168体育科海撷珠｜不再谈核色变！核电站反应堆有了“安全锁”海聚焦建设“五个中心”的重要使命，“以科技创新为引领”首当其冲。本月起，《科海撷珠》栏目走进“上海黄浦”，由中国历史最悠久的综合性科普期刊《科学画报》、上海科学技术出版社“汇科普·读书会”、黄浦区融媒体中心共同组建采编团队，为读者们献上科普盛宴，选取部分荣获了上海市科学技术奖的重大科技成果，以通俗易懂的方式帮助公众更好地理解上海市在科创中心建设过程中所取得的伟大成就，知晓这些高新科技成果所取得的过程、科研人员在其中所做出的贡献等。

　　能源与人类文明发展密切相关，是推动人类社会进步的重要驱动力。20世纪以来，化石能源的广泛使用推动了全球经济和社会的快速发展。然而，对化石能源的过度依赖也带来了环境污染和能源安全等问题。

　　我国作为能耗大国，正处于能源的关键阶段，风能、太阳能等可再生能源以及核能等逐渐得到广泛应用。我国自主研发的第三代先进核电“国和一号”是目前世界上最大的非能动压水堆核电站,其单机组输出电功率可以达到150万千瓦。

　　同为清洁低碳能源，与风能、太阳能等相比，核能最主要的特征是高效和稳定，但仍然有很多人因核安全问题对核电谈之色变。1986年的前苏联切尔诺贝利核事故，至今让人心有余悸；2011年的日本福岛核事故及其核废水的处理，引发全世界的持续高度关注。

　　核能有这么多好处，有没有办法在守住安全底线的基础上充分利用核能，继续发展核电？世界各国都展开了相应研究。在我国，在国家电投核能总工程师、 国家科技重大专项大型先进压水堆核电站“国和一号”总设计师郑明光的领衔下，上海核工程研究设计院股份有限公司牵头进行了“大型核电厂熔堆事故应对技术研究及应用”项目的攻关。

　　项目的难点在哪儿？发生核事故后，首先需要采取停堆措施，即停止反应堆的运行。但是，由于核反应堆的特殊性，在停堆之后，依然会有大量的热量持续不断地产生，这些热量如果不能得到及时转移导出的话，就会在反应堆内形成温度高达3000摄氏度的熔融物。这些高温熔融物可能破坏反应堆压力容器、安全壳等安全屏障的完整性，使放射性物质外泄，对周围环境造成巨大的破坏。

　　熔融物的成分非常复杂，包括堆芯燃料组件材料（二氧化铀、锆及其反应产物等），还包括反应堆的一些结构件材料，如不锈钢、控制棒材料等，同时高温熔融物之间存在复杂的物理化学反应，给机理现象研究和应对措施研发带来了巨大的困难。

　　研究团队以破解熔堆难题，给核电站反应堆安上可靠的“安全锁”为目标，进行了15年的技术攻关，并且获得了3项主要创新成果：第一，采用含铀材料开展了表征反应堆原型的大型熔融物试验，获得了关于熔融物形成、相互作用以及热量分布的机理；第二，创建了熔融物热量调节技术，研究团队在“国和一号”设计之初，就对反应堆的堆内构件的材料和几何形状进行了最优化设计，从而显著降低熔融物向反应堆压力容器传热的不均匀度；第三，开发出反应堆内外协同冷却技术，能够有效移出熔融物热量，解决了135万千瓦以上电功率反应堆的熔融物堆内滞留难题，在极小概率熔堆事故发生后，能不依赖任何外部能源的干预，将熔融物的热量稳定可靠地带出去。

　　目前，“大型核电厂熔堆应对技术研究及应用”项目成果总体达到国际领先水平，并应用于多个核电项目168娱乐app下载，经济效益、社会效益和环境效益显著，项目荣获了2022年度上海市科技进步一等奖。

　　（本文作者为国家电力投资集团上海核工程研究设计院股份有限公司正高级工程师，主要从事核电厂安全研究。）