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2021年中國科技的重大創新成果

發布時間:2021-12-26 22:27

2021年是“十四五”開局之年。這一年,我國重大創新成果競相涌現,創新能力持續提升,創新的“脈動”尤為強勁。

放眼“深藍”,“海牛Ⅱ號”鉆機鉆出231米的新紀錄;遙望星空,海洋一號D衛星和海洋二號C衛星“閃耀”星河;挺進山川河流,金沙江白鶴灘水電站里,浪花飛濺、電流穿梭,全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發電機組投產發電……這一年,我們也在與病毒的抗爭中,為生命掙得尊嚴,我國首款具有自主知識產權的新冠病毒中和抗體聯合治療藥物——安巴韋單抗與羅米司韋單抗的獲批,為患者贏得長達10天的黃金救治期……

征途漫漫,唯有奮斗!面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,創新是不竭動力,科技自立自強是時代使命。

1“華龍一號”全球首堆商業運行 我國自主三代核電技術躋身世界前列

上萬名建設者常年奮戰,5300多家設備制造企業大力協同,自2015年5月開工以來,“華龍一號”全球首堆便開始了“加速跑”,并終于在5年多后交出成績單。

1月30日,“華龍一號”全球首堆——中核集團福建福清核電5號機組投入商業運行,標志著我國在三代核電技術領域躋身世界前列。

“中國成為繼美國、法國、俄羅斯等國家之后真正掌握自主三代核電技術的國家。”中核集團黨組書記、董事長余劍鋒說,作為中國高端制造業走向世界的“國家名片”,“華龍一號”是當前核電市場上接受度最高的三代核電機型之一。

由科技自立自強“打底”產生的一系列數據,可以為“華龍一號”這一地位做注腳:設計壽命為60年,反應堆采用177堆芯設計,堆芯設計換料周期18個月,創新采用“能動和非能動”相結合安全系統及雙層安全殼等技術,在安全性上滿足國際最高安全標準要求。“華龍一號”首堆所有核心設備均已實現國產,所有設備國產化率達88%,完全具備批量化建設能力。

“‘華龍一號’全球首堆的商運,對優化中國能源結構、推動綠色低碳發展,助力碳達峰、實現碳中和目標具有重要意義。”余劍鋒所言非虛,據悉,“華龍一號”每臺機組每年可發電近100億千瓦時,能滿足中等發達國家100萬人口的生產和生活年度用電需求,同時相當于減少標準煤消耗312萬噸、減少二氧化碳排放816萬噸,相當于植樹造林7000多萬棵。

 

2“海牛Ⅱ號”下鉆231米 刷新深海鉆機鉆探深度紀錄

高7.6米、“腰圍”10米、體重12噸,在南海超2000米的深水成功下鉆231米,刷新世界深海海底鉆機鉆探深度。這一紀錄的創造者,是湖南科技大學牽頭,我國自主研發的“海牛Ⅱ號”海底大孔深保壓取芯鉆機系統。

4月7日晚的這次海試,“海牛Ⅱ號”也填補了我國海底鉆探深度大于100米、具備保壓取芯功能的深海海底鉆機裝備的空白。

海底鉆機,是開展海洋地質及環境科學研究、進行海洋礦產資源勘探和海底工程地質勘查所必備的海洋高技術裝備。

“海牛Ⅱ號”的研制,依托我國國家重點研發計劃“深海關鍵技術與裝備專項”課題,研制作業水深不少于2000米、鉆進深度不低于200米、保壓成功率不小于60%的海底大孔深保壓取芯鉆機系統,并最終形成一整套具自主知識產權的海底大孔深保壓鉆探取芯裝備技術與成果,為我國海底天然氣水合物勘探提供裝備技術支撐。

“盡管它很龐大,但它潛入海底依然是很靈活的。它也是目前世界上唯一一臺海底鉆深大于200米的深海海底鉆機。”項目負責人、湖南科技大學教授萬步炎說。

據了解,整個海底鉆機主要攻克了大孔深遙控全孔全程保壓繩索取芯、智能化與專家操作系統、大容量鉆管存儲與鉆桿快速接卸、海底鉆機安全可靠下放和回收等四大技術攻關難點。

這些全新的技術,顯著提高了鉆機鉆探效率、取芯質量、保壓成功率。與此同時,鉆機重量較國外同類鉆機,也實現了大幅減重,大大降低了水下收放作業難度。

 

3“深海一號”海中送氣 年供氣量可達30億立方米

向著更深、更遠的“深藍”挺進,永遠沒有終點。

6月25日,我國首個自營勘探開發的1500米深水大氣田“深海一號”在海南陵水海域正式投產。這標志著我國海洋油氣勘探開發邁向“超深水”。

“深海一號”大氣田距海南省三亞市150公里,于2014年勘探發現,探明天然氣儲量超千億立方米,最大水深超過1500米,最大井深達4000米以上,是我國自主發現的水深最深、勘探開發難度最大的海上深水氣田。

中國海洋石油集團有限公司克服諸多挑戰,高峰期在100多個工段組織5000余人、17臺大型履帶吊進行作業,提前18個月順利完成陸地建造和合龍工作。

“深海一號”大氣田投產后,深水天然氣將通過海底管線接入全國天然氣管網,年供氣量30億立方米。

國家能源局有關負責人表示,“深海一號”大氣田的正式投產,是我國深水油氣勘探開發取得的重要進展,是我國海洋油氣事業高質量發展的重要探索,預示著我國深水油氣勘探開發潛力巨大、前景廣闊。

 

白鶴灘水電站首批機組投產 實現100萬千瓦滿負荷發電

6月28日上午,在現場沸騰的歡呼聲中,金沙江白鶴灘水電站首批機組完成72小時帶負荷連續試運行,正式投產發電。左岸1號機組、右岸14號機組兩臺百萬千瓦水輪發電機組高速轉動,將金沙江的水能資源轉化為電能,源源不斷送往華東地區。其中,右岸14號機組帶100萬千瓦負荷成功,這是全球首臺并網發電,也是全球首臺實現100萬千瓦滿負荷發電的機組。

白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣交界處,矗立于金沙江下游干流河段上,電站總裝機容量1600萬千瓦,共安裝16臺我國自主研制的百萬千瓦水輪發電機組,是實施“西電東送”的國家重大工程,是當今世界在建規模最大、技術難度最高的水電工程。全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發電機組,實現了我國高端裝備制造的重大突破。

白鶴灘百萬千瓦水電機組的創新,一是發電機從原來的80萬千瓦躍升到現在的100萬千瓦,二是水輪機采用了長短葉片轉輪,同時實現了寬負荷高效穩定的運行。

白鶴灘水電站建成后,年平均發電量將達624.43億度。全部機組將于2022年7月投產發電。電站全部建成投產后,將成為僅次于三峽工程的世界第二大水電站。

據測算,白鶴灘水電站投產后,每年可節約標煤約1968萬噸,減少排放二氧化碳5160萬噸、二氧化硫17萬噸。屆時,白鶴灘水電站將與三峽工程、葛洲壩工程,以及金沙江烏東德、溪洛渡、向家壩水電站一起,構成世界最大的清潔能源走廊。

 

時速600公里高速磁浮下線 僅3分半鐘從零加速到時速600公里

硬朗飄逸的雙側堆疊棱線、獨特的“抱軌”結構、更強大的爬坡能力……7月20日,由中國中車承擔研制、具有完全自主知識產權的時速600公里高速磁浮交通系統在青島成功下線,這是世界首套設計時速達600公里的高速磁浮交通系統,標志我國掌握了高速磁浮成套技術和工程化能力。

時速600公里,這是當前可實現的“地表最快”交通工具。因此,高速磁浮也被形象地稱為“貼地飛行”。

10月27日,在“十三五”科技創新成就展上,時速600公里高速磁浮列車“實車”吸引了眾多參觀者。人民視覺供圖

“時速600公里高速磁浮交通系統采用的是成熟可靠的常導技術。”高速磁浮項目技術總師、中車四方股份公司副總工程師丁叁叁說,它的基本原理,是利用電磁力來實現列車“無接觸”運行。

車輛底部的懸浮架裝有電磁鐵,與鋪設在軌道下方的鐵芯相互吸引,產生向上的吸力,從而克服地心引力,使車輛“懸浮”起來,再利用直線電機驅動列車前行。

“高速磁浮運行時,通過精確控制電磁鐵中的電流,車體與軌道之間始終保持約10毫米的懸浮間隙。”丁叁叁說。

高速磁浮這種無接觸的運行方式,取代了傳統輪軌的機械接觸支承,從根本上突破了傳統輪軌關系的約束,因而可以達到更高的運行速度,實現時速600公里的極速“凌空飛行”。

由于不受輪軌黏著限制,高速磁浮還具備更強的加減速能力。輪軌高鐵加速到時速350公里需要6分鐘,而高速磁浮從零加速到時速600公里,只需3分半鐘??炱鹂焱?,使它能更加充分地發揮速度優勢。

 

海洋“雙星”投入業務化運行 形成海洋觀測衛星組網業務化運行能力

上天入地,舍我其誰。7月29日,海洋一號D衛星和海洋二號C衛星正式交付自然資源部投入業務化運行,這標志著我國海洋觀測衛星組網業務化運行能力基本形成。

海洋一號D衛星和海洋二號C衛星分別于2020年6月和9月發射,國家衛星海洋應用中心會同衛星、測控、地面、應用等各系統建設單位,在自然資源、生態環境、水利、農業農村、應急管理和氣象等領域開展了行業應用測試,順利完成全部在軌測試內容。

2021年5月19日12時03分,由航天科技集團五院抓總研制的海洋二號D星在酒泉衛星發射中心由長征四號乙運載火箭成功發射。圖片來源:中國航天報

海洋一號D衛星與已發射的海洋一號C衛星組成我國首個海洋業務衛星星座,上下午組網觀測,填補了我國海洋水色衛星下午觀測數據的空白,大幅提高了全球海洋水色、海岸帶資源與生態環境、大洋船舶位置的觀測覆蓋能力與觀測時效,已經在我國綠潮、滸苔、海上養殖、海冰、臺風、溢油等預報監測工作中開展應用服務。

海洋二號C衛星與已在軌運行的海洋二號B衛星以及后續發射的海洋二號D衛星組成我國首個海洋動力環境衛星星座,大幅提高了我國海洋動力環境要素全球觀測覆蓋能力和時效性。

 

用一氧化碳合成蛋白質 工業化條件下合成收率達85%

 

在人工條件下,利用天然存在的一氧化碳和氮源(氨)大規模生物合成蛋白質,長期以來被國際學術界認為是影響人類文明發展和對生命現象認知的革命性前沿科學技術。

10月30日,中國農業科學院飼料研究所傳來好消息。

當日,該所宣布在全球首次實現從一氧化碳到蛋白質的合成,并已形成萬噸級工業產能。這一舉突破了天然蛋白質植物合成的時空限制,為彌補我國農業最大短板——飼用蛋白對外依存度過高提供了國之利器,同時對促進國家“雙碳”目標實現深具意義。

中國農業科學院飼料所與北京首朗生物技術有限公司經多年聯合攻關,突破了乙醇梭菌蛋白核心關鍵技術,大幅度提高反應速度,創造了工業化條件下一步生物合成蛋白質收率最高85%的世界紀錄。

該項研究以含一氧化碳、二氧化碳的工業尾氣和氨水為主要原料,“無中生有”制造新型飼料蛋白資源乙醇梭菌蛋白,將無機的氮和碳轉化為有機的氮和碳,實現了從0 到1的自主創新,具有完全自主知識產權。

 

中老鐵路建成通車 全線采用“中國標準”

 

四季盛開占芭花、并以此為國花的老撾,80%為山地和高原。特殊的地理位置與滯后的交通,曾嚴重制約著老撾的經濟發展。

12月3日,隨著全長1035公里的中老鐵路建成通車,“瀾滄號”列車將一路奔馳,聯入中國鐵路網,駛向國際。中老鐵路全部采用中國管理標準和技術標準建設,是與中國鐵路網直接聯通的國際鐵路。

作為中國“一帶一路”倡議與老撾變“陸鎖國”為“陸聯國”戰略對接項目,中老鐵路是兩黨兩國最高領導人親自決策和推動的重大戰略合作項目。

中老鐵路位于橫斷山脈南延段,起自中國云南昆明、終到老撾萬象,線路穿越三山、橫跨四水,山高谷深,最高點與最低點相對高差達2900米,地形條件極為復雜。

中老鐵路是一條科技之路,通過科技創新攻克了一個個世界技術難題。

友誼隧道位于中老邊境,是中老鐵路唯一的跨境隧道。“隧道局部含鹽量高達80%以上,對隧道結構腐蝕性大,國內外罕見。”中國中鐵二局集團玉磨鐵路項目部副經理潘福平說,為攻克罕見的地質難題,建設單位先后邀請隧道、地質、材料等方面的專家研討,確定了“注漿堵水、全包防水、圓形多層結構、強化材料防腐”的設計方案。最終研發的混凝土達到實體強度指標要求,攻克了巖鹽高侵蝕性世界難題。

中老鐵路沿線所有設備全部由中國自主研制,從特種橋梁到超長鋪軌車的精準鋪路,再到“瀾滄號”全部采用“復興號”列車技術,以及中國鐵路列控系統的全線加持,無一不體現中國鐵路建設者們的智慧及“中國力量”。

 

首款新冠特效藥獲批 為患者贏得10天黃金救治期

 

新冠病毒依然在全球肆虐,擁有針對性的臨床有效用藥變得重要而迫切。值得欣喜的是,前不久傳來了好消息。

12月8日,我國首款自主知識產權新冠病毒中和抗體聯合治療藥物獲批。該聯合用藥由清華大學、深圳市第三人民醫院和騰盛博藥合作研發。

此次獲批的聯合用藥安巴韋單抗與羅米司韋單抗(BRII-196/BRII-198)為救治搶下了更多時間。與國際上其他新冠治療用藥相比,該聯合用藥給出了長達10天的黃金救治期。三期臨床試驗的最終結果顯示,無論患者是癥狀出現后的1—5天(早期)前往門診治療,還是6—10天(晚期)才開始接受治療,住院和死亡率均顯著降低。這為新冠患者提供了更長的治療窗口期。

“與歐美已獲批緊急使用的新冠抗體藥相比,我們是唯一進行了變異株感染者治療效果評估并獲得數據的。”研發團隊負責人、清華大學醫學院教授張林琦說。

據介紹,美國FDA此前對這兩株抗體組合方案主要變異病毒株的活性已經進行了鑒定,結果顯示BRII-196/BRII-198抗體組合方案對全部國際主要突變株阿爾法、貝塔、伽馬、伊普西龍、德爾塔、蘭姆達、繆保持敏感。

為了延長藥效,研究團隊還經過基因改造,延長藥品半衰期,使其在人體體內有效作用時間長達數月。此外,應用生物工程技術,抗體介導依賴性增強作用的風險也大大降低。

此外,騰盛博藥正在全球其他成熟和新興市場積極推進安巴韋單抗/羅米司韋單抗聯合療法的注冊申請工作,以獲得市場準入。

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