阅读的力量 | 《碳中和》：国家最高科学技术与我们的未来 11月3日上午

11月3日上午， 2020年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重召开。国际核能领域著名学者、清华大学王大中院士获国家最高科学技术奖。
国家最高科学技术奖是中国五个国家科学技术奖中最高等级的奖项，评选条件也极其的严苛。
王大中院士因其带领产学研联合团队实现了我国高温气冷堆技术从跟跑、并跑到领跑的整体发展过程，为我国在先进核能领域逐步走向世界前沿奠定了重要技术基础，而获得这个重大奖项。

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也许你还不理解什么是高温气冷堆技术，那么今天我们来为大家简单的介绍一下。
2011年的福岛核泄漏事故，相信大家都还记忆犹新，到现在核废水的处理，都还是全球关注的问题。因此，如何让核能更安全高效的为人类所用，一直是科学家们研究的课题。
【阅读的力量 | 《碳中和》：国家最高科学技术与我们的未来】美国西屋电气公司的先进非能动压水堆安全系统（Advanced Passive PWR ，简称AP）安全防线是装水量数千吨的大水箱。泰拉能源公司的行波堆核电技术主要优势是，将贫铀浓缩过程产生的副产品逐步转化为核燃料加以利用，而无须将其从反应堆堆芯中移出，从而减少了核扩散可能性，降低了核燃料循环的总体成本，并保护了环境。
而王大中院士所研究的高温气冷堆则被研究人员形容成“火龙果” 。为什么是火龙果呢？
原来，在高温气冷堆中，需要大量的球形燃料。以清华大学研发的1万千瓦高温气冷堆为例，需要把核燃料做成直径为0.5毫米的核芯，再在其周围依次包上三层碳和一层碳化硅，形成直径1毫米的包覆颗粒，然后再把8000个包覆颗粒弥散在石墨中，制成直径为6厘米的燃料元件球。
高温气冷堆的安全优势是功率密度低，并可以通过对包覆颗粒的设计、材料和工艺上的严格管控，进一步防止燃料颗粒被烧毁。

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早在1974年，清华大学核研院就开始了球床高温气冷堆的探索性研究。1981年，核研院的王大中远赴当时的联邦德国求学。在导师指导下，王大中从德语零基础到用德语进行博士论文写作及答辩，仅花了一年零九个月的时间。他留德期间的科研选题“模块式中小型高温气冷堆的设计和研究” ，为中国2003年成功修建世界第一座第四代模块式核反应堆（1万千瓦）奠定了理论基础。
2004年，清华大学对高温气冷堆固有安全性进行验证试验：在反应堆正常运行时切断电源，模拟最严重的事故状况，结果反应堆在没有人为干预的情况下，依靠自身应对措施安全地停了下来。国际原子能机构（International Atomic Energy Agency ，简称 IAEA）专家组现场见证了试验过程，并给予高度评价。但同时，低功率密度也造成了目前高温气冷堆体积庞大、造价高昂的不足。

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2012年，世界首座20万千瓦级高温气冷堆示范电站在山东荣成开工建设。通过欧盟长周期辐照考验验证，颗粒燃料元件可以在1250—1350℃下长期运行，达到了反应堆出口氦气平均温度1000℃的要求。
在积极推进20万千瓦示范工程的基础上，高温气冷堆正在向60万千瓦模块式商业化机组推进。这项工程的意义在于：利用固有安全性的优势，替代中小煤电机组，开发移动式气冷堆；利用氦气出口温度高的优势，为制氢、海水淡化提供能源保障；利用模块化优势，为电网规模不大的“一带一路”沿线国家提供中小机组。