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中国是唯一完全掌握微堆研究建造技术的国家

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-04-16 编辑:女人

作者:陈瑜资料来源:科技日报发布日期:2016/4/9 10:38336017

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中国是唯一一个完全掌握微反应堆研究和建造技术的国家

小微反应堆非常有用

中国是目前世界上唯一一个完全掌握微反应堆研究和建造技术的国家

本报记者陈郁

第四届核安全峰会已经结束,围绕峰会的话题仍在酝酿之中。

最近,核反应堆核心没有冷却塔、没有高耸烟囱、只有高压锅大小的微型反应堆(全称微型中子源反应堆)成为热门话题。

3月底,微反应器成功完成低浓度改造后,首次实现全功率运行。因此,全世界的注意力都集中在微型反应堆的发源地位于北京西郊的中国原子能科学研究所(以下简称该研究所)。

这个重要的发展被写入《中美核安全合作联合声明》。

国家国防科技工业局局长兼国家原子能机构局长许大哲评论说,微型反应堆低浓缩改造是降低高浓缩铀流失风险和提高核安全水平的有力措施。

但事实上,微型桩离我们的生活不远。

“从1984年至今,我们一直使用微堆分析来分析各种样品,从天文学到地理学,涉及地质学、地球化学、生命科学和许多其他学科。”核能研究所微反应器室主任李郭毅说,分析结果为许多研究提供了科学依据。

揭开百年之谜,保持健康

原子能机构微型反应堆原型的每个燃料元件的直径只有5毫米,换句话说,只有大约5张纸厚,两个元件之间的间隙只有5.48毫米,这些燃料元件被放置在“鸟笼架”中进行实验。“鸟笼架”是一个直径240毫米、高度270毫米的狭窄空间,是反应堆的核心。

在工业上,微型反应器也被称为“傻瓜反应器”,因为它类似于实验仪器,操作简单,但有许多用途。它可用于中子活化分析、核仪器探针测试、教学和培训、少量同位素生产等。

2008年,精致的“外表”微桩展现出巨大的“力量”,与央视、清陵、北京法医鉴定中心一起揭开了困扰历史学家一百年的清朝光绪皇帝之死之谜。

这项特殊研究始于光绪皇帝留下的发辫,历时五年。采用微反应器中子活化分析技术对发辫中砷含量进行了测定。结合其他技术手段,科学研究、分析和计算表明,光绪的头发部分和衣服含有剧毒砷,而腐败尸体仅有部分衣服和头发被砷污染的总量高达201毫克。光绪之死的确证被认为是用现代科技和侦察思维解决历史难题的一次成功尝试,为学术和文化研究开辟了一条新的道路。

由于其小型化、易操作、低功耗和固有安全性好的优点,在人口稠密的大中城市的大学和研究机构中有许多微型桩。

在深圳改革开放的前沿,原子能研究所为帮助深圳大学而设计建造的微型反应堆已经安全运行了28年,也是中国唯一仍在运行的商用微型反应堆。与原子能机构的原型微反应器相比,两者之间的区别在于核心尺寸和燃料元件尺寸。

深圳微堆建成后,用中子活化法填补了深圳微量元素质量检测的空白。

当时,随着珠江三角洲现代工农业的快速发展,大量合成有机化合物被引入自然环境,包括一系列具有致癌、致畸和致突变风险的有机卤素污染物。在微型反应器的帮助下,深圳对城市的大气和土壤环境进行了早期检测,实时掌握深圳大气和土壤的污染水平,并及时采取措施。

由于不会对样品造成损害,原子能研究所曾协助相关单位对饮食中的元素含量进行了许多调查研究和卫生评价。

许多年前,原子能研究所的高级工程师王珂和他的团队分析并测量了中国北方和南方78名正常成人的甲状腺含量。研究发现,存在地区差异,女性略高于男性。这为评估碘对人体健康的影响提供了背景材料。

"微堆在浓度降低后会得到更广泛的应用,例如,它们可以应用于治疗与普通人关系更密切的癌症的医疗器械上。"中国工程院院士周永茂预测了微反应器的前景。

独立研发,独立转型

“中国目前是世界上唯一一个完全掌握微反应器研究和建造技术的国家。”李郭毅告诉记者,中国微型反应堆的研究和建设可以追溯到20世纪70年代末和80年代初。经过各种物理设计方案的理论计算和零功率实验验证,1984年3月,中国第一个由原子能研究所自主开发、设计和建造的微型反应堆成功完成并投入全功率运行。

1985年,原子能研究所开始完成商用微型反应堆的设计,主要用于大学和科研机构的教学、活化分析和培训。

“过去,我们的微型反应堆使用武器级高浓缩铀作为燃料。燃料棒一旦丢失,可能会造成核材料扩散的威胁。”李郭毅解释说,由于所用燃料的特殊性,微型反应堆的推广受到了限制。

受国际环境等诸多因素的影响,国际原子能机构(原子能机构)一再提议将微型反应堆燃料转化为低浓缩铀。

微型反应堆低浓转换是指用低浓铀燃料代替原高浓铀燃料,转换后应使用原桶进行装料操作。

"最困难的是核心设计."李郭毅说,“由于低浓缩铀芯的燃料芯和包层材料与以前不同,它们的热性能和物理性能也大不相同,所以必须重新进行物理、热和结构设计,只能对原有的小尺寸芯空间进行合理的调整,从而大大增加了设计难度。”

在解决关键问题5年后,原子能研究所成功地将微反应器中核燃料的浓缩度从90%降低到12.5%,并实现了全功率运行。

CNNC主席孙勤认为,低浓度后第一个微型反应堆的首次全功率运行意味着原子能机构已经完全掌握了低浓度微型反应堆的整套技术。

(北京科技日报,4月8日)

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