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从核潜艇到华龙一号:“其他大国有的,我们也要有”

|· 本文来自“我是科学家”·|

为了去成都参加“科幻作家走进新国企”活动,我乘坐国外某型号中型客机从首都机场出发,飞行两个多小时后,降落在双流机场。它没法飞得更远——因为油箱容积有限。这也是各国空军都想掌握空中加油技术的原因。要是飞机采用核能作为动力来源,其航程可以认为是无限的。

其实,早在上世纪四十年代,就有专业人士设想过超长航时核动力飞行平台。人员、物资、设备都可通过“空-地往返航空器”与核动力飞行平台对接的方式进行运输。

“摇篮”之旅

成都291信箱——曾有来探亲的人因为这个名称在成都转了好几天却找不到工作在这里的亲属。

真正参观与核动力有关的事物,是在抵达西南地区的第二天。我们来到了位于大山深处的“909基地”。曾经,连这三个数字都是不能提的秘密,只能以让人摸不着头脑的“成都291信箱”指代。20世纪中叶,该基地的创业者从祖国四面八方聚集到这个山沟里,开始了中国第一座压水型核动力反应堆的研制。

这种压水型核动力反应堆后来装备在我国第一代核动力潜艇上。

由于该基地在我国高科技领域和先进能源开发工业体系中占有重要的地位,现在被誉为“中国核动力工程的摇篮”。大国间和平的战略基石——核潜艇——的心脏,艇用核反应堆,就是在这里研发成功的。

在我们耳熟能详的“两弹一星”精神的六句话中,“艰苦奋斗”是紧接着“自力更生”出现的。但在这个物质富足的年代,又有多少人能确切体会“自力更生、艰苦奋斗”这八个字的确切含义呢?

“干打垒”的二层小楼。

参与核潜艇工程的专家合影。

极其简陋的指挥部。

充满年代感的红砖宿舍楼。

在909基地的原址,我们看到了“干打垒”的平房,甚至是用干打垒的办法建起的二层小楼。还有那些充满年代感的红砖宿舍楼,一直用到上世纪九十年代。我们看到了极其简陋的指挥部。

连接这些建筑物的道路,有的是羊肠小路,有的是崎岖的陡坡路。

彭士禄院士曾经工作的地方。

这里农业时代的环境氛围,竟然孕育着核时代的澎湃动力,让人感慨,没有一定的精神信念支撑,真是没法做出这样跨时代的事业。

“核潜艇,一万年也要搞出来!”

这里到处都镌刻着伟人的一句话:“核潜艇,一万年也要搞出来!”

以核工业为代表的国防高科技工业之所以往往分布在山区,是与60年代国际形势的变化有关的。那时中国同时面临美苏两大超级大国的核讹诈,为了保护尚不茁壮的国防科技工业,当时中央决定搞三线建设,把这些高技术国防企业、院所,分散进山进洞。

曾经的住宅楼。

以今天的眼光看来,909就算是条件非常艰苦的了。哪知同行的一位老职工告诉我,还有更加艰苦的“三线”单位——他在80年代初曾到更偏远山区的一个核工业基地出差。那里左右两边望去都是高不见顶的大山,房屋就分散在两侧山沟和山洞里。他说,虽然自己是“核二代”,由于父辈的言传身教,对核工业有天生的认同感,但是扪心自问,面对那样艰苦的条件,恐怕也很难坚持下来。就是靠着核工业人这样一代又一代的奋斗与坚持,中国的核动力源技术与工程应用不断取得一个又一个的突破,不断为国防建设和经济发展注入新的澎湃动力。

画在材料实验室地板上的羽毛球场地,这里曾是几十年间基地唯一的室内羽毛球场地。这是核动力人为数不多的工余休闲场所。

好消息是,这个曾经严格保密,只有邮箱代号的基地。将改造为工业遗产保护与深度旅游相结合的场所,对外开放。对那段尘封历史感兴趣的国人都可以来一窥究竟,追思过往、缅怀先贤。

已经退役的材料实验设备。

“中华之龙”

龙是中华民族的图腾,象征着这个古老民族蕴含的磅礴伟力。在活动的第三天,我们来到了909基地的最新场址。在这里,我们可以看到中国核动力研究的最新进展之一 ——“华龙一号”的相关研究设备。

说起“华龙一号”首先要回顾909基地最近40年的发展历程,改革开放初期,该基地开展了多种新型核反应堆的研究,瞄准了曾经被美国独家垄断的脉冲核反应堆技术,并在20世纪80年代末成功建成了中国首座脉冲型核反应堆,打破了美国的技术垄断,成为世界上第二个掌握该技术的国家。

进入21世纪,中国核动力技术发展迎来了黄金期,通过优化第2代核电技术,形成了具有中国特色的二代改进型核电技术品牌,从2007年开始,909基地作为主要研发单位参与了具有中国自主知识产权的第3代核电技术“华龙一号”的研发工作,并实现了对外出口。现在“华龙一号”已经像高速铁路一样成为我国的“国家名片”。这也为我国第4代核电技术的研发奠定了坚实的基础。

三代核电非能动余热排出实验装置。

在国内,使用“华龙一号”的福清核电5号机组预计2020年并网发电,6号机组预计2021年并网发电。在国外,“华龙一号”的首个海外工程是巴基斯坦卡拉奇核电工程,其2号、3号机组正处于安装高峰。“华龙一号”是全国全球唯一按照进度计划建设的第3代压水堆核电项目。

“华龙一号”最大特点是安全性高。它在研发之初就深刻汲取日本福岛核事故教训,充分借鉴国际三代核电“非能动”安全理念,满足国际最先进的相关法规标准。其次是先进性与成熟性并重,有很好的经济性。而且,“华龙一号”还充分结合了“能动”和“非能动”二者的优势,是当前核电市场上接受度高的三代机型之一。

为了向我们解释抽象的能动与非能动,科研人员专门带我们参观了进行“华龙一号”非能动冷却装置实验的地方。所谓“能动冷却”,就是人为利用水泵等设备,将冷却剂压入反应堆四周,使核反应堆在非正常工作状态下产生的热量及时逸散掉,保证反应堆的安全。这种装置的缺点显而易见——万一水泵或者电源坏了,反应堆产生的多余热量无法及时逸散,就有堆心熔化的危险。日本福岛核事故就是海啸造成的海水涌入柴油发电机房,“能动冷却装置”失去电力无法启动,导致核反应堆堆心熔化的。

而“非能动冷却装置”的原理相当于隔着水蒸鸡蛋膏。家里蒸鸡蛋膏时,往往在蒸锅里放上一点水,在水里再放上盛鸡蛋的碗。“锅中水”的作用是保护装鸡蛋的碗不被高温锅底直接烧裂。在“华龙一号”非能动冷却装置中,核反应堆压力容器相当于装鸡蛋的碗;核燃料相当于鸡蛋;冷却剂就是锅中水;容纳冷却剂的容器相当于蒸锅本身,包裹着核反应堆压力容器。

科研人员用安全帽和拳头来模拟隔着水蒸鸡蛋膏的样子。由于涉及商业秘密,该装置的真实模样请自行想象。

除此之外,我们还参观了现代化的反应堆材料性能实验室。测试各种极端条件下材料的性能,比如说强度韧性的实验装置与工科高校的材料力学实验室,那个设备大同小异,只不过规模不同。我猜,在这里检测成功并成功装备的新型材料,可能就出现在4月23日人民海军成立70周年阅舰式上。

在向专家提问的环节,我想起来成都时感慨客机航程有限的事,便问道:早在1946年,时任加州理工学院教授的钱学森先生在为美国国防部撰写的《迈向新高度》战略规划报告中(第七卷,第五部分:核动力飞机推进系统的可行性分析),分析了将核动力运用于航空器上的可行性与前景。目前,国内在这方面有什么进展?

钱学森《迈向新高度》。

专家的回答在谨慎中透出自信:其他大国有的,我们也要有。

至于为什么这种具有自主知识产权的核电技术被冠以“华龙一号”的名字,专家解释,“华龙”就是“中国的龙”,主要是体现出中国龙的精神。而中国龙的概念又可以上溯到中核集团2011年推出的“龙腾计划”,就是要通过自主创新实现我国核工业的技术、装备和整个能力的提升,占据整个核能领域发展前沿,到2020年使我们国家的核能创新水平达到或者超越世界水平。

建设中的华龙一号核电站,供图:中国核动力研究设计院。

此行看到了“中国太阳”、“龙”的“摇篮”,可谓收获颇丰。但返回北京的旅程却出现了一点小插曲:晚上北京的天气原因不具备降落条件。我乘坐的川航某次航班在午夜备降到呼和浩特机场。

对于旅程被延误,我发了一个朋友圈。这下引来许多见多识广的朋友留言分享他们的难忘飞行经历:有复飞两次才降落的,吓得够呛;也有经历艺高人胆大的刺激降落的。

看着这些留言,我想到,如果钱老在70多年前提出的核动力飞机的设想能够成为现实,那么至少飞机备降可以在天上完成——飞到这些永久巡航的核动力空中加油机旁进行加油,也不必在天气不好的时候飞到远方机场备降了。

一位航空科普老前辈的留言很暖心,他是这样写的:“川航,英雄机组所在。备降情有可原。休息一夜,明天是好天。”

借他吉言,第二天北京果然是个大晴天。回顾这个小插曲,可以总结出:艺高人胆大,是建立在对自己操控水平和技术装备高度信心的基础上的。

看来在一切技术体系中,最大的能动性因素还是人。航空界是这样,核动力界亦然。通过此次核能探秘之旅我们可以发现,中国核动力人就像川航的英雄机组一样,驾驭复杂的技术,游刃有余,让人放心。

作者名片

The End

发布于2019-05-08, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

我的评论

赵洋

中国科技馆的副研究员,科学史博士,科普作家,著有《太空将来时》等作品。

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