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中国四代核电工程中的人才队伍组建模式研究
谷昭逸 1 ,李侠1*
1.上海交通大学科学史与科学文化研究院,上海 200240;
摘要:核电不仅是全球能源市场的宠儿,更是中国实现高质量发展的有力保障。中国核电事业早期的腾飞依靠功勋人物的才华与奉献,培养出功勋人物离不开严谨的学科训练、对口的工作岗位和完善的科学奖励机制这三大关键要素。当核电事业进入常规发展期则需要以合理的人才架构作为支撑。这种人才架构模型以金字塔型为最优解,位于塔尖的应该是能源领域的学术精英、核能主管部门的决策者,由他们负责设计中国核电事业的发展规划并抉择中国核电技术的发展路线;位于塔身的核电人才应该是核电领域的专家教授群体、涉核机关主要负责人与涉核企业领导层,由他们分解宏观规划的具体步骤;位于塔基的人才群体则主要负责具体工程的执行与操作。当如今核电事业进入由三代核电技术迈向四代核电技术的技术变革阶段,需要大力培养满足四代核电技术需求的人才和符合时代潮流的“人工智能+核电”的复合型人才。
关键词:核电工程;核电技术;人才架构;组建模式;
中图分类号:G316 文献标识码:A[1]
引言
人工智能时代的快速到来,制约其发展的瓶颈因素也随之发生改变,从数据、算法到算力的组合中,目前学术界与产业界公认电力的供应问题将成为人工智能发展的决定性基础设施,这一切都促使能源成为全球资本市场的宠儿,在日常生活层面就表现为电力成为核心资产。本·马斯登曾在《工程帝国》中指出近现代经济实力的基础,以及最终政治力量的基础,是靠能源来供应生产和创造财富的[1]。根据国际原子能机构(International Atomic Energy Agency ,IAEA)的预测,到2050年时世界对能源的需求将增加到目前的2.5倍。在众多的能源选项中,核电因较低的发电成本以及稳定的输出绿色电力被视作是未来人类社会最有潜力的能源。截至2024年底,中国大陆并网运行的核电机组共计58台,总装机容量达到6088.094万千瓦,机组数量仅次于美国的94台位居世界第二。我国运行的核电站中压水堆是主力堆型,在运行的58台核电机组中,近95%的机组都为压水堆,仅有秦山第三核电站的1号、2号机组采用重水堆和石岛湾核电站1号机组使用了最新的四代核电技术的高温气冷堆。回顾中国核电发展的四十年历史,本文试图探究中国核电的人才体系是如何被组织与安排的,从核电发展的客观规律来看,保障核电事业的高质量发展、可持续运行时时刻刻都需要一支专业性强、规模合理、组织紧密的人才队伍予以支撑。
1 从一代到四代核电的发展历史脉络梳理
全球范围内和平利用原子能的尝试起源于20世纪40、50年代,从一定程度上来讲,核电可以被视作是军转民技术的代表,因为核电机组的技术基础普遍来源于军用核反应堆技术或者核潜艇。目前国际上对核电技术的划分标准是将其分为一代核电、二代核电、三代核电和四代核电。
首先是一代核电。一代核电的开发与建造始于20世纪40年代。1942年在恩里克·费米(Enrico Fermi)的领导下,芝加哥大学的49名科学家们设计建造了芝加哥一号堆(Chicago Pile-1),首次实现了自持、可控的核链式反应,证明了人类具备了控制核能释放的能力[2]。1953年12月时任美国总统的艾森豪威尔在联合国大会第470届全体会议上发表题为《Atom for Peace》的演讲,推动可裂变材料被分配用于人类的和平追求,发出了“服务于和平的原子能”的倡议并推进商用反应堆的设计发展[3]。1954年,前苏联建造出了奥布涅斯克(Obninsk)实验性核反应堆,其功率为五千千瓦验证了核能发电的可行性。在历经芝加哥一号堆和奥布涅斯克实验堆将科学理论转化为工程现实后,全球第一座商用核电站是1954年建造于美国宾夕法尼亚州的希平港核电站(Shippingport Atomic Power Station),彻底开启了人类运用原子能的大门。中国一代核电的技术源头是中国核潜艇研发过程中陆上模式堆的延续成果。1949年陶孟和在政治协商会议上就曾提出“我们用原子核能为动力的时候,我们还停留在蒸汽、电力的阶段,我们依然是落在人后”[4]。1965年中国在第一颗原子弹试爆成功后,中央在四川山区建造了代号为“909”的工程基地开始研发核潜艇陆上模式堆。直至1970年8月30日彭士禄向周恩来总理报告:“中国第一艘核潜艇陆上模式堆实现满功率运行,发出了中国第一度核电”。当中国掌握了陆上模式堆的技术后,日后作为“军转民”产物的核电站就近在咫尺了。概括而言,一代核电的核心目标是为进一步推广原子能发电进行可靠性论证,一代核电都为实验堆和原型堆[5]。
一代核电用于验证核能发电的可行性与安全性,二代核电则是要在可行性与安全性的基础上实现商业性。二代核电机组是目前正在运行数量最多的堆型,峰值时全球近九成的在运核电机组都属于二代核电的范畴。二代核电的堆型分为压水堆、沸水堆和重水堆。其中,压水堆和沸水堆都属于轻水堆,使用普通水作为冷却剂和慢化剂,造价较为经济。重水堆则是使用含有氢的同位数氚的重水作为冷却剂,重水慢化性能更好,代价是造价很高。相较于一代实验堆和原型堆,无论是轻水堆还是重水堆二代核电都是具备经济性的,其呈现出的标准化、系统化、批量化的特点使其能够成为与火电、水电和风电相竞争的强有力对手。二代核电的主要堆型包括了美国西屋电气公司(Westinghouse Electric Corporation)的Model 212压水堆及其衍生系列、前苏联的VVER轻水堆核电机型、法国阿海珐公司(AREVA)的M310压水堆型和加拿大的CANDU重水堆型等都属于二代核电范畴。
三代核电是在二代核电基础上改良优化得到的。三代核电设计的主要理念是为了杜绝切尔诺贝利核电站堆芯熔毁事故的重演,强调了安全性上的加强。三代核电分为改革性的能动核电站和非能动核电站,三代核电判别的硬性门槛是要符合美国核电用户要求文件(Utility Requirements Document)和欧洲核电用户要求文件(European Utility Requirements Document)的安全标准。在URD的安全准则下,核电站发生严重事故的概率要比第二代核电站至少降低10倍——如从堆芯熔化的可能性来看,第二代核电机组发生堆芯熔化的概率为10-4/堆年,第三代核电机组发生的概率则不大于10-5/堆年。三代核电的堆型依旧是压水堆、沸水堆和重水堆,代表型号是美国的AP1000核电机组、法国的ERP核电机组、中国的“华龙一号”和“国和一号”。其中最著名的是美国的AP1000核电机组,它是美国西屋公司和ABB-CE公司联合后,基于美国核管会批准设计的AP600和System 80+设计出的先进型非能动压水堆。在历经艰苦的“引入-转化-吸收”的技术扩散路径后,中国核电技术已经迎头赶上,目前中国的三代核电技术在全球范围内处于第一集团军,由中核集团、中广核集团设计建造的“华龙一号”和由国家电投设计建造的“国和一号”都是具有自主知识产权的三代核电机组。随着二代核电机组陆续期满退役,世界各地在建的核电机组通常采用三代核电技术,三代核电正在成为全球核电的主力机型。
第四是四代核电。四代核电系统是未来新一代先进核能系统的总称,超出了一代核电、二代核电、三代核电的常规技术迭代的范畴。四代核电的概念早在1999年由美国能源部提出,并在2001年由美国联合九国发起成立了第四代核能系统国际论坛(Generation IV International Forum, GIF)。四代核电是对所有摒弃了传统沸水堆和压水堆的新型核反应堆的统称。经过科学设想和反复系统论证,最具有发展前景的四代核电反应堆共有六种:气冷快堆(GFR)、铅冷快堆(LFR)、熔盐堆(MSR)、钠冷快堆(SFR)、超临界水冷堆(SCWR)和超高温气冷堆(VHTR)。除去上述六种堆型以外,近些年由于磁约束前沿领域如托卡马克和仿星器的突破,核聚变的可行性也被纳入四代核电的考量。中国如今拥有全球首座投入商业运行的四代核电机组,是位于山东石岛湾的高温气冷堆核电站。
核电事业的发展对于中国实现高质量发展有着非凡的意义。随着经济、社会的发展,未来世界能源需求将持续增加。发展清洁、高效的核电不单单只是为了迎合世界能源利用的新趋势。作为传统能源强有力的替代者,1千克铀-235的原子核全部裂变可以释放相当于2700吨标准煤完全燃烧发出的能量,核电高效的特性足以优化我国现有的能源供应结构,有力保障国家能源安全并大大改善我国大气环境。
通过梳理从一代核电到四代核电的历史发展脉络,可以发现全球范围的核电产业已经成熟,主力堆型处于二代核电和三代核电并存的状态,每一代核电技术都有公认的业界标准和鲜明的技术特征。与此同时,在经历了一代、二代、三代核电的线性迭代升级后,四代核电另辟蹊径直接跳出了传统路径,标志着核电技术迎来了重要的变革时刻。在该重要历史节点,谁能率先验证、设计、建造、维护可靠的四代核电技术谁将决定未来核电市场的市场格局。在核电产业中,不存在先行者吃亏、后来居上者瓜分胜利果实的窘迫场面,它遵循的是“马太效应”赢家通吃的商业逻辑,领先者通过知识产权和原创经验将大大提升自身在行业中的话语权和定价权。结合现有情况来看,中国已经在这轮竞争中走在了前列。回望早期世界范围内核电事业的初期发展,从第一座军用生产反应堆建成至第一座核电站运行,美国耗时12年,法国耗时8年,英国耗时6年,苏联仅耗时2年,而中国用了整整25年[6]。但从三代核电技术开始,无论是引进吸收消化美国的AP1000核电技术还是研发拥有自主知识产权的“国和一号”和“华龙一号”三代核电机组,甚至在全球范围内率先实现四代核电机组的商业运行,中国核电事业呈现出起步晚、起步慢、加速快、后劲足的特点。在这种发展特征的背后,不仅仅依赖我国物质基础的保障,更有核电人才队伍综合素质提升的助力。
2 中国核电工程代表性人物的社会学分析
2020年正值中国核工业创建65周年。在65周年当天,中核集团决定(含追认)于敏等71名代表人物为“核工业功勋榜”上榜人员。该光荣榜是对为中国核事业做出不可磨灭贡献的功勋人物的嘉奖,评选范围涵盖了中国核工业的整条产业链,贯穿上游的核物理理论知识体系前沿突破、中游的“两弹一星”工程、核电工程以及下游的乏燃料处理、特种材料研发等环节。这71人的光荣榜单进一步分为特别上榜人员14人和上榜人员57人;特别上榜的14人中有“中国氢弹之父”于敏、中国科学院资深院士王淦昌、“两弹元勋”邓稼先等科学精英。该光荣榜可以看做是官方对中国核工业人才的集中奖励与承认,具有极高的权威性与广泛的社会认可度。
在任何行业的初始阶段都会存在技术路线模糊、社会认知不足、配套体系缺失等困境,破解这类困境往往需要依赖杰出人才的个人能力。本研究的核心目标是探究核工业的人才组建模式。所谓组建模式,既包含了不同层次的人才特征,又包含了整体人才队伍的培养、成长与发展的方式与机制。首先聚焦核电工程中最高层次人才的特征,这一切可以通过社会学特征分析挖掘出来。简单来说,他们所拥有的共性特征是成为顶尖人才的必要不充分条件,这些共性特征能够为培养杰出人才提供一定的参考借鉴。为此,笔者将目光锁定于该光荣榜上与核电事业、核电工程紧密相关的核电功勋人物入手,共计二十人,其基本社会学特征如下:
表1 中国核电功勋情况
Table 1 Meritorious Figures in China's Nuclear Power Industry
姓名 | 主要受教育背景 | 主要工作单位 | 主要贡献 | 最高荣誉 |
于俊崇(1940.12) | 南京工学院 (现东南大学) | 中国核动力研究设计院 | 研制成功新一代核动力 | 2009年当选中国工程院院士 |
马福邦 (1934.07- 2004.05) | 清华大学电机系 | 中国核工业集团公司 | 推动我国第一座重水实验堆的建造、消化吸收和改进 | 1994年当选中国工程院院士 |
叶奇蓁 (1934.09-) | 上海交通大学电力工程系; 莫斯科动力学院 | 中国核工业集团公司 | 以我为主,中外合作,自主设计建造成功我国首座大型商用核电站 | 2003年当选中国工程院院士 |
阮可强 (1932.12- 2017.04) | 清华大学; 苏联莫斯科化工机械学院化工机械系; 莫斯科动力研究学院 | 中国原子能科学研究院 | 作为物理设计负责人研制成功微型反应堆 | 1995年当选中国工程院院士 |
孙玉发 (1937.05-) | 哈尔滨工业大学反应堆工程 | 中国核动力研究设计院 | 我国反应堆工程设计研发领域学科带头人 | 1999年当选中国工程院院士 |
张同星 (1933-1983) | 浙江大学冶金铸造 | 核工业部燃料厂 | 把骨灰撒在大漠戈壁的一线科研工作者 | |
汪家鼎 (1919.10-2009.07) | 西南联合大学化学工程系; 美国麻省理工学院 | 清华大学 | 为我国第一座核燃料后处理厂建设提供了设计基础和运行依据 | 1980年当选中国科学院学部委员 |
李冠兴 (1940.01-2020.12) | 清华大学工程物理系 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 我国新型特种材料研发及应用的奠基人 | 1999年当选中国工程院院士 |
陈念念 (1941.10-2021.12) | 清华大学工程物理系 | 中核集团公司核工业理化工程研究院 | 主持研制成功我国第一代具有自主知识产权的先进专用设备 | 2005年当选中国工程院院士 |
欧阳予 (1927.07-) | 武汉大学工学院电机系; 莫斯科动力学院 | 中国核工程公司 | 我国第一座自行设计建成的秦山核电站总设计师 | 1991年当选中国科学院学部委员 |
周永茂 (1931.05-) | 交通大学; 莫斯科动力学院 | 中国中原对外工程有限公司 | 领导了民用微堆的开发、利用 | 1995年当选中国工程院院士 |
周邦新 (1935.12-) | 北京钢铁学院 | 中国科学院; 上海大学 | 我国核材料和核燃料元件领域著名的科学家和学科带头人之一 | 1995年当选中国工程院院士 |
赵仁恺 (1923.02-2010.07) | 国立中央大学 | 中国核工业集团公司 | 我国核动力科学与工程研究设计的奠基人和开拓者之一 | 1991年当选中国科学院学部委员; 1994年当选中国工程院院士 |
昝云龙 (1934.09-) | 北京大学物理系 | 中国广东核电集团 | 我国核电事业发展的主要推动者和参与者之一 | |
徐銤 (1937.04-2023.01) | 清华大学工程物理系 | 中国原子能科学研究院 | 我国快堆事业的开拓者和奠基人之一 | 2011年当选中国工程院 |
黄劭显 (1914.07-1989.08) | 西南联合大学地质物理气象系 | 核工业部第三研究所 | 我国铀矿地质事业的创建人之一 | 1980年当选中国科学院学部委员 |
曹本熹 (1915.02-1983.12) | 西南联合大学化学系; 英国伦敦帝国学院 | 清华大学; 机械工业部燃料局 | 有效推动我国核燃料化工生产的工程建设、顺利投产和技术改造 | 1980年当选中国科学院学部委员 |
蒋心雄 (1931.07-) | 南开大学机械工程系 | 核工业部 | 在核工业产业结构调整改革和核电建设及走出去方面作出重要贡献 | |
潘自强 (1936.06-2022.01) | 北京大学 | 中国原子能研究院 | 奠定了我国放射性废物安全管理的基础 | 1997年当选中国工程院院士 |
戴传曾 (1921.12-1990.11) | 西南联合大学 英国利物浦大学 | 中国科学院原子能所 | 为建立我国核电安全研究体系作出突出贡献 | 1980年当选中国科学院学部委员 |
首先关注表中20人的主要受教育经历,他们都接受过完整的高等教育,且所学专业都与核电工程中的某一关键环节密切相关,以工程专业、物理专业、电机专业为主。考虑到核电功勋大多都出生于20世纪20,30年代,参照常规的个人成长路径,他们接受高等教育时应该是在20世纪40,50年代,在那个混乱、百废待兴的时间节点上,能够接受正规的高等教育十分不易,可以被视为是同年龄段最优秀的个体。进一步观察他们接受高等教育时所在的院校,几乎都是头部的理工科高校,比如清华大学、东南大学、交通大学、北京大学等。这些高校即使在艰难时代下也有着良好的师资条件与学习氛围,更是早期杰出科学家的聚集地,在这些高校中求学能为他们个人职业生涯提供良好支撑。拥有良好的受教育背景从侧面证明了参与核电事业是有很高的技术门槛,这些门槛包括学术大师的教诲与熏陶、良好的学习环境、专业知识储备与个人素养。笔者进一步梳理了他们的出生地,发现大多出生在东部沿海地区,如浙江省、江苏省、上海市、广州省等。知识社会学中有个经典命题称为“社会存在决定社会意识”。通常情况,东部沿海地区意味着更好的经济背景,而优越的家庭背景能为个体提供稳定的经济支撑、良好的教育环境,这种支持在人才成长的早期阶段作用十分明显[7]。进一步梳理表中人物的海外求学经历,发现分别各有1人前往英国利物浦大学、美国麻省理工学院和英国伦敦帝国学院求学,有4人前往莫斯科动力学院深造。前往英美两国深造的核电功勋所学专业大多为化学,如汪家鼎院士曾在1944年于麻省理工学院的化学系深造,曹本熹院士于1943-1946年于英国伦敦帝国学院化工系深造。前往莫斯科动力学院深造的经历大多都发生在新中国成立之后,且所学专业更加靠近核电工程的核心知识框架,如叶奇蓁院士获莫斯科动力学院电力系统专业副博士学位、欧阳予院士曾在莫斯科动力学院热工系热工控制与自动化专业学习。中苏曾在1957年签署《关于生产新式武器和军事技术装备以及在中国建立综合性原子能工业的协定》(简称中苏《国防新技术协定》),其中便约定了核援助的细节,中国早期选派人才前往苏联学习核电相关技术也正是得益于中苏之间的友好外交关系。莫斯科动力院与中国有着密切的人才合作关系,“核潜艇之父”彭士禄都曾受党组织安排前往留学。据相关统计,从莫斯科动力学院毕业的中国科学院、中国工程院院士人数就达到15人,覆盖航天、土木、核能等高新领域,可以被视为是早期培养中国高层次人才的孵化地。
进一步观察表中20人的工作经历。作为早期接受过高等教育的专业人才,具有很高的稀缺性,他们普遍一毕业就被调派至与所学专业密切相关的单位工作。在这种模式下,由专业不对口造成的不适感被大大缓解,而且在这种人力资源配置模式下,不会出现知识的沉没与打折现象,单位里的同事更有可能是自己的同学或是大几届的前辈。熟悉的知识背景以及同事能够更快地帮助他们融入核电事业的实际工作中。比如欧阳予院士在苏联留学时被当时中国驻苏大使馆参赞告知应国家原子能事业需要,他需要转向核技术领域。欧阳予学成回国后便加入二机部新建的北京核工程研究设计院工作。鉴于新中国成立初期,核事业的特殊地位,当时所有与核电相关的工作都由国家统筹集中管理。国家的统筹管理和深度参与,足以保障核电人才都是在有物质保障和学术声望高的研究机构或者政府部门工作。这种有保障的工作环境不仅能促进个人事业发展,还能加深与相同背景优秀科学家的合作与交流。在这种个人专业与工作高度匹配的状况下,具备真才实学的青年科研工作者很快就能崭露头角,最终成为推动核电事业发展的中流砥柱。
最后梳理表中20人所获个人荣誉情况,他们几乎都曾多次获得过国家科学进步奖和被评选为院士。著名科学社会学家默顿(Robert King Merton)曾指出“对科学家所取得的独创性成就的认可是一种原动力,这种原动力很大程度上来源于制度的强调。[8]”对于科学家和技术专家而言,被评选为中国科学院院士和中国工程院士是对其一生贡献的高度肯定与表彰。上表20人中有17人被评为两院院士,平均当选年龄约为64岁,包括工程院院士12人,科学院学部委员6人,其中赵仁恺院士同时为中国科学院学部委员和工程院院士。17名院士中共有13名院士当选于2000年前,2000年前正是中国核电第一轮发展的高潮期。1991年12月15日秦山核电站成功并网发电,1994年中法合作的大亚湾核电站投入商业运行都是中国大陆进入核电时代的鲜明标志。正是这个时间周期内,早期核电功勋陆续被评选为两院院士。笔者认为院士称号不仅是一种奖励系统,更是对过往成就的高度肯定与表彰;同时作为一种社会建制的行为,体现着国家意志,对核电功勋授予院士称号,也意味着国家层面对于过往核电事业发展的承认与背书。上述17位院士之外,只有张同星、昝云龙和蒋心雄三位功勋并未获得院士称号,这并不意味着他们的贡献有限,而是出于个人原因与工作重心的转移。其中张同星同志毕业之后便长期扎根西北从事核试验,但长期的辛苦劳作使他积劳成疾,最终因胃癌去世享年50岁,成为上表20位中最早离世的核电功勋,过早的离世使其与院士评选失之交臂。昝云龙同志和蒋心雄同志则是因为工作侧重点从一线科研技术岗位转变为核心经营管理岗位。昝云龙曾任中国广东核电有限公司董事长兼党组书记,全权负责大亚湾核电站和岭澳核电站的建设与运营,大亚湾核电项目一度成为了中外开展高科技合作交流的标杆性成果之一。蒋心雄则是升任核工业部部长、中国核工业总公司总经理,肩负着统筹描绘中国核电发展蓝图的重任。两人都在另一条赛道上推动中国核电事业的长足发展。
通过对核电功勋人物的社会学分析,可以得到核电行业杰出人才的共性,这种共性为培养出行业杰出人才提供了一条潜在路径。在青年时期要接受专业、先进的科学教育,筑牢知识层面的根基;在职业生涯初期要人尽其才、岗尽其用——在最适合的工作岗位上最大程度发挥出人才的专业水平;在整个职业生涯中,要营造开放包容、崇尚科学的社会氛围,对于科学家取得的重要成就一定要进行合适的科学奖励,因为完善的科学奖励制度是生产更多独创性科学知识的重要的制度性动力和保障[9]。通过这样的路径培养人才,能够大大提升人才的成材率。
[1]作者简介:谷昭逸(1999-),男,理学硕士,博士研究生,研究方向为科学社会学、科技政策。E-mail:issacgzy@sjtu.edu.cn.
*李侠(1967-),男,哲学博士,上海交通大学长聘教授,博导,研究方向为科学社会学、科学哲学。E-mail:lixia001@sjtu.edu.cn.

【博主跋】这篇文章发在《工程研究》上,知网上已经刊出,谢谢匿名评审专家的宝贵建议,还有大洲教授的数次督促,合作愉快,是为记!由于网站提示,文章字数超了,只好分为两部分。
说明:文中图片来自网络,没有任何商业目的,仅供欣赏,特此致谢!
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