纸上谈兵易 ， 真刀真枪难 。 固有安全是核安全终极目标 ， 但实际从未实现 ， 没人敢做抽出所有控制棒的实验 。
1982年10月王大中回国 ， 不久被任命为清华大学核能所副所长 ， 1985年任所长 ， 在1991年核能所改为核研院后又任院长至1993年 。 1994年王大中担任清华大学校长职务 ， 但仍兼任核研院总工程师至2007年 。
实现核能安全目标远大 ， 考虑到现实可行性 ， 王大中以“跳起来摘果子”的原则来设定阶段目标 。 “目标过高或过低 ， 只能无功而返或达不到预期成果；跳起来摘得着 ， 才是适度的高标准 ， 设法使自己跳得高一些 ， 摘到果子后 ， 再瞄准新的高度 。 取度合适 ， 才能实现勇于创新与务实求真的结合” 。
第一个台阶 ， 5MW（兆瓦）一体化自然循环水冷堆 ， 非能动安全 。 第二个台阶 ， 10MW高温气冷堆 ， 固有安全 。 王大中择定的这两条技术路线 ， 完成后分别占领了核能安全领域低温堆和高温堆两个方向的制高点 ， 实现了领跑世界的创新 。
勇气：无人区里的跋涉
改革开放之初 ， 德、美、日的先进核能技术远远领先 ， 而我国基础薄、投入少 ， 缺乏人才和经验 。 面对巨大的实力差距 ， 王大中毫无退意 。
“我们就是要敢于尝试 ， 敢于选择科技领域的无人区 。 ”王大中说 。
他勇于在无人区里率先垂范 。
1985年 ， 王大中主持国家“七五”重点科技攻关项目“5MW低温核供热堆”研究 。 该堆于1989年建成并投入运行 。 在技术路线上 ， 王大中选择了壳式一体化自然循环水冷堆 。 5MW低温堆成为世界上首座一体化自然循环水冷堆 ， 具有良好的非能动安全性 ， 被实际应用于清华大学核研院的冬季供暖和夏季制冷 。
王大中在上世纪80年代择定的这个方向 ， 成为本世纪国际上小型轻水核反应堆发展的主要技术方向之一 。
在国家“863”计划支持下 ， 王大中带领团队开启10MW模块式球床高温气冷堆研发 。
高温气冷堆需要“耐高温全陶瓷”的包覆颗粒球形核燃料元件 ， 制造难度极高 。 燃料球直径6厘米 ， 包含8000多个四层包覆结构、直径0.9毫米的燃料颗粒 ， 产品要经过严苛的质量标准检验 ， 可耐受1600摄氏度高温 ， 能把放射性物质牢牢包容在其中 。
当时有人提出燃料球技术可从国外购买 ， 王大中与团队经过反复研究 ， 决定自己做 。
从1987年到1990年 ， 高温气冷堆球形燃料元件、球床流动特性、氦技术及氦设备等8项关键技术取得重要突破 。 1992年 ， 国务院批准立项 ， 在清华大学建设10MW高温气冷实验堆 。 它是世界首座模块式球床高温气冷实验堆 ， 1995年动工 ， 2000年建成 ， 2003年并网发电 。
他带领的团队创造了世界奇迹 。
10MW高温气冷堆突破数10项核心关键技术 ， 其中15项达到国际先进水平 ， 在实验堆的规模上实现了固有安全 ， 具有三大创新特性：一是模块式反应堆设计 ， 二是自主研制耐高温全陶瓷包覆颗粒燃料元件 ， 三是实现反应堆不停堆在线换料 。
2004年9月 ， 国际原子能机构组织24个国家60余位科学家见证了“不插入控制棒下反应堆丧失冷却”的安全试验 。 2005年7月 ， 在10MW高温堆上 ， 成功完成了抽出所有控制棒且叠加不紧急停堆的实验 。 这是世界上迄今仅有的在实际反应堆上进行的此类安全验证实验 ， 成功地验证了高温堆的固有安全性 。
5MW低温核供热堆和10MW高温气冷堆分别获得1992年和2006年国家科学技术进步奖一等奖 ， 王大中均为第一完成人 。
使命：厚德载物的传承
以两座实验堆破解了核能安全的世界难题后 ， 王大中定下新目标：从实验堆向工业规模原型堆跨越 。 他指导团队积极探索产学研融合之路 ， 使先进核能技术成果获得了重大应用 。