“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)核電站建設(shè)交叉學(xué)科發(fā)展研究

摘要：綠色低碳高效的核能發(fā)電是我國實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰，碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)（簡(jiǎn)稱“雙碳”目標(biāo)）的重要途徑之一，然而核能科學(xué)與土木工程交叉學(xué)科（核電站建設(shè)）發(fā)展緩慢成為制約核能發(fā)展的關(guān)鍵問題。以滿足“雙碳”目標(biāo)的國家需求為導(dǎo)向，構(gòu)建了“核紅色文化”“知識(shí)新體系”和“核建筑新科技”三位一體發(fā)展新模式。提出了課程思政與核安全文化的互動(dòng)融合，構(gòu)建了“核紅色文化”及其教育；表明了核能安全與結(jié)構(gòu)性能提升的內(nèi)在統(tǒng)一，構(gòu)建了核建筑全壽命低碳發(fā)展的新知識(shí)體系；歸納了“雙碳”目標(biāo)與核建設(shè)新技術(shù)的關(guān)系，形成了核建設(shè)科技創(chuàng)新發(fā)展模式。研究成果為核電站建設(shè)交叉學(xué)科提供了快速發(fā)展路徑。

關(guān)鍵詞：“雙碳”目標(biāo)；核電站建設(shè)；核能應(yīng)用；土木工程；交叉學(xué)科

中圖分類號(hào)：G643 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2024）06-0058-08

為了應(yīng)對(duì)全球氣候變暖、南北極冰川融化、極端惡劣天氣等事件對(duì)全人類生存環(huán)境的影響，習(xí)近平總書記于2020年9月22日在聯(lián)合國第75屆大會(huì)上率先宣布了“2030碳峰值、2060碳中和”目標(biāo)。隨后，我國成立了碳達(dá)峰、碳中和工作領(lǐng)導(dǎo)小組，發(fā)布了《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》等系列措施［1］，旨在推動(dòng)我國的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，促進(jìn)清潔能源推廣，提高能源利用效率，降低碳排放水平，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

核能發(fā)電是“零碳”綠色能源體系的基荷電源，是唯一可大規(guī)模替代煤炭發(fā)電，并可以提供全時(shí)段穩(wěn)定高效能源的電源形式［2］。全球統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，2020年核電提供了全球約1/3的綠色電力，減少了29億噸的當(dāng)量碳排放量，相當(dāng)于10%全球能源碳排放量；而我國的核電當(dāng)量減排量?jī)H2.74億噸［3］。在“雙碳”目標(biāo)推動(dòng)下，我國核電建設(shè)必將穩(wěn)步發(fā)展。僅2022年，我國核準(zhǔn)了10臺(tái)核電機(jī)組，創(chuàng)下了近十年來核準(zhǔn)核電站數(shù)量最高的紀(jì)錄［4］。隨著“華龍一號(hào)”和“AP1000”核電站等成功發(fā)電，我國正在逐漸成為核電強(qiáng)國和核能碳減排大國。

隨著核能發(fā)電快速發(fā)展，核電站建設(shè)人才教育缺乏已經(jīng)成為制約核能發(fā)展的關(guān)鍵問題。這主要源于兩方面：一是，核電站建設(shè)需要大量的核建設(shè)人才。核電站屬于大型工程項(xiàng)目，一臺(tái)核電機(jī)組從澆灌第一罐混凝土到商業(yè)運(yùn)行，一般需要5～6年，需要各類建設(shè)技術(shù)和管理人員上千人。由于核電站建設(shè)的特殊安全和技術(shù)要求，導(dǎo)致對(duì)人才專業(yè)性要求高，可替代性差［5］。二是，我國缺少培養(yǎng)核電站人才的高校。雖然有超過300所大學(xué)開設(shè)了土木工程本科專業(yè)，涵蓋了建筑、公路、橋梁、水利和環(huán)境等領(lǐng)域，但目前還沒有關(guān)于核電站建設(shè)的本科專業(yè)或研究生專業(yè)的高校［6］。根據(jù)我國核能行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，“十四五”期間我國保持每年6～8臺(tái)核電機(jī)組開工計(jì)劃，因此，核建設(shè)人才的培養(yǎng)問題愈發(fā)突出。

為了滿足我國核電站建設(shè)人才培養(yǎng)的需求，以“雙碳”目標(biāo)國家需求為驅(qū)動(dòng)力，提出以核電站全壽期安全和核電站建設(shè)人才培養(yǎng)為兩個(gè)中心，建立“紅色核文化”“知識(shí)新體系”與“建筑新科技”的“三結(jié)合、兩中心、一目標(biāo)”交叉學(xué)科發(fā)展模式，旨在實(shí)現(xiàn)文化傳承、學(xué)術(shù)引領(lǐng)和科技創(chuàng)新的互動(dòng)發(fā)展，研究成果可為核電站建設(shè)交叉學(xué)科提供快速發(fā)展路徑。

一、核紅色文化

安全文化是核行業(yè)文化典型代表，由國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）總結(jié)蘇聯(lián)切爾諾貝利事故后提出，已經(jīng)成為全世界核電站的基本管理原則之一［7］。而課程思政是落實(shí)黨中央要求“立德樹人”的重要途徑，也是培養(yǎng)我國合格建設(shè)者和可靠接班人的重要舉措。自2004年以來，廣大教育工作者對(duì)課程思政的基本內(nèi)涵、價(jià)值意蘊(yùn)、邏輯關(guān)系和實(shí)施路徑等關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行了深入的研究和廣泛的討論，課程思政建設(shè)得以快速發(fā)展［8］。眾所周知，我國核工業(yè)隨著原子彈的誕生而產(chǎn)生，伴隨國防工業(yè)的發(fā)展而壯大。因此，“滿足國家需求”是我國核電行業(yè)文化具有的顯著的紅色基因。2014年國家核安全局會(huì)同國家能源局和國防科工局聯(lián)合發(fā)布了《核安全文化政策聲明》，2017年國家核安全局發(fā)布了《核安全文化特征》《中華人民共和國核安全法》，對(duì)核安全文化建設(shè)、核安全文化教育機(jī)制等提出了明確要求。“核紅色文化”概念的提出基于《核安全文化政策聲明》《核安全文化特征》《中華人民共和國核安全法》的指導(dǎo)和要求，可在基礎(chǔ)性教育層面對(duì)上述文件進(jìn)行補(bǔ)充。基于此，本文旨在探索課程思政與核安全文化的協(xié)同發(fā)展，通過在核電站建設(shè)過程中注入紅色文化和核安全理念，為培養(yǎng)符合“雙碳”目標(biāo)需求的核電站建設(shè)人才提供文化育人土壤。

（一） 我國核文化的紅色基因

“紅色文化”在我國核工業(yè)的起源、成長和發(fā)展過程中一直發(fā)揮著引領(lǐng)作用。回顧歷史，我國核工業(yè)起步于20世紀(jì)50年代末，當(dāng)時(shí)面臨著西方的制裁和技術(shù)封鎖，同時(shí)遭受蘇聯(lián)專家撤走的打擊和連續(xù)的自然災(zāi)害。在一系列困難面前，依靠“獨(dú)立自主”“自力更生”和“艱苦奮斗”的精神，我國逐漸建立了核能開發(fā)、核燃料生產(chǎn)、核設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營等完整的核工業(yè)體系。隨著改革開放的發(fā)展，我國核行業(yè)憑借“軍工報(bào)國，為國爭(zhēng)光”的信念，成功從軍工行業(yè)轉(zhuǎn)向民用核電站。秦山核電站的自主設(shè)計(jì)、自主建造和自主運(yùn)行，以及向巴基斯坦成功出口恰希瑪核電站，表明我國核工業(yè)已具備了百萬千瓦級(jí)核電站全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)設(shè)計(jì)的能力。

進(jìn)入21世紀(jì)，面對(duì)日本福島核事故的不利影響，我國核工業(yè)依據(jù)“引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新和自主創(chuàng)造”的發(fā)展路線，成功研發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“華龍一號(hào)”等堆型三代核電技術(shù)。華龍一號(hào)在核安全、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和可持續(xù)發(fā)展等方面取得了顯著成就，創(chuàng)下了世界核電站建設(shè)速度、發(fā)電速度和海外出口堆型等多項(xiàng)世界紀(jì)錄，體現(xiàn)了“為國爭(zhēng)光，勇攀高峰”的紅色文化精神。我國核工業(yè)發(fā)展的歷程鑄就了獨(dú)特的具有紅色基因的核安全文化——“核紅色文化”，包含“自力更生，艱苦奮斗，軍工報(bào)國，甘于奉獻(xiàn)，為國爭(zhēng)光，勇攀高峰”的精神內(nèi)涵。當(dāng)前，“雙碳”目標(biāo)又成為我國核行業(yè)服務(wù)國家需求的新征程。與國外核安全文化相比，我國核紅色文化具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1. 國家利益至上

西方國家核安全文化強(qiáng)調(diào)個(gè)人權(quán)利、透明度和民主參與；而我國核安全文化強(qiáng)調(diào)國家利益。我國將核安全視為國家安全的一部分，對(duì)核安全的重視程度較高。

2. 安全管理嚴(yán)格

西方國家核安全責(zé)任分配相對(duì)分散，政府、運(yùn)營商和民眾等各方共同參與，因此核安全管理過度依賴法律法規(guī)和獨(dú)立監(jiān)管機(jī)構(gòu)。而我國核安全行為和決策以國家利益為基準(zhǔn)，核安全的主導(dǎo)和管理由政府和核電企業(yè)承擔(dān)，政府在核安全決策和監(jiān)管方面發(fā)揮主導(dǎo)作用，核電企業(yè)在保證核安全方面發(fā)揮保障作用。通過政府和企業(yè)共同管理，保證全體民眾在核安全中發(fā)揮作用。

3. 安全紀(jì)律嚴(yán)格

西方國家核安全文化主要強(qiáng)調(diào)事故預(yù)防、風(fēng)險(xiǎn)管理和事故應(yīng)急響應(yīng)等，側(cè)重制度建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)，但對(duì)人為事故的管理偏弱。而我國核安全文化更加強(qiáng)調(diào)安全的科學(xué)性，嚴(yán)格執(zhí)行安全紀(jì)律、安全生產(chǎn)和法律規(guī)定，注重貫徹安全記錄、安全培訓(xùn)和安全行為。

我國核安全文化的特征凸顯了滿足國家需求的“紅色文化”，在核能應(yīng)用價(jià)值觀和行為習(xí)慣中強(qiáng)調(diào)國家利益、安全管理和紀(jì)律嚴(yán)格等核安全精神［9］。我國核紅色文化為核安全建設(shè)提供了有力保障。

（二） 課程思政與核紅色文化的協(xié)同育人

為了充分發(fā)揮核紅色文化在核電站建設(shè)課程思政中的作用，將核紅色文化元素融入課程思政教學(xué)。核紅色文化可以增強(qiáng)學(xué)生的愛國主義情感和社會(huì)責(zé)任感，推動(dòng)學(xué)生為滿足國家需要而主動(dòng)學(xué)習(xí)。核紅色文化為核建設(shè)課程思政提供了生動(dòng)的案例和新的實(shí)踐方式，豐富了專業(yè)思政課程的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐方法，為解決核建設(shè)課程思政“立德樹人”的根本問題提供了全新的思路與切實(shí)可行的途徑［9］。

核安全文化是培養(yǎng)核建設(shè)人才的必備教育內(nèi)容。通過核建設(shè)課程思政的教學(xué)，可以將核紅色文化植入學(xué)生的文化習(xí)慣。根據(jù)習(xí)近平總書記提出的“思政教育要從維護(hù)國家意識(shí)形態(tài)安全、培養(yǎng)社會(huì)主義建設(shè)者和接班人的高度來抓好”指示，提出“核紅色文化與國家需求結(jié)合”“核思政教育與新技術(shù)結(jié)合”“核建設(shè)發(fā)展與個(gè)人發(fā)展結(jié)合”三結(jié)合教育模式，實(shí)現(xiàn)了核紅色文化與課程思政的互動(dòng)發(fā)展。

1. 核紅色文化以滿足國家需求為基本內(nèi)涵

通過課程思政，重點(diǎn)講述核建設(shè)發(fā)展的核心價(jià)值觀、優(yōu)良傳統(tǒng)和人物事跡等內(nèi)容。結(jié)合當(dāng)前實(shí)際情況，強(qiáng)調(diào)核能發(fā)電在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)中不可替代的作用，闡明核建設(shè)如何滿足國家不同時(shí)代的需求。通過培養(yǎng)學(xué)生對(duì)核紅色文化精神的繼承和發(fā)揚(yáng)，強(qiáng)化他們的愛國主義情感、社會(huì)責(zé)任感和學(xué)習(xí)參與核建設(shè)的自豪感。

2. 核思政教育與新技術(shù)結(jié)合

在核建設(shè)思政教育過程中，采用動(dòng)畫多媒體的形式生動(dòng)地講述核安全意識(shí)、核安全行為和核安全管理等思政教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的安全意識(shí)和責(zé)任意識(shí)等。同時(shí)，重點(diǎn)介紹核能建設(shè)領(lǐng)域的人工智能應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新，使學(xué)生了解核電站建設(shè)與高新技術(shù)發(fā)展結(jié)合的應(yīng)用情況及案例等，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)的能力。

3. 核建設(shè)發(fā)展與個(gè)人發(fā)展結(jié)合

將核建設(shè)與國家需求“雙碳”目標(biāo)相結(jié)合，引導(dǎo)核電站建設(shè)學(xué)生將個(gè)人發(fā)展與國家發(fā)展需求相融合。通過講授核能發(fā)展在“雙碳”目標(biāo)中不可替代作用，闡明核能在國家能源安全中的重要貢獻(xiàn)和應(yīng)用前景，激發(fā)學(xué)生對(duì)核能事業(yè)的興趣和熱愛，并引導(dǎo)其將個(gè)人的發(fā)展目標(biāo)與國家的需求相結(jié)合。

通過上述三結(jié)合教學(xué)模式，可以幫助學(xué)生深入理解核能發(fā)展與國家需求、個(gè)人發(fā)展和時(shí)代同步的密切關(guān)系，使其成為具有核紅色文化基因的核能建設(shè)人才。

二、核電站建設(shè)的新知識(shí)體系

核電站建設(shè)在廠址選取、安全理念、設(shè)計(jì)方法、建造過程和退役治理等全壽期階段與常規(guī)火力發(fā)電有顯著的差異。同時(shí)，智能人工技術(shù)、結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制等新技術(shù)和“雙碳”目標(biāo)等新需求也將產(chǎn)生核電站建設(shè)新的知識(shí)點(diǎn)。基于這些考慮，本文研究構(gòu)建了適應(yīng)核建設(shè)需求的人才培養(yǎng)新知識(shí)體系。

（一） 核電站建設(shè)的特殊需求

核電站建筑有很多特殊功能需求。以大型壓水堆核電站為例，它的主要功能系統(tǒng)包括：產(chǎn)生熱能的核反應(yīng)堆系統(tǒng)，熱能轉(zhuǎn)化為蒸汽的蒸汽發(fā)生系統(tǒng)，控制反應(yīng)堆溫度的冷卻系統(tǒng)，防止事故發(fā)生的安全系統(tǒng)，放射性廢物處理系統(tǒng)，以及輻射防護(hù)系統(tǒng)等，如圖1所示［10］。圖1中，第1道屏障為燃料芯塊和包殼，將核燃料及其裂變產(chǎn)物封閉起來，防止燃料裂變產(chǎn)物和放射性物質(zhì)進(jìn)入一回路水中；第2道屏障為壓力容器和一回路壓力邊界，能包容高溫和高壓的反應(yīng)堆冷卻劑，防止放射性物質(zhì)泄漏到反應(yīng)堆廠房中；第3道屏障為安全殼，既能抵御外部破壞，還能在最嚴(yán)重事故情況下防止放射性物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境。這些系統(tǒng)協(xié)同作用，確保核能發(fā)電安全可靠地運(yùn)行。為了滿足核電站各個(gè)系統(tǒng)的安全工作，核建筑除了提供強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等結(jié)構(gòu)功能外，還必須滿足以下特殊需求。

（1）輻射屏蔽功能：為了保護(hù)工作人員和公眾免受輻射的危害，核電站的某些建筑物，如安全殼，必須保證完整性、密封性和安全性，防止放射性物質(zhì)泄漏［11］。

（2）核設(shè)備工作和維修功能：核建筑必須為核電站的各種設(shè)備和系統(tǒng)提供可靠支撐，并提供便于多種設(shè)備的檢修、維護(hù)和日常運(yùn)營的操作平臺(tái)。

（3）防災(zāi)安全功能：核建筑需要具備良好的抗震、抗風(fēng)等防災(zāi)功能，防止地震、風(fēng)暴等自然災(zāi)害引發(fā)的核電站破壞；還需要具備防火、防爆、防大飛機(jī)撞擊等功能，防止人為事故對(duì)核電站造成嚴(yán)重不利影響。

（4）核退役功能：由于核建筑物在核電站運(yùn)行過程中可能受到放射性物質(zhì)的污染，核建筑應(yīng)該具有良好的防止放射性物質(zhì)污染和便于去污等性能，且具有核退役結(jié)構(gòu)耐久性和污染控制性能等核退役功能。

（5）核建筑碳減排功能：因?yàn)楹四馨l(fā)電的零碳工作建立在核建筑安全工作的基礎(chǔ)上，所以提高核建筑安全性能就是保證核能減排功能。同時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)的裝配式、模塊化和綠色建材等低碳研究成果，也可以應(yīng)用于提升核建筑碳減排功能。

傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)不能滿足核電站特殊需求。核建設(shè)教育需要建立包括核電站建筑的廠址選取評(píng)價(jià)方法、荷載及事故防災(zāi)方法、結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法，從設(shè)計(jì)源頭確保核電站建筑安全性和功能性；需要科學(xué)地選取建筑結(jié)構(gòu)與材料，滿足核電站高溫、高壓和輻射等特殊環(huán)境的要求；需要注重環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，以確保核電站建設(shè)與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡；需要掌握核工程管理知識(shí)，以確保核建設(shè)復(fù)雜工程順利完成；需要掌握核電站運(yùn)營與維護(hù)知識(shí)，以確保核系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備的維護(hù)；需要了解核電站退役治理方法、放射性廢物的處理與儲(chǔ)存技術(shù)等方面的知識(shí)，以確保核電站的安全退役。從核電站全壽期角度看，需要建立滿足核電站建設(shè)需求的知識(shí)新體系，為核電站建設(shè)和運(yùn)營提供全面支持。

（二） 核電站建設(shè)的課程體系

以滿足核建設(shè)特殊需求為主線，基于核電站全壽期安全和核電站建設(shè)人才培養(yǎng)為兩個(gè)中心，本文構(gòu)建了“基礎(chǔ)理論課+交叉融合課+能力拓展課+校企共建課”四位一體課程體系。同時(shí)，根據(jù)“雙碳”目標(biāo)的新需求對(duì)文獻(xiàn)［12］的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充優(yōu)化，該體系包括以下幾個(gè)方面。

1. 基礎(chǔ)理論課程

旨在夯實(shí)學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識(shí)、基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力。主要包括反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)、有限元原理與結(jié)構(gòu)分析、核反應(yīng)堆工程等課程，為學(xué)生分析和設(shè)計(jì)核建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的發(fā)展基礎(chǔ)。

2. 交叉融合課程

實(shí)現(xiàn)核學(xué)科、土木工程學(xué)科交叉融合，包括核能安全與結(jié)構(gòu)工程的交叉專業(yè)知識(shí)融合。主要包括核電建設(shè)安全文化、核電站設(shè)計(jì)方法、核電站安全防護(hù)等課程。該類課程提高了學(xué)生掌握交叉學(xué)科的核心知識(shí)和思維能力。

3. 能力拓展課程

旨在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)能力和創(chuàng)新科技素養(yǎng)。以學(xué)生為中心開設(shè)核電站新型結(jié)構(gòu)與地震安全、智能核電站結(jié)構(gòu)等課程，增設(shè)核電站與減少碳排放創(chuàng)新課程服務(wù)國家“雙碳”目標(biāo)。

4. 校企共建實(shí)踐課程

著重解決核電建設(shè)領(lǐng)域的難點(diǎn)和痛點(diǎn)問題，如核電站抗震設(shè)計(jì)、安全殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、核電站結(jié)構(gòu)安全分析等。采用“企業(yè)專家為主、校內(nèi)教師為輔、校內(nèi)外教師共同授課”的全新模式提升學(xué)生解決復(fù)雜現(xiàn)場(chǎng)問題的能力。

“四位一體”的課程體系包括基礎(chǔ)理論課程、交叉融合課程、能力拓展課程和校企共建課程等全方位培養(yǎng)模式。該課程體系為培養(yǎng)滿足核電站建設(shè)交叉學(xué)科人才提供了良好的知識(shí)育人模式。

三、核電站建筑新技術(shù)

隨著建筑信息模型（BIM）技術(shù)、數(shù)字核電、智能運(yùn)維等的發(fā)展，應(yīng)用新科技提高核電站建設(shè)安全性成為備受關(guān)注的課題。同時(shí)，“雙碳”目標(biāo)需求驅(qū)動(dòng)核電站建筑減碳新技術(shù)的發(fā)展。

（一） 核電站智能建筑

核建筑的核心功能是滿足核電站的安全需求，防止其受到損傷。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種防止結(jié)構(gòu)損傷的新技術(shù)，已成功應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸和路橋隧道等領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)通過無損傳感技術(shù)獲取結(jié)構(gòu)及其響應(yīng)信息，分析環(huán)境和載荷特征、結(jié)構(gòu)幾何特征、材料性能及其演化規(guī)律等，識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷特征，提供災(zāi)害預(yù)警、維修和報(bào)廢等策略和過程，反演給出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建造等優(yōu)化信息［13］。針對(duì)核電站傳統(tǒng)檢測(cè)方式存在的測(cè)量誤差大、檢測(cè)效率低、作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)大、智能化程度低及缺乏系統(tǒng)管理等問題，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷，預(yù)防事故發(fā)生。核電站結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)可以有效地降低事故發(fā)生概率、提高設(shè)計(jì)水平和結(jié)構(gòu)性能，從而提高核電站的安全性。

核電站智能建筑是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。智能建筑綜合了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、數(shù)字孿生和人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自感知、自監(jiān)測(cè)、自適應(yīng)和自修復(fù)等智能安全能力。核電站智能結(jié)構(gòu)是通過集成傳感器、執(zhí)行器、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使核建筑結(jié)構(gòu)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和健康狀況的能力，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自主地做出響應(yīng)和調(diào)整，以確保結(jié)構(gòu)的安全性和性能。

（二） 核建筑防災(zāi)減災(zāi)新技術(shù)

目前全世界核電站普遍采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，即通過選取合適核電廠址，嚴(yán)格抗震設(shè)計(jì)與分析，力圖保證核電站結(jié)構(gòu)和設(shè)備的地震安全。但由于核電站系統(tǒng)的復(fù)雜性與地震的不確定性，核電站抗震安全仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。例如，日本是一個(gè)地震多發(fā)國家，近年來發(fā)生了多起核電站地震事故。一方面是日本地震的多發(fā)性；另一方面是核電站采用了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。因此，核電站急需發(fā)展新型隔震減震結(jié)構(gòu)［14］。

基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)具有隔離地震能量輸入、減小結(jié)構(gòu)損傷等優(yōu)點(diǎn)，在建筑、橋梁和交通等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)符合最新核電堆型的非能動(dòng)安全技術(shù)要求，因此基礎(chǔ)隔震核電站是重點(diǎn)發(fā)展方向之一。1984年法國的Cruas NPPs、1985年南非的Koeberg NPPs大型壓水堆和2007年法國的Jules Horowitz小型堆等都采用了隔震技術(shù)。目前，水平隔震方面取得了良好的效果，但三維隔震減震核電站新型結(jié)構(gòu)還沒有公開報(bào)道。發(fā)展核電站新型三維隔震減震結(jié)構(gòu)將是核電站發(fā)展的重要方向。

（三） 核電站碳減排增強(qiáng)新技術(shù)

根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（簡(jiǎn)稱經(jīng)合組織）核能機(jī)構(gòu)2021年發(fā)布《核電廠長期運(yùn)行與脫碳戰(zhàn)略》研究報(bào)告，指出，延壽技術(shù)可以有效地延緩核電廠關(guān)停時(shí)間，使得核電廠能夠提供更多的電力能源，因此可以有效減小其他化石燃料電廠的碳排放。與開展新的核電建設(shè)相比，核電廠延壽具有更高的經(jīng)濟(jì)性和碳減排能力。對(duì)于役齡接近設(shè)計(jì)壽期的核電機(jī)組，核電廠延壽在碳減排中可以發(fā)揮更好的貢獻(xiàn)。

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)對(duì)核電站的結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期評(píng)估和檢測(cè)，可以有效地防止結(jié)構(gòu)破壞；通過監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力、振動(dòng)等參數(shù)，可以評(píng)估結(jié)構(gòu)性能，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)壽命和承載能力。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)可以為核電站的維修和維護(hù)提供重要信息，指導(dǎo)維修人員采取合理的修復(fù)措施，延長核電站的使用壽命。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)可以幫助核電站結(jié)構(gòu)保持良好的工作狀態(tài)，延長核電站壽命并確保其安全運(yùn)行。

隔震減震結(jié)構(gòu)在延長核電站壽命方面也發(fā)揮重要作用。隔震結(jié)構(gòu)能夠顯著降低地震對(duì)核電站結(jié)構(gòu)的沖擊和破壞，提高核電站結(jié)構(gòu)的抗震能力。同時(shí)，隔震減震結(jié)構(gòu)通過減小地震引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)和應(yīng)力，可以降低結(jié)構(gòu)的疲勞損傷和累積損傷，延緩結(jié)構(gòu)老化過程。當(dāng)某些隔震支座在地震作用下發(fā)生破壞，也可以通過替換技術(shù)，恢復(fù)隔震結(jié)構(gòu)的減震性能。隔震減震結(jié)構(gòu)有助于保障核電站的在災(zāi)害作用下的安全運(yùn)行，進(jìn)而有效地延長核電站壽命。

四、結(jié)語

核能發(fā)電及其綜合應(yīng)用是保證人民美好生活的重要綠色低碳新能源形式，而核電站建設(shè)人才培養(yǎng)和科技發(fā)展是核電發(fā)電的重要保障。本文提出的核建設(shè)交叉學(xué)科“三位一體”發(fā)展新模式，為核行業(yè)滿足“雙碳”目標(biāo)的國家需求提供了發(fā)展路徑。

（一） 核紅色文化的概念

核紅色文化幫助學(xué)生深入理解核能發(fā)展、國家需求和個(gè)人發(fā)展的密切關(guān)系，助力培養(yǎng)核能建設(shè)人才的育人土壤。同時(shí)，核紅色文化拓展了我國核安全的文化內(nèi)涵。

（二） 核建筑的新知識(shí)體系

從核電站系統(tǒng)功能需求出發(fā)，總結(jié)了核建筑特有的結(jié)構(gòu)性能要求。基于核能安全與結(jié)構(gòu)性能提升的內(nèi)在統(tǒng)一，建立了滿足核電站全壽期安全和核電站建設(shè)人才培養(yǎng)需求的新知識(shí)體系，為培養(yǎng)核建設(shè)人才提供了完備的課程體系。

（三） 核建設(shè)的新技術(shù)

介紹了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、隔震減震等新技術(shù)在提高核電站結(jié)構(gòu)安全水平方面的重要作用，強(qiáng)調(diào)了延壽技術(shù)、核能綜合應(yīng)用和智能核電站建筑在增加核電站碳減排方面的巨大潛力，揭示了核電站建筑的發(fā)展趨勢(shì)和動(dòng)力。

隨著核能的不斷發(fā)展和應(yīng)用，核建設(shè)人才培養(yǎng)和新技術(shù)將推動(dòng)核電站的安全性、高效性和可持續(xù)發(fā)展，研究成果為核電站建設(shè)和發(fā)展提供了新的思路。

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（責(zé)任編輯 鄧云）

基金項(xiàng)目：煙臺(tái)市校地融合發(fā)展項(xiàng)目（22MZ03CD012）；中核集團(tuán)領(lǐng)創(chuàng)科研項(xiàng)目（KY90200210017）