“功勛堆”助力藍天保衛戰(前沿科創調研行之核能供暖①)

——探訪中國原子能科學研究院池式供暖反應堆

“科技是國家強盛之基，創新是民族進步之魂。”“創新是引領發展的第一動力。”“抓創新就是抓發展，謀創新就是謀未來。”這些振聾發聵的時代強音昭示我們，必須牽住科技創新這個“牛鼻子”，走好科技創新這步“先手棋”。

新中國70年來的發展實踐雄辯地證明，推進科技創新必須堅持自立更生和對外開放相統一，在擴大科技領域對外開放的同時，清醒地認識到重大科技創新成果是國之重器、國之利器，必須牢牢掌握在自己手上，自力更生、自主創新。

本報自今日起推出“前沿科創調研行”系列報道，聚焦中國科技工作者在重大前沿科技領域的創新實踐。我們將深入科研院所、工廠企業，現場感受中國科技創新的脈動，見證中國前沿科技創新一線的感人故事，記錄中國大步邁向科技強國的鏗鏘腳步。

——編者

不知何時起，灰蒙蒙的天空和空氣中隱約的炭火味兒成了中國北方一些地區寒冬的“標配”。據統計，北方建筑取暖總面積超過200億平方米，其中約83%為燃煤取暖面積，取暖耗煤每年約4億噸標準煤，不僅排放了大量溫室氣體，而且加劇了空氣污染。找到可替代煤炭的清潔供熱能源，成為一項重大而緊迫的任務。

近年來，核能作為一種清潔、高效的能源在供暖中的價值受到很多業內人士空前重視和社會輿論的廣泛關注。核能供暖究竟是如何實現的?技術成熟嗎?安全性到底如何?經濟性怎樣?帶著這些疑問，筆者近日前往中國原子能科學研究院，探訪成功完成核能供暖實驗的泳池式核反應堆——“49-2”堆。

偏居一隅 功勛卓著

太陽剛鉆出地平線又隱匿在陰云中，路兩旁的樹木隨風搖擺，枯葉飛舞。11月中旬的北京雖然在時令上剛入冬不久，但是一場寒流到來，氣溫直線下降，跌破冰點。

我們一早駕車從北京東三環向南出發，拐入京滬高速公路，而后沿南五環路越過涼水河一路向西，之后向南進入六環越過小清河。起伏的遠山終于清晰起來。剛駛下六環不遠，就看到路邊標有“中國原子能科學研究院”字樣的交通指示牌，繼續開行約10分鐘，導航系統提示我們，此行的目的地——中國原子能科學研究院到了。

出現在眼前的是一座大院，其寬闊的入口分為兩個部分，右側是一排閘機，供行人刷卡出入;左側是供車輛進出的通道，武警值守在那里，執行嚴格安保檢查程序。在工作人員的幫助下，我們登記之后得以入內。

中國原子能科學研究院建成于1950年，應國家核能研究之需而生。在這里，中國一代代核科技工作者潛心研究實驗，創造出了中國核領域多項“第一”：第一座反應堆、第一臺加速器、第一臺中子晶體譜儀等。這里因此被譽為中國核工業的“搖籃”。

早晨9時已是工作時間，院內的主干道上很少看到人，寬敞的院區顯得尤為空曠。除了幾幢新建筑之外，院子大多是兩三層的紅磚老樓，掩映在高高的白楊樹下，透著歲月的滄桑感。沿著路前行到一個丁字路口，一抬頭，只見一座高聳的冷卻塔矗立在不遠處，其頂部散發的水蒸氣隨風緩緩飄散。

在工作人員的帶領下，我們來到一座紅磚小樓前，一位身著淺灰色工裝的中年工程師迎了上來：“您好，我是‘49-2’池式供暖反應堆主任張亞東。”

“從外表看，這與普通樓房沒什么區別，我們的核反應堆就在里面。”張亞東介紹說。在他的引導下，我們進入通往反應堆樓房的入口處，一名武警在哨崗區的監視器前執勤，他緊盯著監視器，認真核對每名來訪者的信息。張亞東介紹說，這里的監控攝像頭功能強大，甚至能捕捉來訪者細微表情變化，一旦發現異常，比如變得憤怒、猙獰，就會立刻報警。我們通過審查和安檢之后，終于進入“49-2”堆的樓前。

華麗轉身 使命光榮

步入樓內，首先映入眼簾的是門廊設置的一組展板，通過老照片展示“49-2”堆建造過程和發展歷史。

“毛主席當年說，就是要一萬年，也要搞出來核潛艇!中國核能科研人員深受鼓舞和激勵，在北京西南燕山腳下的大石河河灘掀起了建設熱潮。幾年后，一座先進的核科研平臺建成并投入使用。1964年12月20日，中國完全自主設計、建造的第一座反應堆‘49-2’堆首次達到臨界。”張亞東介紹起來如數家珍。他說，“49-2”被譽為“功勛堆”，為材料輻照和核潛艇研發打下堅實的基礎。

如今，“49-2”堆承擔多項功能，包括同位素生產、核電廠儀器儀表考驗、結構材料、燃料的輻照考驗。“除此之外，‘49-2’堆還有一項重要使命：進行核能供暖演示驗證。”張亞東說。

2017年3月，有關方面明確由中國原子能科學研究院牽頭，利用“49-2”堆開展池式堆城市供熱可行性研究及演示。11月，國家核安全局批準“49-2”池式反應堆低溫供熱改造方案。之后開展了供熱工況的熱工水力校核、供熱回路及其控制系統改造等工作，新增獨立封閉的二回路，通過二回路的二次換熱后將熱量接入供熱管網，為研究院內兩座辦公樓及“49-2”堆廠房供熱。當年11月28日，改造后的“49-2”堆實現安全供熱168小時，標志著中國利用核能替代傳統燃煤進行供熱取得重大進展。

以“49-2”堆供熱實驗取得成功為契機，中國核工業集團有限公司正式對外發布了其自主研發的400兆瓦低溫供熱核反應堆“燕龍”，這是目前世界在研最大的供熱核反應堆，每年可替代32萬噸燃煤，減少煙塵排放3200噸，灰渣10萬噸，采暖價與傳統燃煤鍋爐相當。

我們注意到，在門廊墻壁的暖氣片上掛著“核能供暖”字樣標識，“這個暖氣片和傳統鍋爐供暖所用的是通用的，鍋爐和核反應堆兩個熱源可隨時切換。”張亞東說。

多重防護 安全無虞

走過門廊，進入一個大廳，對著門的是一堵半弧形墻體，張亞東介紹說，這是面屏蔽墻，其后就是“49-2”堆。改造后的“49-2”堆是池式供熱反應堆，張亞東對此解釋說，所謂“池式”，顧名思義就是將堆芯放置于水池內，安放“49-2”堆的水池是一個橫截面8平方米、深7.8米的半橢圓池。與深井池不同的是，“49-2”堆所在的池是從地平面而起建造的，高度達兩層樓。

穿過大廳，沿樓梯拾級而上，到達第三層。那里是一個套間，進門的外間是小展廳，陳列著改造后的“49-2”堆模型，里間是反應堆主控室。在小展廳內，張亞東結合模型向我們介紹反應堆的構造和運行原理。他說，“49-2”堆主要由堆芯、堆池、冷卻回路、控制系統等組成。堆芯是核燃料產生能量的地方，控制棒驅動機構操控著反應堆的起、停和功率。堆芯完全浸沒于水池中，堆芯內的核燃料發生裂變，池內的水一方面充當冷卻劑降低溫度，另一方面能夠屏蔽中子，保證了安全性。即使發生事故，堆芯也不會暴露，不會導致放射性物質泄漏，確保安全。張亞東強調，核能供熱的安全性還體現在熱量傳遞的三個回路設計上：第一回路把反應堆里的熱量帶出來，通過換熱器，以物理換熱方式傳遞到第二回路，以同樣的方式再傳遞到第三回路，之后通過公共熱網進入千家萬戶。“3個回路之間，只傳遞熱量不傳遞介質，從而保障安全。”張亞東說。

展廳陳列著“49-2”堆芯模型，張亞東介紹說，堆本體高約0.8米，堆芯半米見方，中間有44個方形孔，其中插入由16或15根燃料棒組成的組件盒。這些食指粗細的燃料棒長半米多，內部填充著鈾235，外為鋁包殼。在里間的主控室，我們看到，在約20平方米的房間里放著7臺立式控制柜，控制柜上是反應堆各個環節的調節開關、參數儀表和控制屏。2名班組人員坐在電腦監視器和反應堆控制系統前，實時監測各項數據。張亞東告訴我們，由于泳池式反應堆結構簡單，僅需要少量人員就可完成運行控制、安全監控、指揮調度和應急處置等日常工作。

從主控室出來，我們實地參觀了改造后的“49-2”堆第二回路管道。它位于一層緊鄰堆池后面一個10來平方米的房間內，經過隔熱處理的管道縱橫其間，多種閥門和壓力儀表隨處可見。張亞東結合現場設施，介紹水在回路中循環情況，特別結合換熱器的位置講解熱量物理傳導過程和確保安全的措施。

探訪結束了，離開反應堆大樓，一陣凜冽的風吹過，頓覺寒意逼人，我下意識地裹緊了大衣。生產電力是民用核能傳統利用方式，相對而言，核能供暖則鮮為人知。在京城西南的燕山腳下，運行半個世紀的中國“功勛堆”悄然間又立新功，圓滿完成了核能供暖演示與驗證。我們期待，不久的將來，核能可以取代燃煤鍋爐，讓人們在嚴冬里感受溫暖的同時，看到更藍的天。(記者 田姬熔 張保淑)

關鍵詞： 功勛堆