从实验堆到商业运行历时20年，清华大学推动高温气冷堆核能技术产业化落地
绿色发展是高质量发展的底色。2023年12月，华能石岛湾高温气冷堆核电站完成168小时连续运行考验，正式投入商业运行，每年可带来14亿千瓦时的发电量，预计每年减少二氧化碳排放90万吨。
这是我国国家重大科技专项标志性成果之一，拥有完全自主知识产权，标志着我国在第四代核电技术领域达到世界领先水平。“在空间跨度上，该核电站集聚了关键技术研发、设计验证、设备制造、工程建设、调试运行等产业链上下游500余家单位。在时间跨度上，高温气冷堆核能技术从实验堆到商业运行已经走过了20年。”清华大学核研院副院长、高温气冷堆核电站重大专项副总工程师董玉杰在接受中国知识产权报记者采访时表示。
安全性是核能发展的生命线，上世纪80年代，作为被业界公认为具有固有安全特性核能技术的优选堆型，高温气冷堆技术吸引了世界多国研究人员的目光。在中国科学院院士王大中带领下，清华大学勇闯“无人区”，开展先进核能技术研发。在国家“863计划”支持下，清华大学攻克了球形燃料元件、球床流动特性等多项关键技术，并于2000年建成10兆瓦高温气冷实验堆，2003年并网发电。
“这个实验堆相当于一个大型的验证系统，验证了我们技术的可行性，相当于实现了“从0到1”的突破，从科学研究角度看很有意义，但从应用层面看还远远不够。”董玉杰告诉记者，2003年，清华大学开始了“从实验堆到商业规模电站”的探索，与中核集团联合成立中核能源科技有限公司，共同设计研发高温气冷堆核能技术产业化应用方案。在此基础上，2006年“高温气冷堆核电站”被列入国家科技重大专项，清华大学成为当时唯一牵头实施国家科技重大专项的高等学校。
从技术到产品，需要再研发再设计。用董玉杰的话说，当中的很多历程非常艰难。“这条路此前没有人走过，需要有前瞻性的布局。”根据高温气冷堆能够达到其他堆型达不到的冷却剂出口温度这一特性，清华大学核能团队开发的这项技术将不只用于高效发电，还将发展核能的非电应用，包括工业用高温蒸汽和核能制氢等领域。沿着这一产业化方向，团队成功突破大型反应堆高温氦气冷却与密封、高温核级系统、一系列首台套设备研制等重大技术挑战，研发出国际上性能最优的核燃料元件，开发出产能最大的生产工艺和设备技术体系等。
“技术是产业发展的基础，知识产权则是产业竞争力的优势所在。”董玉杰表示。自2006年起，清华大学围绕高温气冷堆核能技术持续进行知识产权布局。多年来，清华大学逐步形成专利、软件著作权、技术秘密等各类知识产权保护形式相互配合，覆盖模块式反应堆设计、耐高温全陶瓷包覆颗粒球形核燃料元件、反应堆不停堆在线换料等核心及相关配套技术的知识产权保护体系。同时，清华大学还通过《专利合作条约》（PCT）途径等在10余个国家和地区提交国际专利申请，密织知识产权保护网。
2020年10月，清华大学以131件专利、4件软件著作权及相关专有技术增资入股中核能源科技有限公司，中核集团同步注入5亿元资金，共同推动后续60万千瓦级高温气冷堆产业化项目落地。清华大学以知识产权打包增资入股新公司方式推动高温气冷堆核电站运行，加速能源绿色化转型，入选国家知识产权局发布的专利产业化十大典型案例。
这一方式加强了清华大学和中核集团的集中研发力度。“我们选取了一部分与此次产业化方向相契合且易于转化的知识产权进行增资入股，同时选派专业技术人员根据需求入驻企业，随时解决产业化推进中遇到的具体问题。目前项目进展良好。随着项目的进展，新技术不断产生，并陆续实现产业化。”董玉杰说。
在“双碳”背景下，社会对清洁能源的需求更为迫切，经过20年技术供需的深度融合，过去实验室里的技术逐渐走向市场，成为推动高质量发展的新质生产力。谈及未来高温气冷堆核能的运用，董玉杰满怀憧憬：“现阶段这项技术实现了小批量的推广应用，在高温堆工艺热应用、核能制氢等方面的研发运用也在持续推进。我们期待这一技术能够在更大范围实现商业化运用，为全球绿色发展注入更多生机活力。”（本报记者吴珂）
（文章来源：中国知识产权报原标题：清华大学推动高温气冷堆核能技术产业化落地——廿载求索，从实验堆到商业运行）
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