一部分技术人员。
这短短的时间完成了这么多事情,是不是就没有了?
现在人很难想象这个时候的人们,在困难中的努力和他们身上迸发出来的精神。
在这个过程中,他们还在其他单位的辅助下,完成了二百多件专业设备,甚至完成了需要几十万工时才能完成的加工工作量。
做这些事情的时候,他们是没有工作场地的,吃住都是在马棚里进行的,而他们的誓言只有四个字——建堆报国。
不过最终后八家马场这个地址被废弃了,原因还是基础黄土层松软,再加上距离市区近,就又换了一个地址。
位置选在了昌平以西六公里,南口以东两公里的地方,这就是虎峪村南一公里处的一个小山头上。
之所以选在这里,是因为这里是苏联援建中国首个核反应堆的附近。
于是一块面积四百亩的正方形土地,就成了200号反应堆的住址。
对于这个地方,团队成员流传着一个说法叫二两坡,之所以这么叫,因为从清华到虎峪村要先坐火车过去,然后走五公里的山路,这段山路就是一个大坡,爬一次坡,他们笑称会消化二两馒头。
所以这个大坡就被叫做二两坡。
非常形象的一个名字,也从侧面说明了,当时这些人建设这个反应堆的生活情况。
苦!绝对很苦。
直到1960年的下半年,才批下一块生活区,这才解决了人员在场地的住宿问题。
那么之前是怎么解决的?
虎峪村建设核反应堆,施工队和设计队是在1960年的初春去的,施工队一百多人(主要是复员军人),设计队一百多人。
这么多人来之后,就被安排在了村民的家里居住,据说当时村民家里的土炕上一睡就是七八个人。
因为人多,做饭吃饭也是一个问题,于是就在一个小庙里建灶做饭,小庙最多的时候,仅吃饭的人就有三百人。
这些人一起工作,到了六月份地基就完成了,1961年厂房建设完成,同年下半年进行了反应堆本体铝磁壳的安装。
1964年九月份这个屏蔽反应堆才建成,建成后的场地一万多平方米,八栋建筑物,几千套电器和机械部件,几十万米管线,顺带还攻克三十七项关键技术。
最关键的是,扩大用途、自动化程度、甚至是安全性都超过了国外的原参考设计水平。
后来这个场地对外叫做清华大学实验化工厂,目的是为了保密。
正是因为这个试验场地,清华大学后来开设了十二个原子新专业,以及二十一个实验室,五十一门新学科。
而且这个反应堆可以供六百个学生在反应堆上进行毕业设计。
中国的首艘核潜艇的屏蔽材料研究,就是在这个试验堆上进行的。
其他的研究还有,包括核辐射医学、火箭导弹、航天仪器辐射,种子辐射等等实验。
这是中国最大的核能研究基地。
而在首批建设该反应堆的学生中,有一位叫王大中的人,他成为了中国第四代核反应模块式高温气冷堆的建设者。
中国的模块式高温气冷堆这个模块式高温气冷堆最大的特点就是安全。
那么它是怎么保证安全呢?
对于反应堆很多人会想到一根根黑色棒状燃料,往一汪池水中插入或者拔出。
而这个模块式高温气冷堆不是这样的。
它的核燃料被包裹在了陶瓷里边,而且这些陶瓷一共有四层。
这还不算,所有的核燃料被分成了一万两千份,每一份都是用四层陶瓷包裹,大小和拳头差不多。
这就意味着每一个燃料球就是一个核燃料装置,在同时进行裂变反应。
如果其中一个燃料球出现问题,那么这个燃料球相对来说温度是不大的,再加上有陶瓷保护,完全可以安全的取出来。
在取出的过程中,根本就不用担心其他的燃料球。
所以安全性是非常高的,熔堆这样的事情就不可能发生,可以做到及时处理。
而且在这一万两千个燃料球的外边,还有一层厚厚的石墨包裹着。
再有就是一个核电站使用这样的反应堆一共有两个,它们是模块化组装起来的,还可以独立运行。
这就意味着一个出现问题,在处理这个的同时,另一个还能继续运行。
或者在进行更换燃料球的时候,根本就不需要停堆。
而这套概念,是王大中在1981年提出来的,叫做球床堆——环形堆芯模块式高温气冷堆。
最关键的是,单堆的功率从最开始的二十万千瓦提高到了五十万千瓦。
不仅具有德国专利,还有美国和法国专利,德国媒体在报道这件事的时候说,中国人实现了一个奇迹。
当然技术归技术,理论归理论,所有的一切没有落地变成实物都是没有用的。
在1985年,王大中就开始主持了两个项目,其一五兆瓦低温核供热堆实验,其二布局高温气冷堆的关键技术研发以及实验。
1989年五兆瓦低温核供热堆研发成功,并投入运行,成为世界首座一体化自然循环水冷堆。
在2003年的时候,建成具有固有安全特性十兆瓦模块式球床高温气冷实验堆,而且并网发电成功。
当时国际原子能机构还组织了全世界相关方面的专家,见证它的安全性。
2021年,山东石岛建成了模块式球床高温气冷堆核电站,同年十二月底发电成功,这是世界首个,而且还是第四代核反应堆,安全性是它最大的特点。
如今中国在第四代反应堆上,走在了世界前列,而且是处于领导者地位。