高溫氣冷堆
高溫氣冷堆,通俗地說,反應(yīng)堆就是“原子鍋爐”,是通過控制核燃料的反應(yīng)來產(chǎn)生原子能的裝置。通常,反應(yīng)堆的核燃料是鈾235,在中子的作用下能夠產(chǎn)生核裂變。一個鈾235原子核吸收一個中子以后,會分裂成兩個較輕的原子核,以熱的形式釋放出能量,并產(chǎn)生兩個或者三個新的中子。在一定的條件下,新產(chǎn)生的中子會引發(fā)其他的鈾235原子核裂變,這種反應(yīng)延續(xù)下去,就是“鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)”。要形成“鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)”,不僅鈾235要達(dá)到一定數(shù)量,還必須用慢化劑把高能量的中子減慢為“熱”中子??刂品磻?yīng)堆中核燃料的反應(yīng)使核能緩慢釋放,并用載熱劑從反應(yīng)堆中導(dǎo)出熱量,就能對核能加以利用。
現(xiàn)在世界上大部分反應(yīng)堆用的是金屬管棒狀燃料元件,載熱劑是水,不耐高溫。即使是壓水堆,最高溫度也只能達(dá)到328攝氏度。而高溫氣冷堆的載熱劑是氦氣,用石墨作為慢化劑和結(jié)構(gòu)材料,通過高科技工藝制造球形包覆燃料元件。它的堆芯溫度可達(dá)1600攝氏度,氦氣出口的溫度高達(dá)900攝氏度,這是其他任何類型的反應(yīng)堆都達(dá)不到的。
國核能源實驗室35kV變電站
等待中的“石島灣”
2011年3月初,我國第一座高溫氣冷堆商業(yè)化示范電站——山東榮成石島灣高溫氣冷堆核電站項目即將啟動。核電業(yè)內(nèi)人士說:“全世界這個領(lǐng)域的科學(xué)家從上世紀(jì)80年代開始,就夢想著能研究出具有固有安全性,并能夠提供高溫?zé)崮艿南冗M核反應(yīng)堆,現(xiàn)在由中國人第一個走上了建設(shè)商業(yè)示范電站的階段?!比欢磺胁]有他們希望的那么順利,突如其來的福島核危機讓一切變得不同。
福島事件之后,國務(wù)院做出了“關(guān)注核電工程質(zhì)量,確保核電安全運行”的指示。能源局與科技部的相關(guān)官員接受本報記者采訪時都一再強調(diào):“核電站選址設(shè)計時應(yīng)充分考慮各類極端事故先后發(fā)生或同時發(fā)生的疊加狀況,在規(guī)劃設(shè)計中,安全,永遠(yuǎn)都是第一位的?!睘榇?,中國對現(xiàn)役核電站進行了安全大檢查,并暫停了新項目的審批。
商業(yè)空間值得期待
“石島灣”處在懸停之中等待其最終的“號令”,與此同時,對于高溫氣冷堆經(jīng)濟性與安全性的探討也仍在繼續(xù)。
“國家對于核電項目的批準(zhǔn)是非常審慎的,尤其是高溫氣冷堆作為一種新技術(shù),需要充分驗證其安全性?!币晃缓穗姌I(yè)內(nèi)專家對記者表示。另一方面則是出于對核電整體布局的考慮。目前,三大核電公司(中核集團、中廣核集團、國家核電技術(shù)公司)與包括華能集團、中電投集團在內(nèi)的五大發(fā)電集團角逐核電這塊上萬億的大蛋糕。
清華大學(xué)核研院相關(guān)專家認(rèn)為,高溫氣冷堆的安全性得到了世界廣泛認(rèn)可,日本福島事故對先進堆有巨大的促進意義。但就發(fā)電而言,壓水堆核電站仍然是主力,高溫氣冷堆僅是壓水堆核電站的一種補充,可以在高溫工藝熱和制氫方面取得很好的應(yīng)用,而且高溫氣冷堆的出口前景很好。
研究一直在不斷進展
“高溫氣冷堆”是國家科技重大專項以及核電戰(zhàn)略中非常重要的一部分已經(jīng)是無可爭論的事實。作為專項的主要承擔(dān)者,清華大學(xué)核研院的研究從未因為外界環(huán)境的變化而稍有放緩,過去一年里,高溫氣冷堆研究取得了非常顯著的進展。
高溫氣冷堆是世界上正在研發(fā)的核電第四代技術(shù),具有高安全性,能滿足安全、經(jīng)濟、可持續(xù)發(fā)展的要求,廢物極少生成,核擴散的風(fēng)險很低,在機組失穩(wěn)失水、控制捧失控等情況下,也不會出現(xiàn)日本福島核電站泄漏情況,是里程碑式的堆型。但是,從高溫氣冷堆技術(shù)轉(zhuǎn)變成一座電站卻是非常艱難、復(fù)雜的過程,除了對技術(shù)的依賴,更有對設(shè)備的嚴(yán)格要求。
2011年12月,上海鼓風(fēng)機廠有限公司承擔(dān)設(shè)計制造的國家科技重大專項研發(fā)課題——高溫氣冷堆核電站燃料球輸送用氦氣壓縮機,經(jīng)過72小時連續(xù)運轉(zhuǎn)試驗達(dá)標(biāo)后,通過了清華大學(xué)核研院的型式試驗的出廠驗收。這一成果將用到山東榮成核電站的建設(shè)中。
OLED
在第十四屆北京國際科技產(chǎn)業(yè)博覽會展覽會上,京東方展出的19英寸裸眼3D液晶面板圖/CFPOLED即有機發(fā)光二極管。與目前被廣泛使用的平板顯示器LCD(液晶顯示器)相比,OLED具有主動發(fā)光、寬溫、高對比度、超輕薄、耐低溫、響應(yīng)速度快、功耗低等特點,而且更適合柔性顯示和3D顯示。若采用可撓式基板,則可變化成不同形狀,被譽為“夢幻顯示器”。是目前國際高新技術(shù)領(lǐng)域的一個研究熱點和投資熱點,有望成為新一代主流平板顯示器。AMOLED即主動式有機電激發(fā)光二極管。PMOLED即被動式有機電激發(fā)光二極管。
OLED仍處于產(chǎn)業(yè)化初期,很多技術(shù)層面的優(yōu)勢還沒有體現(xiàn)到產(chǎn)品應(yīng)用上新型顯示技術(shù)包括TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)、PDP(等離子體顯示器)、OLED(有機發(fā)光顯示器)等。其中,TFT-LCD液晶顯示器目前占有市場90%以上的份額,已成為市場主流技術(shù)。
相比于傳統(tǒng)的LCD液晶電視,OLED有著機體薄、對比度高、色彩豐富、分辨率高、視角寬廣、耗電量低等諸多優(yōu)點。另外,由于OLED內(nèi)沒有液體分子,其抗震性能更好、耐低溫、結(jié)實耐用。同時,與毫秒級響應(yīng)的TFT-LCD面板相比,OLED的響應(yīng)時間是其幾千分之一,不會出現(xiàn)拖尾和動態(tài)畫面抖動的問題。
那么,如此優(yōu)異的技術(shù)為什么始終無法廣泛應(yīng)用到電視上呢?“這是因為生產(chǎn)大尺寸OLED面板時的良品率極低,讓OLED電視的制造成本非常高昂?!比珖f(xié)委員、中科院院士歐陽鐘燦說。毫無疑問,作為新興顯示技術(shù)和產(chǎn)業(yè),與已經(jīng)非常成熟的LCD技術(shù)和產(chǎn)業(yè)相比,OLED仍處于產(chǎn)業(yè)化初期,很多技術(shù)層面的優(yōu)勢還沒有體現(xiàn)到產(chǎn)品應(yīng)用上。
而PDP等離子,除了日本松下還在做,其他都向中國大陸轉(zhuǎn)移,其市場份額不足10%,誰勝誰負(fù)已經(jīng)不用討論。目前平板顯示產(chǎn)業(yè)的技術(shù)競爭已經(jīng)圍繞下一代核心技術(shù)OLED展開。
我國下一代顯示技術(shù)OLED領(lǐng)域與國際巨頭處于同一起跑線上
在2011年,中國顯示產(chǎn)業(yè)的一件大事是作為顯示領(lǐng)域領(lǐng)軍者,京東方宣布在鄂爾多斯投建第5.5代AMOLED生產(chǎn)線?!斑@條生產(chǎn)線也是當(dāng)今世界第二條5.5代AMOLED生產(chǎn)線。不僅表明京東方的自主創(chuàng)新的技術(shù)能力在邁上新高度,而且意味著京東方在下一代顯示技術(shù)OLED領(lǐng)域與國際巨頭處于同一起跑線上。只要政府持續(xù)不斷的支持,我國新型顯示科研與產(chǎn)業(yè)就一定能趕超世界一流水平?!睔W陽鐘燦說。
雖然OLED仍處于產(chǎn)業(yè)化的初期,但是“正因為處于這樣一個階段,OLED技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間非常大,為我國顯示產(chǎn)業(yè)和顯示企業(yè)通過自主創(chuàng)新掌握核心技術(shù)并在高端顯示技術(shù)方面參與國際競爭提供了寶貴機遇?!鼻迦A大學(xué)副校長邱勇教授說。
據(jù)了解,清華大學(xué)和維信諾公司通過自主創(chuàng)新,2010年12月打通了LTPS-TFT背板和OLED顯示屏制造工藝技術(shù)。2011年12月又推出了12英寸的OLED全彩顯示屏,這是國內(nèi)目前最大尺寸的OLED全彩顯示屏。目前正在籌劃高世代線的建設(shè),5年內(nèi)將建設(shè)一條可生產(chǎn)30英寸以上電視產(chǎn)品的AMOLED生產(chǎn)線,標(biāo)志著我國OLED技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)取得了關(guān)鍵性突破,在高端顯示技術(shù)方面具備了較強的國際競爭力。
在發(fā)改委、工信部的支持下,在OLED顯示產(chǎn)業(yè)也有長足的發(fā)展布局。除了清華維信諾之外,還有汕尾信利、上海天馬、佛山彩虹等多家企業(yè)從事小尺寸PMOLED的研發(fā)和生產(chǎn)。此外,不少顯示終端廠商也開始涉足OLED產(chǎn)業(yè)。如長虹在2008年開始建設(shè)PMOLED生產(chǎn)線,TCL、創(chuàng)維與華南理工大學(xué)合作研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,電子科技大學(xué)和京東方也共同建立了OLED聯(lián)合實驗室。
OLED和TFT-LCD并不是一種替代的關(guān)系,而是具有極大的產(chǎn)業(yè)共通性和承接性
歐陽鐘燦說,發(fā)展OLED產(chǎn)業(yè)一方面要持續(xù)關(guān)注技術(shù)發(fā)展的動向,對技術(shù)發(fā)展趨勢有清晰的把握;另一方面要關(guān)注技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的延續(xù)性和繼承性,要積極利用現(xiàn)有基礎(chǔ),聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游資源,尋找技術(shù)攻關(guān)的突破口。
事實上,OLED和TFT-LCD并不是一種替代的關(guān)系,而是具有極大的產(chǎn)業(yè)共通性和承接性。AMOLED關(guān)鍵的驅(qū)動背板部分與現(xiàn)有的TFT陣列工藝在大部分的設(shè)備與技術(shù)方面均可共用,通過對現(xiàn)有TFT生產(chǎn)線少量的改造和設(shè)備的增添就能滿足未來AMOLED的開發(fā)與生產(chǎn),可以看成是TFT技術(shù)的延續(xù)。
因此,對已掌握TFT-LCD技術(shù)的生產(chǎn)廠家轉(zhuǎn)入這兩種技術(shù)的AMOLED是比較輕而易舉的。
據(jù)了解,我國完全掌握TFT-LCD技術(shù)的京東方公司北京8.5代線去年6月順利投產(chǎn),并且僅僅兩個月產(chǎn)品良品率已達(dá)90%以上。在此之前投產(chǎn)的京東方合肥6代線,良品率也達(dá)到世界一流。
這不僅結(jié)束了中國平板顯示產(chǎn)業(yè)不能生產(chǎn)大尺寸電視屏的歷史,更為關(guān)鍵的是,標(biāo)志著中國企業(yè)完整掌握了自主的產(chǎn)品創(chuàng)新、自主的高品質(zhì)制造工藝,自主的建設(shè)高世代生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)能力。
OLED產(chǎn)業(yè)國際競爭體現(xiàn)為國家之間的競爭
OLED產(chǎn)業(yè)在國際范圍內(nèi)的競爭已不單是企業(yè)間的競爭,而體現(xiàn)為國家之間的競爭。歐美、日韓均已制定了OLED產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃。
韓國政府在2010年5月19日推出的《顯示器產(chǎn)業(yè)動向及應(yīng)對方案》中,已經(jīng)將OLED產(chǎn)業(yè)列為中長期發(fā)展目標(biāo)。為配合這個目標(biāo),政府投資85萬億韓元,進行5.5代AMOLED面板的工藝轉(zhuǎn)換和核心有機材料的開發(fā)。近期三星和LG已經(jīng)宣布將投資重點放在OLED技術(shù)上。LG已為OLED技術(shù)的發(fā)展投資了大約35.6億美元,而三星僅2012年的OLED投資將超過40億美元。根據(jù)最新的OLED-Info newsletter March 2012發(fā)布的消息,三星將在4月1日成立投資65億美元的“三星顯示”新公司以加快OLED超越LCD進程。
海外地區(qū)培育平面顯示有全球競爭力企業(yè)所需的巨額發(fā)展資金大多采用政府支持、市場化運作的方式解決。
一是在資本市場上政府鼓勵投資機構(gòu)購買企業(yè)發(fā)行的股票;
二是政府鼓勵銀團給予企業(yè)提供長期低息貸款支持。
數(shù)據(jù)表明,早在1979年開始,日本通產(chǎn)省經(jīng)光電產(chǎn)業(yè)技術(shù)振興協(xié)會聯(lián)合16家企業(yè)資助8.2億美元為期10年的液晶顯示產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)研究計劃,受助企業(yè)要匹配70%研究經(jīng)費。2011年年底,為搶占蘋果iPad、iPhone引發(fā)的中小尺寸平板顯示突破性的需求,又在《企業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟》框架下投資25億美元(占股70%到80%)組織日立、索尼與東芝成立世界最大的中小尺寸LCD觸摸屏及OLED顯示屏新公司。而韓國:1990年起組成大專院校、100多家企業(yè)參加的“平面顯示器研究聯(lián)盟”,每年政府投入30億韓元支持經(jīng)費。臺灣地區(qū):在“兩兆雙星”計劃框架中,從1991年到2002年,“政府”投入70億新臺幣支持顯示產(chǎn)業(yè)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化,2004年又投入17億。