“小身材,大能量。”
一顆原子的直徑不過0.1納米,但它所蘊含的能量卻足以引發全球能源革命,若使其核心(如鈾235)完全裂變,那么每1千克鈾235可以釋放相當于20噸標準煤完全燃燒產生的能量,足夠用以生產約700萬度電。
這種極其高效的能量,即是今天人們所說的“核能”,在全球范圍內,核能正逐漸取代化石燃料,成為電力生產的關鍵技術。同時,也正因為核能具備功率高、易儲存等特點,往往只需少量核反應堆,就能滿足一座城市全年用電需要,“小型化”成為我國核能發電的必然趨勢,讓電力不足,且難以大面積建設發電廠的地區看到了希望。
在湖南,“缺煤、無油、乏氣”的能源困境長期影響該省電力供應,而核能,尤其是小型核電的出現,成為湖南“破局”的關鍵。由南華大學研制,一款名為“哪吒”的陸基可移動多模式微型核反應堆電源投入使用,它體積較小,全重不超過49噸,僅靠一輛卡車就能“打包”帶走,即便在以山地為主的湘西地區,亦能做到快速運輸,成為湖南低成本電力供應的可靠保障。
“哪吒”雖小,但本事很大,其一次性發電量足夠1000輛電動汽車使用12至20年,或為小型城市提供持續穩定的電力供應;高達81兆瓦的電功率,甚至能作為電動機,推動萬噸貨輪前進。便于運輸的特性,又使“哪吒”能夠在災區、偏遠山區、邊防基地等環境中快速安裝,滿足軍民領域的不同供電需要。
“哪吒”的高光時刻,暗含著湖南能源產業的發展方向。既然傳統能源的劣勢難以彌補,倒不如“向前看”,專注于核電領域,況且湖南還有南華大學這張“王牌”。
南華大學擁有專業最齊全、層次最完整、培養規模最大的“核特色”學科專業群體,其中核科學技術學院擁有先進核能技術設計與安全教育部重點實驗室;擁有國家級核能與核安全示范型國際科技合作基地、建筑環境氣載污染物治理與放射性防護國家地方聯合工程研究中心等國家級科研平臺,擁有國家核應急宣傳和培訓基地,擁有核燃料循環技術與裝備湖南省協同創新中心、氡湖南省重點實驗室、湖南省數字化反應堆工程技術研究中心、中核集團反應堆數字模擬與技術支持重點學科實驗室、中核集團氡及其他氣載放射性重點學科實驗室、核測控與核安全防護湖南省高校產學研合作示范基地等十余個省部級科研平臺。
近年來聯合申報、共同承研后處理專項、核能開發、龍騰計劃等相關重大工程項目40余項,承擔國家自然科學基金、環保部監管、湖南省重大研究計劃等科研項目80余項,獲國家科技進步獎4項、省部級科技進步/技術發明一等獎4項、二等獎20余項、省先進技術轉化應用大賽一等獎1項,科研經費6億余元。
一系列由核科學技術學院完成的科研成果,既推動了核科學與其他學科的多元融合,也為湖南核能技術發展提供創新支撐。“超低放射性高純稀土氧化物制備新技術”是南華首次牽頭獲批國家重點研發計劃青年科學家項目,將為高端稀土材料制備技術的國產化提供理論和技術支持;韋悅周教授團隊成功從稀土礦物“獨居石”中,成為分離得到高純醫用同位素鉛-212、鉍-212;唐泉教授團隊開展鈾礦石提取高純度醫用226Ra關鍵技術及規模化生產可用于多種惡性腫瘤的α核素靶向治療;肖德濤教授團隊開發自主化氡測量與防控技術,研制了成套的高性能氡測量儀器設備,解決了輻射安全領域氣載放射性氡測不了、測不準的難題。于濤教授團隊創建了基于模型指引與數據驅動的核反應堆高精度數智化設計分析理論及新技術,顯著提升了反應堆設計的精準度與效率;學院正推進建設我國首臺仿星器磁約束核聚變裝置(CN-H1),努力為開展穩態高性能等離子體研究提供了國際領先的實驗平臺。
數智化零功率反應堆實驗裝置及核反應堆多物理數智化分析平臺
中國螺旋型仿星器一號裝置(CN-H1)
以“哪吒”為代表,這些成果不僅為我國核能可持續發展和核技術的應用提供了關鍵技術支撐,更借助不同角度的科研實踐,為全球核能產業鏈優化提供了一份“南華方案”。
當前,除了在建的大型核電站外,內陸省份的核電小型化政策亦逐步放開。湖南作為“我國核工業的重要發源地和功勛之地”,將核電視為其現代化產業體系的能源保障,提出在未來5至10年間,“搶占未來能源產業發展新賽道”,成功吸引到中核集團、華能集團、中科院上海應用物理研究所、國電投集團等單位的合作意愿。在湖南舉全省之力發展核電的背景下,南華大學的未來發展無疑達到更矚目的高度。
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