2023年12月6日，位于山东威海的石岛湾高温气冷堆核电站示范工程完成168小时连续运行考验，正式投入商业运行，这标志着我国已经系统掌握了高温气冷堆商用关键核心技术，形成了完整的自主知识产权，在全球先进核能技术竞争中“杀出重围”。
“核能是‘大国重器’，代表国家工业的实力。我们推进的不是一般的商业化工程，而是共担国家使命，服务国家发展战略。”清华大学核能与新能源技术研究院院长张作义说。
高温气冷堆技术最早可追溯到核能领域著名学者、清华老校长王大中院士在20世纪80年代提出的构想。1979年，美国三哩岛核电站发生事故，在其影响下世界核能事业陷入低谷。彼时，王大中意识到，安全性是核能发展的生命线，因而坚定地选择了“固有安全”（指反应堆在运行参数偏离正常时，能够依靠自然物理规律趋向安全状态的性能）这条极为难走的核能利用技术路线，并带领团队于本世纪初研发建成了世界上第一座具有固有安全特征的模块式10兆瓦高温气冷实验堆。
石岛湾高温气冷堆示范工程正是在清华上述实验堆的基础上建成的。20多年来，在国家科技重大专项支持下，清华大学团队先是将设想变成图纸，而后把图纸变成样机，经过重重考验再到工厂制造，最后改进安装到石岛湾施工现场。
“整个电站核岛设备共研制1.5万余台（套），反应堆的主要设备，包括主氦风机、蒸汽发生器、压力容器，有一系列‘从0到1’的核心关键技术突破。”回忆起20余年来团队经历的艰辛，张作义感慨良多。
这条通往科学之巅的崎岖小径，会聚了一批不畏劳苦的志同者。
过去10年里，团队成员吴莘馨全身心投入研制被称为“核电之肺”的蒸汽发生器，这也是高温气冷堆最关键的设备之一。
“高温气冷堆蒸汽发生器的工作环境决定了它的选材特殊，结构必须紧凑。而作为全球首创的设计，没有可参考的制造和装配工艺，即便有设计图，也没人担保能做出来。”吴莘馨记不清中间推翻重来了多少次，才最终敲定了组件式、立式中盘管结构的直流蒸汽发生器设计方案。
而为了把图纸变成真正的设备，她和团队反复试验。经过一年多的奋战，团队自主研制了换热组件专用工具，开创性开发了一整套螺旋盘管套装工艺技术，突破了制造瓶颈，为蒸汽发生器工业化批量生产奠定了坚实基础。
“我们的初心一直是做世界上最先进的核能技术，通过自身努力取得核安全上的成功。”在张作义眼里，这座在清华10兆瓦高温气冷实验堆基础上建成的核电站，早已不单是一个示范工程，不再是基础科研、纸上论文和原理实验，而是中国核能技术自主创新的又一标志。
“走遍千山万水，说尽千言万语，历尽千辛万苦”，张作义如此总结这20多年的工作。在他看来，重大工程尤其是核能系统领域的突破，一定是多方协作、精诚合作的结果。
2006年，清华大学作为唯一牵头实施国家科技重大专项的高等院校和技术研发主体，携手中国华能集团、中核集团等几百家研究单位、工厂企业进行联合攻关。为了落实厂址，张作义和团队从南到北几乎摸遍了可能建设高温堆的地方。为确保关键设备能按进度和质量完成，他们奔赴全国各地，贴近生产一线。目的就是为了做到对国内设备研究和加工制造了如指掌，对合作方遇到的技术和合作困难能及时提出解决之法。
“经过几十年的奋斗，几代人的奋斗，在核能这个领域，我们已经跟世界的先进水平并驾齐驱。同时，我们还希望能做一些变革性的创新，走在世界的最前头。”张作义说。
当前，依托高温气冷堆技术，清华团队已经开展了高温堆工艺热应用、核能制氢等工业化推广前景研究，并正大力推动相关技术落地。
张作义表示，高温气冷堆所提供的高温热能，在“双碳”背景下，具备非常好的商业竞争力，“不光会给我国带来影响，在世界核能市场上也是一大进步”。（本报记者 董鲁皖龙）