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1、“功勋堆”助力蓝天保卫战——探访中国原子能科学研究院池式供暖反应堆2、中国经济的韧性丨民企走出去 这家海外买矿的渝企有啥经验？3、铝里“长”陶瓷 五代“材料人”助推“材料轻量化革命”

“功勋堆”助力蓝天保卫战——探访中国原子能科学研究院池式供暖反应堆

来源:人民日报海外版

“功勋堆”助力蓝天保卫战（前沿科创调研行之核能供暖①）

——探访中国原子能科学研究院池式供暖反应堆

“49-2”堆供热实验取得成功庆祝仪式。资料

“科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。”“创新是引领发展的第一动力。”“抓创新就是抓发展，谋创新就是谋未来。”这些振聋发聩的时代强音昭示我们，必须牵住科技创新这个“牛鼻子”，走好科技创新这步“先手棋”。

新中国70年来的发展实践雄辩地证明，推进科技创新必须坚持自立更生和对外开放相统一，在扩大科技领域对外开放的同时，清醒地认识到重大科技创新成果是国之重器、国之利器，必须牢牢掌握在自己手上，自力更生、自主创新。

本报自今日起推出“前沿科创调研行”系列报道，聚焦中国科技工作者在重大前沿科技领域的创新实践。我们将深入科研院所、工厂企业，现场感受中国科技创新的脉动，见证中国前沿科技创新一线的感人故事，记录中国大步迈向科技强国的铿锵脚步。

——编者

不知何时起，灰蒙蒙的天空和空气中隐约的炭火味儿成了中国北方一些地区寒冬的“标配”。据统计，北方建筑取暖总面积超过200亿平方米，其中约83%为燃煤取暖面积，取暖耗煤每年约4亿吨标准煤，不仅排放了大量温室气体，而且加剧了空气污染。找到可替代煤炭的清洁供热能源，成为一项重大而紧迫的任务。

近年来，核能作为一种清洁、高效的能源在供暖中的价值受到很多业内人士空前重视和社会舆论的广泛关注。核能供暖究竟是如何实现的？技术成熟吗？安全性到底如何？经济性怎样？带着这些疑问，笔者近日前往中国原子能科学研究院，探访成功完成核能供暖实验的泳池式核反应堆——“49-2”堆。

偏居一隅 功勋卓著

太阳刚钻出地平线又隐匿在阴云中，路两旁的树木随风摇摆，枯叶飞舞。11月中旬的北京虽然在时令上刚入冬不久，但是一场寒流到来，气温直线下降，跌破冰点。

我们一早驾车从北京东三环向南出发，拐入京沪高速公路，而后沿南五环路越过凉水河一路向西，之后向南进入六环越过小清河。起伏的远山终于清晰起来。刚驶下六环不远，就看到路边标有“中国原子能科学研究院”字样的交通指示牌，继续开行约10分钟，导航系统提示我们，此行的目的地——中国原子能科学研究院到了。

出现在眼前的是一座大院，其宽阔的入口分为两个部分，右侧是一排闸机，供行人刷卡出入；左侧是供车辆进出的通道，武警值守在那里，执行严格安保检查程序。在工作人员的帮助下，我们登记之后得以入内。

中国原子能科学研究院建成于1950年，应国家核能研究之需而生。在这里，中国一代代核科技工作者潜心研究实验，创造出了中国核领域多项“第一”：第一座反应堆、第一台加速器、第一台中子晶体谱仪等。这里因此被誉为中国核工业的“摇篮”。

早晨9时已是工作时间，院内的主干道上很少看到人，宽敞的院区显得尤为空旷。除了几幢新建筑之外，院子大多是两三层的红砖老楼，掩映在高高的白杨树下，透着岁月的沧桑感。沿着路前行到一个丁字路口，一抬头，只见一座高耸的冷却塔矗立在不远处，其顶部散发的水蒸气随风缓缓飘散。

在工作人员的带领下，我们来到一座红砖小楼前，一位身着浅灰色工装的中年工程师迎了上来：“您好，我是‘49-2’池式供暖反应堆主任张亚东。”

“从外表看，这与普通楼房没什么区别，我们的核反应堆就在里面。”张亚东介绍说。在他的引导下，我们进入通往反应堆楼房的入口处，一名武警在哨岗区的监视器前执勤，他紧盯着监视器，认真核对每名来访者的信息。张亚东介绍说，这里的监控摄像头功能强大，甚至能捕捉来访者细微表情变化，一旦发现异常，比如变得愤怒、狰狞，就会立刻报警。我们通过审查和安检之后，终于进入“49-2”堆的楼前。

华丽转身 使命光荣

步入楼内，首先映入眼帘的是门廊设置的一组展板，通过老照片展示“49-2”堆建造过程和发展历史。

“毛主席当年说，就是要一万年，也要搞出来核潜艇！中国核能科研人员深受鼓舞和激励，在北京西南燕山脚下的大石河河滩掀起了建设热潮。几年后，一座先进的核科研平台建成并投入使用。1964年12月20日，中国完全自主设计、建造的第一座反应堆‘49-2’堆首次达到临界。”张亚东介绍起来如数家珍。他说，“49-2”被誉为“功勋堆”，为材料辐照和核潜艇研发打下坚实的基础。

如今，“49-2”堆承担多项功能，包括同位素生产、核电厂仪器仪表考验、结构材料、燃料的辐照考验。“除此之外，‘49-2’堆还有一项重要使命：进行核能供暖演示验证。”张亚东说。

张亚东讲解“49-2”堆相关实验运行参数。芮钰雅摄

2017年3月，有关方面明确由中国原子能科学研究院牵头，利用“49-2”堆开展池式堆城市供热可行性研究及演示。11月，国家核安全局批准“49-2”池式反应堆低温供热改造方案。之后开展了供热工况的热工水力校核、供热回路及其控制系统改造等工作，新增独立封闭的二回路，通过二回路的二次换热后将热量接入供热管网，为研究院内两座办公楼及“49-2”堆厂房供热。当年11月28日，改造后的“49-2”堆实现安全供热168小时，标志着中国利用核能替代传统燃煤进行供热取得重大进展。

以“49-2”堆供热实验取得成功为契机，中国核工业集团有限公司正式对外发布了其自主研发的400兆瓦低温供热核反应堆“燕龙”，这是目前世界在研最大的供热核反应堆，每年可替代32万吨燃煤，减少烟尘排放3200吨，灰渣10万吨，采暖价与传统燃煤锅炉相当。

我们注意到，在门廊墙壁的暖气片上挂着“核能供暖”字样标识，“这个暖气片和传统锅炉供暖所用的是通用的，锅炉和核反应堆两个热源可随时切换。”张亚东说。

多重防护 安全无虞

走过门廊，进入一个大厅，对着门的是一堵半弧形墙体，张亚东介绍说，这是面屏蔽墙，其后就是“49-2”堆。改造后的“49-2”堆是池式供热反应堆，张亚东对此解释说，所谓“池式”，顾名思义就是将堆芯放置于水池内，安放“49-2”堆的水池是一个横截面8平方米、深7.8米的半椭圆池。与深井池不同的是，“49-2”堆所在的池是从地平面而起建造的，高度达两层楼。

穿过大厅，沿楼梯拾级而上，到达第三层。那里是一个套间，进门的外间是小展厅，陈列着改造后的“49-2”堆模型，里间是反应堆主控室。在小展厅内，张亚东结合模型向我们介绍反应堆的构造和运行原理。他说，“49-2”堆主要由堆芯、堆池、冷却回路、控制系统等组成。堆芯是核燃料产生能量的地方，控制棒驱动机构操控着反应堆的起、停和功率。堆芯完全浸没于水池中，堆芯内的核燃料发生裂变，池内的水一方面充当冷却剂降低温度，另一方面能够屏蔽中子，保证了安全性。即使发生事故，堆芯也不会暴露，不会导致放射性物质泄漏，确保安全。张亚东强调，核能供热的安全性还体现在热量传递的三个回路设计上：第一回路把反应堆里的热量带出来，通过换热器，以物理换热方式传递到第二回路，以同样的方式再传递到第三回路，之后通过公共热网进入千家万户。“3个回路之间，只传递热量不传递介质，从而保障安全。”张亚东说。

“49-2”池式供热堆模型剖面图。芮钰雅摄

展厅陈列着“49-2”堆芯模型，张亚东介绍说，堆本体高约0.8米，堆芯半米见方，中间有44个方形孔，其中插入由16或15根燃料棒组成的组件盒。这些食指粗细的燃料棒长半米多，内部填充着铀235，外为铝包壳。在里间的主控室，我们看到，在约20平方米的房间里放着7台立式控制柜，控制柜上是反应堆各个环节的调节开关、参数仪表和控制屏。2名班组人员坐在电脑监视器和反应堆控制系统前，实时监测各项数据。张亚东告诉我们，由于泳池式反应堆结构简单，仅需要少量人员就可完成运行控制、安全监控、指挥调度和应急处置等日常工作。

从主控室出来，我们实地参观了改造后的“49-2”堆第二回路管道。它位于一层紧邻堆池后面一个10来平方米的房间内，经过隔热处理的管道纵横其间，多种阀门和压力仪表随处可见。张亚东结合现场设施，介绍水在回路中循环情况，特别结合换热器的位置讲解热量物理传导过程和确保安全的措施。

探访结束了，离开反应堆大楼，一阵凛冽的风吹过，顿觉寒意逼人，我下意识地裹紧了大衣。生产电力是民用核能传统利用方式，相对而言，核能供暖则鲜为人知。在京城西南的燕山脚下，运行半个世纪的中国“功勋堆”悄然间又立新功，圆满完成了核能供暖演示与验证。我们期待，不久的将来，核能可以取代燃煤锅炉，让人们在严冬里感受温暖的同时，看到更蓝的天。（记者 田姬熔 张保淑）

中国经济的韧性丨民企走出去 这家海外买矿的渝企有啥经验？

新华网重庆12月9日电（陶玉莲）隆冬时节，重庆南川的先锋氧化铝厂的生产现场依然是一片火热景象：砖红色的矿土一车一车地运到工厂内，装载进原料车间，再经过溶出、沉降、分解、焙烧等环节，白色粉末状的氧化铝成品便从密封的管道内流出，装进一个个1吨多的袋子里，等待着出售或运往四川阿坝铝厂加工成电解铝。而这些铝土矿，都来自万里之外的南美洲国家圭亚那。

在重庆南川先锋氧化铝厂的铝土矿。新华网 马天龙 摄

重庆民企踏上世界舞台

铝元素是地壳中含量最多的金属元素，金属铝及其合金因具有良好的物理、化学性能而被广泛应用在各工业领域，包括电力、建筑、包装材料、机械制造、航天航空等，铝的消耗仅此于钢材，是人类使用量第二大的金属。

地球上金属元素通常以化合物的形式聚集在矿石中，因此提取金属元素通常需要经过采矿——选矿——冶炼的过程，最终得到高纯度金属。不同于常用金属的提取过程，原铝的获得必须经过中间产成品的制备，这一中间产成品就是氧化铝。

位于重庆南部的南川是我国铝土矿的产地之一，表内贮量为2500多万吨，表外贮量300多万吨。早在2004年，博赛集团董事长袁志伦就瞄准了这一产业，在南川注册成立了先锋氧化铝有限公司，成为中国第一家生产氧化铝的民营企业。

据先锋氧化铝有限公司厂长邱志忠回忆，作为博赛集团的下属公司，工厂建址选在南川除了董事长袁志伦是南川人外，最初看中的还有这里的资源优势。“但南川的铝土矿其实并不丰富，生产氧化铝最需要的就是资源，工厂生产了几年后，就到邻近的贵州去买铝土矿。”算上运输成本，生产出来的氧化铝在市场上就没有太大的价格优势，再考虑到工厂的长期运转，袁志伦作了一个大胆的决定——到海外买矿。

博赛集团在圭亚那购买的铝土矿。新华网发（博赛集团供图）

位于南美洲的圭亚那，以出产甘蔗和铝土矿闻名全球，圭亚那第二大城市林登，是其铝土的重要产地。林登有一座百年老矿，曾多次更换矿主，但亏损一直不断。经过地理位置、铝土矿储量、价格因素等多方衡量，袁志伦的第一个目标定在了这里。2006年，博赛集团以6000万美元成功收购圭亚那欧迈矿业公司，获得了约2亿吨优质铝土矿资源，约占中国储量的四分之一，经过一年的运转，公司扭亏为盈。

完善产业链 加强上下游一体化建设

如果没有矿，一切都是无米之炊。“我们铝土矿先做上游，再逐步往下游走，这样整个产业链就比较完善，也比较丰富。”博赛集团董事长办公室主任张永华表示，目前，博赛集团在全球拥有3亿多吨的优质铝土矿和3千多万吨高品位锰矿等资源储量。

氧化铝生产只是铝业中的上游环节，2006年9月，博赛集团全资收购了位于四川省汶川县的阿坝铝厂。因为与重庆离得不远，在南川生产的氧化铝可以运到阿坝铝厂进行铝冶炼、铝加工。而工厂依托当地的水电能优势，能极大降低生产中所消耗的电力成本。

阿坝铝厂全景。新华网发（博赛集团供图）

据博赛集团总经理助理、阿坝铝厂厂长曹文琦介绍，为实现绿色、低碳、循环工业发展理念，现在的阿坝铝厂正努力将生产的电解铝液转化为产品附加值高、单位工业产值高的下游产品。阿坝铝厂现已达到年产铝锭能力17万吨和6万吨的合金加工，在不久前公布的2019四川民营企业100强榜单中排全省64位，首次进入四川民营企业100强。

2016年，博赛集团又投资2.79亿元收购了眉山启明星铝业公司，并注册成立眉山市博眉启明星铝业有限公司。

启明星铝业生产的铝锭。新华网发（博赛集团供图）

据了解，从2008年起，启明星铝业曾连续巨亏8年，2015年停产进入破产程序。2016年博赛集团收购后开始复产，9月实现满产，2016年8月份在连续亏损8年后首次盈利。在生产车间里，100多台电解槽全部开足马力，全速运行，工人们坚守在各自负责区域，有的端起铁锨往电解槽里加电解质块，有的手扶抬包进行出铝作业，还有的巡视电解槽发生效应情况……一派火热生产的场景。

博赛集团董事长办公室主任张永华称，“博赛集团打造完整的铝产业链，抵抗风险的能力还是比较强。有时候经济不景气，对集团反而是机会，是收购合并的机会。”

在海外，博赛集团不仅涉及铝土矿投资，也涉及到氧化铝项目和电解铝项目的投资。据公开报道显示，公司在加纳投资12亿美元兴建氧化铝项目，在北欧投资5亿美元兴建年产30万吨电解铝项目，投资1亿美元扩大博赛集团圭亚那铝矿现有产能。其中加纳氧化铝项目由博赛集团、非洲基金和加纳政府合作投资，博赛集团拥有80%股权，项目还涉及加纳铝冶炼及相关基础设施，如电力、水资源和道路的发展。

据介绍，目前，博赛集团在重庆、四川、以及南美洲圭亚那、非洲加纳和德国等地拥有10余家大型生产企业和分公司。年产铝土矿650万吨、高铝熟料30万吨、 棕刚玉20万吨、氧化铝160万吨、电解铝33万吨及各种铝材加工15万吨、硅锰合金55万吨，2019年还形成了60万吨锰精矿、新增20万吨高铝熟料产能。

推进绿色工厂建设 聚力高质量发展

2020年是打赢蓝天保卫战的收官之年，2019——2020年秋冬季重污染天气应对的成效将直接影响打赢蓝天保卫战的成败，为确保完成大气污染防治目标任务，2019年环保工作至关重要。日前下发的《关于加强重污染天气应对夯实应急减排措施的指导意见》详细介绍了30个行业的减排措施：对于氧化铝行业，根据企业分级不同，会在橙色预警天气或者红色预警天气要求停工；电解铝行业，根据企业是否配备残极冷却箱分级，确定黄色预警天气停产10%~30%不等。同时要求氧化铝和电解铝企业在秋冬季提前调整生产计划，以月度为单位实施停产。

博赛集团旗下的重庆赛特刚玉有限公司工厂全景。新华网发（博赛集团供图）

张永华表示，现在博赛集团正逐步淘汰落后、高能耗的设备，启用新的环保设备。不仅通过节能、减排和绿化三管齐下，把可持续发展落实到企业运营中，还不断加大研发力度，在铝的应用上持续创新。在生产中使用清洁能源天然气作为生产燃料，引进先进设备进行“三废”治理，在中央环保督察中顺利通过工作检查。

“我们的近期目标是到2022年，销售收入达到500亿，进入中国企业500强；再过5年、10年，达到1000亿。”张永华表示，作为重庆“走出去”发展最早、最成功的企业之一，博赛集团已多年分别进入中国民营企业500强、中国制造企业500强、 中国有色金属工业企业50强、重庆企业20强等行列。据了解，目前集团的布局为“3个1/3”： 1/3在重庆、1/3在市外、1/3在海外。未来还将大力拓宽海外市场，争取做到国内国外各占一半。

铝里“长”陶瓷 五代“材料人”助推“材料轻量化革命”

图为王浩伟团队通过拉伸试验机测试陶铝新材料的静态力学性能 新华网 发

新华网上海8月6日电（李晓丹）让铝里“长”出陶瓷，历经30余年，凝结着上海交大五代“材料人”的心血和努力，上海交大材料科学与工程学院王浩伟教授团队让此成为现实，造出了一个陶铝“大力士”——超强纳米陶瓷铝合金。这个“大力士”身轻如燕却力大无穷，比强度和比刚度甚至超过了“太空金属”钛合金，它不仅为具有自主知识产权的“中国制造”增添了一个新成员，还有望“四两扛千斤”，带动航空、汽车、高铁领域步入更轻、更节能的新材料时代。

图为陶铝新材料件与传统材料件的对比。新华网 发

更轻更强 纳米陶瓷铝合金四两“扛”千斤

陶瓷易碎，但如果只论硬度，陶瓷比钢铁要硬很多;铝很轻，可以使电子产品变得轻薄便携，但它有太软、易变形、易断裂的“弱点”。

有没有可能制作一种材料，把陶瓷的属性掺到铝里，优势互补呢？

这一高强材料在上海交大材料科学与工程学院王浩伟教授团队手中终于“铸就”。

王浩伟表示，这种纳米陶瓷铝合金重量轻，且具有高刚度、高强度、抗疲劳、低膨胀、高阻尼、耐高温等特点，即使外来作用力“泰山压顶”，纳米陶瓷铝合金也能做到“岿然不动”，可以称得上是四两“扛”千斤了。

上世纪90年代，我国复合材料的创始人之一、上海交大金属基复合材料国家重点实验室创建者吴人洁教授，最早提出了采用“原位自生”方法在铝合金中长出陶瓷增强体，制备铝基复合材料，进入当时材料制备的“无人区”。

“当时国际上采用的都是铝里‘掺’陶瓷的物理方法，效果都不是很理想；吴人洁教授第一次提出用化学方法在铝里‘长’陶瓷，这是非常新颖的思路。”王浩伟表示，在吴人洁教授和周尧和院士的指导下，他带着团队终于迎来了纳米陶瓷铝合金的诞生。

图为航空涡扇发动机风扇叶片（0.4缩比件）。新华网 发

“一代材料，一代飞机” 或成为新一代航空材料

把纳米陶瓷颗粒引入到铝合金，提高了材料的刚度、强度，同时保持了铝合金良好的加工制造性能，突破了规模化工程应用的瓶颈，这个“大力士”已在航天、汽车、先进电子设备领域得到了应用。

“一代材料，一代飞机，这种新材料的名字就是我起的。”中国商飞有限责任公司副总经理、国产大飞机C919总设计师吴光辉表示，从莱特兄弟的木制飞机，到铝合金飞机，再到“梦想飞机”787之类的碳纤维复合材料，航空技术的发展和航空材料更新变革密切相关。

重量轻、抗腐蚀、耐疲劳的铝锂合金材料和碳纤维复合材料是目前新一代飞机研制较为理想的结构材料。他透露，交大自主研发的这一陶铝材料，具有更大的减重潜力，而且工艺性好、成本低，有望成为下一代航空新材料，使国产大飞机更轻快、更安全地在蓝天翱翔。后续他们会对这个材料给予更多的关注。

“相比钛合金和高温合金，铝合金3D打印后性能远低于锻件，纳米陶瓷铝合金3D打印构件可以达到锻件的性能。我们现在正加紧和中国商飞、中国商发合作，助推国产大飞机用上这种具有我们中国自主知识产权的新材料。”王浩伟表示，目前纳米陶瓷铝合金已经用于天宫一号、天宫二号、量子卫星、气象卫星等关键部件翱翔于太空。同时，应用于内燃机活塞和汽车关键部件，不仅能有效减重，还可以节能减排、提高安全性。

多方合作 转化引领新产业

“这是我的第三次创业。”上海均瑶集团总裁王均豪在发布会上表示，当时他向人推介纳米陶瓷铝合金时还被认为是骗子，如今，其有望成为下一代航空新材料。

8月4日，安徽省淮北市人民政府、上海交通大学、上海均瑶（集团）有限公司、安徽相邦复合材料有限公司签署“四方协议”，依托上海交大材料科学与工程学院王浩伟教授团队建设交大陶铝新材料创新中心。

上海交大先进产业技术研究院院长刘燕刚表示，目前王浩伟教授团队已在航发、商发开展多种航空发动机叶片试验，与中国商飞实现深度合作，剑指“新一代航空材料”；在汽车领域，转向节已通过台架试验，内燃机活塞也即将量产。 “如今的四方合作将搭建一个有利于纳米陶瓷铝合金拓展应用的市场化运作平台，建立具有自主知识产权的材料生产、产品设计、制造工艺以及使用标准等成套体系。这一科研成果的落地转化，也是上海交大对接国家重大战略需求、服务行业和产业发展的一次成功实践，它将为社会和经济发展创造更多价值。”刘燕刚说。

“坚持走创新驱动的发展道路，是加快建设制造强国的重要方针，高校作为科技创新的重要基地，是推动创新驱动不可或缺的重要力量，在重大原始创新、共性技术突破、产学研协同创新以及推动成果转化等方面，承担着不可替代的职责与使命。这次纳米陶瓷铝合金成果的成功转化，正是学校多年来不断完善产学研合作机制的重要成果。未来，上海交大将继续在推动科技成果转化的道路上不断努力，进一步打通从实验室到市场的‘绿色通道’，为服务国家、服务社会做出更多贡献。” 上海交大校长、中国工程院院士林忠钦表示。

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