封面新闻记者 边雪
只需恰当地接入行李箱大小的一块核燃料，便可为一个城镇提供不竭动力。
随着全球能源转型的加速，节能减排工作不断深入，能源绿色低碳转型成为构建新质生产力的重要内容，更是带动传统产业升级的引擎，而在成规模的未来能源发展中，核能，是人类最具希望被利用的清洁能源之一。
而在我国，从“一堆一器”到“核能三步走”的核能，也有着巨大发展潜能。4月26日，中国核能行业协会发布的《中国核能发展报告2023》蓝皮书显示，截至2022年底，我国在建核电机组23台，总装机容量2555万千瓦，核电在建规模世界领先。
“核”新科技，正乘着新知生产力的东风，蓄势待发。
为未来能源发展锚定方向
作为我国首个拥有完整自主知识产权的百万千瓦级压水堆核电机组，大国重器“华龙一号”实现了我国核电技术从跟跑到并跑的跨越性发展。
华龙一号机组。（受访者供图）
但是，压水堆技术也面临着安全性、经济性、铀资源短缺等挑战。“为此‘华龙一号’不断进行技术提升。”相关人士告诉封面新闻记者，“华龙一号”先后经过融合方案改进，设计优化，当前后续机型工程科研和设计工作进展顺利。“后续机型不仅缩短建设周期，成本也有所降低，同时采用智能化建设和运行技术，实现了压水堆技术全面并跑，局部领跑，为压水堆技术未来发展锚定了方向。”当前，“华龙一号”全球在运机组5台，国内核准及在建21台，已进入批量化建设。与会嘉宾认为，未来压水堆技术仍有广阔发展空间，有望在智能化、新材料、新技术、新理论等方面实现突破，同时通过吸收各行业、各领域的创新成果，将进一步减少设备故障率，增强市场竞争力，从而不断提升安全性与经济性。
谈及核技术未来发展，中国工程院院士于俊崇建议，一方面要用智能化、数字化等新技术改造已有的核反应堆，另一方面也要将高温气冷堆等第四代核反应堆作为未来的着力方向。
聚焦核能应用，当下，小堆也备受关注。
“核能工业的转折点”“开创核能多用途新时代”“游戏的改变者”……一直以来，模块化小堆（以下简称小堆）都被国内外核电领域的专家给予了很高的评价，特别是福岛核事故后，小堆因更具灵活性和安全性，开始受到了热捧。
中国核工业集团有限公司自主研发并具有自主知识产权的“玲龙一号”是全球首个开工建造的陆上商用多用途模块式小型压水堆。
“玲龙一号”全球首堆“神经中枢”开装现场。（受访者供图）
“玲龙一号”目前是全球唯一通过国际原子能机构官方审查的三代核能小堆，由于是全球首座商业三代核小堆项目，此前没有经验可循，边实践、边总结、边调整，成为建设者们的“必修课”。“玲龙一号”总设计师宋丹戎告诉封面新闻记者：“我们开始小堆研发的时间跟国际基本同步，有些研发甚至更靠前，因此，我们也没有可以借鉴的成熟经验，只能摸着石头过河。”
可喜的是，5月21日，随着数字化控制系统（DCS）部分网络搭建成功、首个现场测量信号在主控大屏幕显示，标志着位于海南昌江的多用途模块式小型堆科技示范工程 “玲龙一号”全球首堆的“大脑”——核电厂主控室正式启动投用。
据宋丹戎介绍，DCS系统有着“玲龙一号”的中枢神经之称，是一个数字化控制系统。“通过把核电站运行的参数输送到DCS系统，DCS系统对核电站运行情况进行监测。如果监测到异常情况出现，DCS系统就将发出指令，采取保护措施或者停堆措施。”
“‘玲龙一号’预计今年底将进行冷试，明年进行热试。一切条件准备就绪后，预计2025年底将实现发电。”宋丹戎告诉封面新闻记者，届时，每年发电量可达10亿度，可满足海南省52.6万户家庭用电需求，同时每年可减少二氧化碳排放量约88万吨，相当于一年植树750万棵。
在宋丹戎看来，“玲龙一号”实现完全自主设计、研发与制造，不仅完善了供应链产业链，实现进口替代，降低了成本，还推动核电厂智慧化运行，降低事故发生率，提高了经济性和安全性。“未来不仅能向沿海、北方等地区推广，也为进一步走出国门创造了条件。”
人造太阳：让科幻照进现实
核聚变，是区别于核裂变（核电）的另一种核能形式。核聚变是指由质量较轻的原子核在超高温条件下聚合成较重原子核，并释放出巨大能量，且单位质量下释放的能量比裂变高得多。
人类对太阳的奥秘有着共同的探求，太阳的光和热，就来源于核聚变反应释放出的能量。在我国核能发展实施“热堆-快堆-聚变堆”三步走战略中，也将聚变能作为解决能源问题的最终一步。
如今，不懈追寻化作科研动力。模拟太阳核聚变而诞生的“人造太阳”，正点亮人类共同向往的清洁能源之梦。
新一代人造太阳“中国环流三号”于2020年建成，总高8.39米，直径8米，等离子体离子温度可达1.5亿度，是中国目前规模最大、参数最高的先进托卡马克装置，也是国内新一代先进磁约束核聚变实验研究装置，而它的“家”就位于四川成都的核工业西南物理研究院。
按照地球上的海水资源计算，理论上用于聚变反应释放的能量足够人类使用上百亿年，几乎无穷无尽。以从一升海水中提取出的氘为例，经完全聚变反应后释放的能量，相当于燃烧300升汽油。
其次，“人造太阳”不产生高放射性核废料，环境友好。“一座100万千瓦的火电站，每年消耗煤炭约210万吨；同等级的核电站，每年消耗浓缩铀约30吨。”据90后高级工程师、核工业西南物理研究院博士科普团金牌科普员郑雪介绍，而如果建造一座100万千瓦的核聚变电站，每年仅需消耗燃料约0.12吨。
不久前，封面新闻记者从中核集团获悉，新一代人造太阳“中国环流三号”项目，在国际上首次发现并实现了一种先进磁场结构，对提升核聚变装置的控制运行能力具有重要意义。
“可控核聚变本身就是新质生产力，作为面向国家重大需求的前沿颠覆性技术，具有资源丰富、环境友好等突出优势，是能够最终解决人类能源问题的重要途径之一。” 中核集团核工业西南物理研究院副院长陈庆川告诉封面新闻记者，今年，我们运用人工智能控制实验装置安全稳定运行，实现了对等离子体破裂的预测和缓解。
综合利用 核能还可以这样“跨界”
除了作为能源，核能综合利用也在进一步扩展。在中核集团，核技术应用产业主要包括同位素及其制品、核医疗、核医药、放射源及工业应用、辐射加工、核仪器仪表等。
值得注意的是，与人类息息相关的核医疗应用，正在加速落地。
今年1月，全球功率最高的溶液型医用同位素生产堆在四川正式开建。
“当前正在全面建设中，预计2027年建成投产后，钼-99、碘-131等医用同位素的年生产能力将分别达到10万居里和2万居里。”核动力院副院长闫晓告诉封面新闻记者，该医用同位素堆不仅将带动下游产业集群发展，还能填补国内医用同位素大规模生产空白，解决两种同位素长期依赖进口等问题，“具有显著的经济效益和社会效益，将成为发展新质生产力的重要抓手。”
在浙江省北部杭嘉湖平原，坐落着中国核电机组数量最多、堆型最丰富的核电基地——秦山核电，东临杭州湾，9台运行机组正在有序运行。
在主责发电之外，它们还肩负着一个重任。
秦山核电站。封面新闻记者 边雪 摄
“碳-14辐照生产靶件开始出堆！”4月20日，碳-14靶件从秦山核电重水堆机组中成功抽出，这是我国首次利用核电商用堆批量生产碳-14同位素，中国也从此彻底破解了国内碳-14同位素依赖进口的难题，实现碳-14供应全面国产化。
“重水堆机组中子通量高，这使得它成为生产碳-14的理想选择。与目前生产碳-14主要依靠研究堆相比，秦山核电重水堆机组长期保持高功率稳定运行，可靠性高，可以保证放射性核素的稳定供应和安全生产，生产成本也比较低。”中核集团首席技师戚宏昶告诉封面新闻记者。
这也是秦山核电同位素生产基地建设的首个医用同位素生产项目，更是我国医用同位素生产方面的重大突破。
封面新闻记者在现场获悉，本次碳-14靶件完成出堆后，经后端处理后将于2024年底开始向市场供货，产量可充分满足国内需求，将有力带动我国同位素应用产业链发展，进一步建立健全产学研合作开展商用堆辐照生产同位素的研发体系，助推和牵引下游医疗企业高新型核药和核医疗产业研发，为国内同位素应用产业发展提供有力支撑。