毋　濤

(中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司 規(guī)劃發(fā)展部,北京 100822)

核科學(xué)技術(shù)是核能可持續(xù)發(fā)展的重要支撐,是推動(dòng)國(guó)家科技發(fā)展和綜合國(guó)力提升的重要技術(shù)力量。加強(qiáng)我國(guó)核科學(xué)技術(shù)研究,對(duì)于促進(jìn)核能事業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、軍民融合發(fā)展和綠色協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。核能開發(fā)科研專項(xiàng)作為國(guó)家設(shè)立的支持國(guó)內(nèi)相關(guān)單位開展核科技活動(dòng)的重要渠道之一,多年來(lái),充分發(fā)揮引領(lǐng)、支撐、促進(jìn)作用,為提升我國(guó)核科技研發(fā)整體水平,建設(shè)中國(guó)特色先進(jìn)核工業(yè)體系發(fā)揮了重要作用。

中核集團(tuán)作為國(guó)家核工業(yè)主體、核科技創(chuàng)新的主力軍,是國(guó)家核能開發(fā)科研專項(xiàng)項(xiàng)目的主要申請(qǐng)和承擔(dān)單位。中核集團(tuán)規(guī)劃發(fā)展部是組織核能開發(fā)科研項(xiàng)目前期策劃、組織管理的主要部門,負(fù)責(zé)組織完成中核集團(tuán)核能開發(fā)科研項(xiàng)目前期策劃及規(guī)劃方案編制,確保重點(diǎn)項(xiàng)目、任務(wù)納入國(guó)防科工局核能開發(fā)規(guī)劃,負(fù)責(zé)組織編制核能開發(fā)科研項(xiàng)目建議書并上報(bào)國(guó)防科工局,確保項(xiàng)目順利獲得批復(fù)立項(xiàng)后開展實(shí)施。

“十一五”以來(lái),中核集團(tuán)規(guī)劃發(fā)展部已組織策劃、落實(shí)核能開發(fā)項(xiàng)目約100項(xiàng)。通過(guò)核能開發(fā)科研,中核集團(tuán)對(duì)核電與反應(yīng)堆技術(shù)、核燃料循環(huán)技術(shù)、核安全技術(shù)、核技術(shù)應(yīng)用等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)和工程研制進(jìn)行了持續(xù)的研發(fā)投入,實(shí)施了一批科研項(xiàng)目,開展了一系列關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),獲得了一大批科研成果,核心研發(fā)能力大幅提升。

1　核電與反應(yīng)堆技術(shù)取得重大突破

開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的百萬(wàn)千瓦級(jí)三代壓水堆核電技術(shù)。“華龍一號(hào)”填補(bǔ)了我國(guó)自主化三代百萬(wàn)千瓦級(jí)核電技術(shù)空白,使我國(guó)形成了具有國(guó)際核電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的自主品牌,打破了國(guó)外核電技術(shù)長(zhǎng)期壟斷和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的限制,對(duì)保障國(guó)家能源安全、落實(shí)核電 “走出去”戰(zhàn)略都將產(chǎn)生重大影響?！叭A龍一號(hào)”核電技術(shù)充分借鑒吸收國(guó)際三代核電技術(shù)的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和現(xiàn)有壓水堆核電站設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試、運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn),考慮了福島核事故的經(jīng)驗(yàn)反饋,采用能動(dòng)與非能動(dòng)相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念,提供了多樣化的手段以保障核電站安全。具備完善的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施,提高了應(yīng)對(duì)外部事件的防護(hù)能力。

推動(dòng)模塊式小型堆研發(fā)及示范應(yīng)用。模塊式小型堆 (ACP100)是一種革新型能源系統(tǒng),采用完全非能動(dòng)的專設(shè)安全設(shè)施,能應(yīng)對(duì)各種極端事件,具有良好的固有安全性,滿足最高安全標(biāo)準(zhǔn),達(dá)到國(guó)際先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)水平。模塊式小堆具有多種用途,能廣泛用于城市供熱供電、工業(yè)園區(qū)供氣供電、海水淡化、破冰船、海上船舶動(dòng)力。

支撐四代先進(jìn)核電技術(shù)研發(fā)。通過(guò)核能開發(fā)支持,掌握了實(shí)驗(yàn)堆規(guī)模的快堆設(shè)計(jì)和建造技術(shù),在反應(yīng)堆設(shè)計(jì)、安全分析、堆芯組件、關(guān)鍵設(shè)備及儀表、鈉工藝及安全、控制和保護(hù)、物理啟動(dòng)、調(diào)試等方面突破一批關(guān)鍵技術(shù),并基于實(shí)驗(yàn)快堆技術(shù)基礎(chǔ)開展示范快堆工程技術(shù)研究,在標(biāo)準(zhǔn)體系、安全分析軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、仿真機(jī)、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料、鈉泵和鈉閥、鈉清洗去污工藝、鈉火安全等方面取得成果,支撐示范快堆工程技術(shù)發(fā)展。

開展超臨界水冷堆核電技術(shù)研究,為核能及新能源拓展儲(chǔ)備了前瞻先導(dǎo)技術(shù)。通過(guò)一系列研究確定了超臨界水冷堆研發(fā)的總體技術(shù)路線,形成超臨界水冷堆的總體技術(shù)方案,為我國(guó)超臨界水冷堆的發(fā)展指明方向,為后續(xù)科研及工程設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

助推聚變能研發(fā)不斷升級(jí)。HL-2 A2 M裝置運(yùn)行參數(shù)不斷更新,成功實(shí)現(xiàn)等離子體偏濾器位形放電,放電時(shí)間6.05秒,電子溫度達(dá)到5500萬(wàn)度,在高約束模物理、磁流體動(dòng)力學(xué)和高能粒子物理、邊沿局域模物理和輸運(yùn)、有限環(huán)擾動(dòng)等多個(gè)聚變研究前沿取得了創(chuàng)新性研究成果。

2　核燃料循環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展

自主CF系列燃料元件研制取得突破。CF2燃料組件采用國(guó)產(chǎn)再結(jié)晶Zr-4鋯合金包殼材料,對(duì)燃料組件多個(gè)部件進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了定位格架完全國(guó)產(chǎn)化,輻照考驗(yàn)已經(jīng)全部完成,堆內(nèi)表現(xiàn)良好,解決了 “華龍一號(hào)”走向國(guó)際的瓶頸。CF3燃料組件在設(shè)計(jì)上充分考慮了三代核電對(duì)燃料組件安全性和先進(jìn)性的需求,其包殼材料采用了自主研發(fā)的N36高性能鋯合金,綜合性能與當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)燃料組件相當(dāng)。四組CF3先導(dǎo)組件于2014年7月在中核運(yùn)行第二核電廠2號(hào)機(jī)組順利入堆,開始隨堆考驗(yàn),運(yùn)行狀態(tài)良好,標(biāo)志著我國(guó)燃料組件研發(fā)重大里程碑的實(shí)現(xiàn)。

鈾轉(zhuǎn)化生產(chǎn)線技術(shù)取得突破。掌握了干法鈾轉(zhuǎn)化技術(shù),解決鈾轉(zhuǎn)化工程關(guān)鍵設(shè)備和工藝技術(shù)瓶頸,實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的跨越,縮短了與國(guó)際先進(jìn)鈾轉(zhuǎn)化生產(chǎn)技術(shù)的差距,在提高產(chǎn)能的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步改善對(duì)生態(tài)環(huán)境影響 (環(huán)境友好性)。

地浸采鈾技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。首次建立了低濃鈾溶液化學(xué)行為數(shù)學(xué)模型,提出了大流量低濃度地浸采鈾的新思路;研究了CO2+O2溶浸液配制和使用技術(shù),解決了礦層堵塞的難題;首次實(shí)現(xiàn)了吸附工序和溶浸液配制工序一體化;實(shí)現(xiàn)了全流程自動(dòng)化控制,為以CO2+O2綠色地浸工藝為標(biāo)志的第三代采鈾技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。隨著新疆、內(nèi)蒙古兩個(gè)CO2+O2地浸采鈾礦山的建成投產(chǎn),我國(guó)成為繼美國(guó)之后全球第二個(gè)成功掌握CO2+O2地浸采鈾技術(shù)并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用的國(guó)家。

3　核安全、核應(yīng)急與輻射防護(hù)技術(shù)持續(xù)改進(jìn)

輻射監(jiān)測(cè)、輻射防護(hù)最優(yōu)化等技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步。通過(guò)輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)核設(shè)施廠區(qū)空氣、土壤、水資源的環(huán)境輻射監(jiān)測(cè);通過(guò)生物樣品中14C測(cè)量方法研究,實(shí)現(xiàn)低水平環(huán)境樣本中動(dòng)植物的輻射水平監(jiān)測(cè);研制的閉氣式正比計(jì)數(shù)器表面污染監(jiān)測(cè)儀、手腳表面污染監(jiān)測(cè)儀等設(shè)備,完成輻射廠區(qū)人員輻照水平監(jiān)測(cè);研發(fā)完成事故后測(cè)量裝置,用于進(jìn)行反應(yīng)堆運(yùn)行、事故及事故后的輻射場(chǎng)的測(cè)量。

核與輻射安全管理與評(píng)價(jià)水平得到提高。針對(duì)目前許多內(nèi)陸核電選址中多出現(xiàn)小風(fēng)、靜風(fēng)頻率較高的廠址,進(jìn)行復(fù)雜條件下大氣擴(kuò)散模型的研究,同時(shí),對(duì)大氣擴(kuò)散因子計(jì)算模式的有效性和不確定性進(jìn)行深入分析和驗(yàn)證。完成核電站冷卻塔對(duì)放射性煙羽的影響研究;液體放射性釋放物質(zhì)排放數(shù)值計(jì)算和物模試驗(yàn)研究;完成核電站非人類物種輻射影響評(píng)價(jià)模式和環(huán)境影響評(píng)價(jià)篩選模式的研究與應(yīng)用;開展輻射損害判定技術(shù)和方法研究及輻射防護(hù)最優(yōu)化研究,通過(guò)工藝系統(tǒng)及設(shè)備的調(diào)研與輻射防護(hù)情況調(diào)研、ALARA檢查與現(xiàn)場(chǎng)分析方法的建立與應(yīng)用、經(jīng)驗(yàn)反饋數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、最優(yōu)化定量分析方法及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用、最優(yōu)化程序文件的制定等過(guò)程,開發(fā)了經(jīng)驗(yàn)反饋數(shù)據(jù)庫(kù)軟件。

核應(yīng)急決策支持研究不斷深入。為適應(yīng)核與輻射應(yīng)急工作面臨的新挑戰(zhàn)和新要求,將國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于核應(yīng)急準(zhǔn)備與響應(yīng),以逐步完善我國(guó)的核應(yīng)急技術(shù)體系,為核應(yīng)急決策和核應(yīng)急響應(yīng)提供更為有效的技術(shù)支持。完成了小尺度風(fēng)場(chǎng)預(yù)測(cè)技術(shù)與放射性物質(zhì)彌散數(shù)值預(yù)報(bào)模擬技術(shù)、核應(yīng)急航空監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)空地傳輸接口技術(shù)、放射損傷救治指南及相關(guān)技術(shù)等研究。

4　核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大

高活度鈷-60放射源生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,食品輻照加工應(yīng)用不斷拓展,醫(yī)用回旋加速器商業(yè)化樣機(jī)研制成功,工業(yè)用大功率直線加速器技術(shù)取得突破,自主研制多種半導(dǎo)體探測(cè)器、爆炸物探測(cè)儀、放射性檢查門、多功能安檢門燈探測(cè)/檢測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。

綜上,在核能開發(fā)專項(xiàng)支持下,中核集團(tuán)突破并掌握了一系列核心技術(shù),搭建了一系列研發(fā)平臺(tái),多個(gè)領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”到 “并跑”的初步目標(biāo),也為我國(guó)國(guó)防建設(shè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技創(chuàng)新提供了有力支撐。

5　結(jié)束語(yǔ)

“十三五”期間,積極響應(yīng)十九大 “創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)”、“軍民融合”等戰(zhàn)略,為新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義事業(yè)貢獻(xiàn) “核”力量,為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的中國(guó)夢(mèng)增添 “核”能量,中核集團(tuán)將以更大力度推動(dòng)核能開發(fā)科研工作開展,爭(zhēng)取突破更多核能科技領(lǐng)域的核心、短板、關(guān)鍵工藝技術(shù),取得更加豐碩成果。