以核為始 以核為先

——國家電投集團(tuán)中央研究院

截至2020 年9 月，我國大陸地區(qū)共有13 個(gè)核電基地，61 臺(tái)在建和在運(yùn)行核電機(jī)組，其總裝機(jī)容為64 731MW。這是我國核電機(jī)組的最新相關(guān)數(shù)據(jù)。從秦山一期“零的突破”到如今“遍地開花”，我國核電事業(yè)走過了數(shù)十載的崢嶸歲月，期間有這樣一批企業(yè)，他們“以核為始、以核為先”，為我國核電事業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了有力的支撐，國家電投集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院（以下簡(jiǎn)稱“中央研究院”）就是其中之一。

作為國家電投科技創(chuàng)新體系的“寶塔尖”和“先導(dǎo)層”，中央研究院一直以國家重大科技專項(xiàng)任務(wù)、集團(tuán)高層戰(zhàn)略咨詢決策為驅(qū)動(dòng)，支撐集團(tuán)產(chǎn)業(yè)集成創(chuàng)新，先后承擔(dān)了國產(chǎn)自主化核電設(shè)計(jì)軟件開發(fā)、“國和一號(hào)”核電安全系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證、第三代核電關(guān)鍵共性技術(shù)研究、核電關(guān)鍵材料研發(fā)等方面的大型先進(jìn)壓水堆核電站國家科技重大專項(xiàng)課題26 項(xiàng)，投入科研經(jīng)費(fèi)超12 億元。為了集中核能研發(fā)的科研力量和資源，中央研究院于2020 年6 月整合成立了核能與核技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱“核能所”），其業(yè)務(wù)領(lǐng)域涵蓋先進(jìn)核能系統(tǒng)和新堆型研發(fā)、核電軟件自主化研發(fā)、核能試驗(yàn)技術(shù)研究與應(yīng)用、核燃料和材料研發(fā)、核技術(shù)應(yīng)用研發(fā)等方向。

1 十載研發(fā)核電軟件——COSINE 走出自主創(chuàng)新之路

提及中央研究院在核能方面的成就，“COSINE”是繞不開的關(guān)鍵詞。2007 年前，黨中央決定引進(jìn)AP 1000三代核電技術(shù)，開啟我國三代核電“引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng)新”的自主化發(fā)展之路。在此征程中，中央研究院牽頭承擔(dān)了國家科技重大專項(xiàng)課題，成功研發(fā)出了我國首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電關(guān)鍵設(shè)計(jì)軟件——COSINE。

COSINE（COreand System INtegrated Engine for Design and Analysis）是中央研究院依托國家大型先進(jìn)壓水堆核電站的科技重大專項(xiàng)課題——核電關(guān)鍵設(shè)計(jì)軟件自主化技術(shù)研究，聯(lián)合國內(nèi)10 余家核電科研單位，嚴(yán)格按照國際核安全標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的國內(nèi)首套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核電廠設(shè)計(jì)與安全分析軟件包。其計(jì)算范圍涵蓋了堆內(nèi)的核素、燃料棒、堆芯、安全殼以及整個(gè)核電廠，包括熱工設(shè)計(jì)與安全分析、群常數(shù)研制、概率安全分析、堆用蒙特卡洛分析、堆芯物理設(shè)計(jì)、燃料設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)與源項(xiàng)分析及嚴(yán)重事故分析8大類、15個(gè)軟件，覆蓋了設(shè)計(jì)與安全分析的核心功能及80 余個(gè)傳統(tǒng)核電軟件功能。

長期以來，核電軟件自主化一直是制約我國核電“走出去”的技術(shù)瓶頸。我國核電軟件的整體規(guī)?；_發(fā)起步晚，經(jīng)驗(yàn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)匱乏；同時(shí)，軟件直接涉及核安全問題，每一個(gè)過程都需要經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗(yàn)，這些都給軟件的設(shè)計(jì)、編碼、驗(yàn)證與評(píng)估帶來了極大的困難。

中央研究院一直致力于解決這一核電國際化發(fā)展的“卡脖子”問題，從零開始進(jìn)行COSINE 架構(gòu)的設(shè)計(jì)與編碼，不忘初心，默默耕耘，解決了一個(gè)又一個(gè)難題，建立起了一整套研發(fā)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，組建了大規(guī)模的核電軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)。十年磨一劍，功到自然成。COSINE 軟件研發(fā)工作受到了國家能源局、相關(guān)部委及企事業(yè)單位的廣泛關(guān)注。2011 年，國家能源局批準(zhǔn)設(shè)立國家能源核電軟件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室依托《核電關(guān)鍵設(shè)計(jì)軟件自主化技術(shù)研究》《核電關(guān)鍵設(shè)計(jì)軟件評(píng)估》《核電關(guān)鍵設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用研究及補(bǔ)充驗(yàn)證試驗(yàn)》等國家科技重大專項(xiàng)課題的實(shí)施，使COSINE軟件的整體性能與技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。2015 年12 月21 日，COSINE 公開測(cè)試版發(fā)布。同年，中央研究院成立了COSINE 用戶組，與首批來自國內(nèi)設(shè)計(jì)院、科研機(jī)構(gòu)、高校的多家單位簽定了用戶使用協(xié)議，促進(jìn)了軟件的全面驗(yàn)證。

2015年COSINE軟件公開測(cè)試版本發(fā)布會(huì)

2016—2019年，中央研究院以COSINE公開測(cè)試版為基礎(chǔ)，積極開展第三方獨(dú)立驗(yàn)證與工程應(yīng)用評(píng)估工作，并向我國核安全監(jiān)管部門提交了COSINE 子通道軟件、組件參數(shù)計(jì)算軟件、堆芯物理分析軟件及中子動(dòng)力學(xué)軟件的許可證申請(qǐng)。2019 年11 月，在國家能源核電軟件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室年會(huì)期間，中央研究院正式發(fā)布了COSINE 軟件工程應(yīng)用版，并提出了“共享、共建、共用”的理念，得到了行業(yè)的普遍認(rèn)可。隨著重大專項(xiàng)課題研發(fā)工作接近尾聲，COSINE 軟件已完成基于AP1000和“國和一號(hào)”（CAP1400核電站）三代核電堆型的工程應(yīng)用研究。

中央研究院和上海核工院加強(qiáng)協(xié)作、深度融合，貫徹“一個(gè)目標(biāo)、一個(gè)團(tuán)隊(duì)、一套軟件”原則，建立聯(lián)合工作團(tuán)隊(duì)，設(shè)立取證工作推進(jìn)指揮部，健全工作機(jī)制，建立總師制以及建立專項(xiàng)激勵(lì)機(jī)制。目前，團(tuán)隊(duì)正在向核電領(lǐng)域剩余幾個(gè)最難的軟件發(fā)起沖刺，有望在計(jì)劃期內(nèi)攻下最后的堡壘。

COSINE 軟件的十年研發(fā)是中央研究院承載我國核電自主化發(fā)展使命、加快推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、建設(shè)核電強(qiáng)國的過程。COSINE 軟件的開發(fā)與工程應(yīng)用，極大地提升了我國核電技術(shù)“自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)、自主建設(shè)、自主運(yùn)營”的能力，解決了我國核電發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)的瓶頸問題，也為世界同行搭建了技術(shù)交流的平臺(tái)。

2 “全范圍仿真模擬機(jī)技術(shù)”為核電發(fā)展保駕護(hù)航

在聚焦軟件開發(fā)的同時(shí)，中央研究院也將目光投向了核電廠全范圍模擬機(jī)的開發(fā)應(yīng)用領(lǐng)域。

核電廠全范圍模擬機(jī)是核電供應(yīng)商必須提供的重要產(chǎn)品之一，主要用于核電廠操縱員獲取操作執(zhí)照和定期培訓(xùn)。中央研究院研發(fā)了以自主化核電軟件為內(nèi)核的、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全范圍模擬機(jī)仿真平臺(tái)軟件，并研制了CAP1400 全范圍模擬機(jī)工程樣機(jī)，掌握了相關(guān)的工程應(yīng)用技術(shù)，具備了項(xiàng)目實(shí)施的能力。全范圍模擬機(jī)仿真技術(shù)適用于各種事故工況的全范圍模擬，并可有效解決CAP1400 機(jī)組全范圍模擬機(jī)的工程需求，還可以拓展用于其他堆型的全范圍模擬機(jī)項(xiàng)目開發(fā)及相關(guān)仿真應(yīng)用。

目前，中央研究院在全范圍模擬機(jī)仿真技術(shù)研究中已形成了3類軟件成果和3項(xiàng)系統(tǒng)集成成果。其中軟件成果分別為“全范圍模擬機(jī)仿真平臺(tái)軟件”“全范圍模擬機(jī)核心數(shù)值模擬軟件”“CAP1400 數(shù)字化儀控系統(tǒng)虛擬仿真平臺(tái)軟件”；系統(tǒng)集成成果分別為“CAP1400全范圍模擬機(jī)樣機(jī)”“CAP1400 一體化嚴(yán)重事故模擬機(jī)樣機(jī)”“CAP1400主控室及關(guān)鍵設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)樣機(jī)”。

全范圍模擬機(jī)仿真平臺(tái)軟件基于集群服務(wù)器的C-S 架構(gòu)，可以顯著提高服務(wù)器的利用效率，使多套全范圍模擬機(jī)軟件可以同時(shí)運(yùn)行；基于工程管理和配置管理技術(shù)，可以靈活方便地收集各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，便于排除故障和系統(tǒng)維護(hù)；同時(shí)，可以對(duì)操作員和教練員的操作信息進(jìn)行分析，輔助其進(jìn)行評(píng)價(jià)和考試；另外，可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)收集模塊也為將來實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。

全范圍模擬機(jī)核心數(shù)值模擬軟件包含國內(nèi)首個(gè)自主開發(fā)的兩流體六方程實(shí)時(shí)熱工水力仿真軟件和三維時(shí)空實(shí)時(shí)中子動(dòng)力學(xué)仿真軟件，解決了自主化核電軟件應(yīng)用于全范圍模擬機(jī)的關(guān)鍵性能問題，這項(xiàng)技術(shù)突破是全范圍模擬機(jī)實(shí)現(xiàn)完全自主化最重要的一環(huán)。

全范圍模擬機(jī)仿真技術(shù)既是消除外部風(fēng)險(xiǎn)的有力措施，也是培養(yǎng)更多CAP1400 全范圍模擬機(jī)建模工程師的良好契機(jī)，更為提高企業(yè)創(chuàng)新水平提供了平臺(tái)。中央研究院完全實(shí)現(xiàn)了全范圍模擬機(jī)仿真平臺(tái)總體技術(shù)、核心數(shù)值模擬軟件、數(shù)字化儀控系統(tǒng)虛擬仿真技術(shù)的自主化，在國內(nèi)CAP1400 全范圍模擬機(jī)市場(chǎng)中占有主導(dǎo)地位，在海外同類全范圍模擬機(jī)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中也將具有話語權(quán)。目前，全范圍模擬機(jī)相關(guān)仿真技術(shù)軟件已應(yīng)用于“國和一號(hào)”示范工程2號(hào)全范圍模擬機(jī)項(xiàng)目，CAP1400全范圍模擬機(jī)樣機(jī)也已作為技術(shù)原型，在該項(xiàng)目中開展后續(xù)的工程化開發(fā)。

3 “核能試驗(yàn)技術(shù)”為先進(jìn)核能系統(tǒng)研發(fā)提供堅(jiān)實(shí)支撐

近年來，中央研究院不斷加強(qiáng)在核能試驗(yàn)領(lǐng)域的布局，先后承擔(dān)了CAP1400 核電站安全系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證、關(guān)鍵共性技術(shù)研究等一系列的重要科研課題，逐步在核能試驗(yàn)技術(shù)研究及驗(yàn)證方面形成了獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和核心競(jìng)爭(zhēng)力，建成了3 個(gè)大型熱工安全綜合性能試驗(yàn)臺(tái)架、20 余個(gè)單項(xiàng)試驗(yàn)臺(tái)架，在試驗(yàn)領(lǐng)域具備三代核電系統(tǒng)性能及設(shè)計(jì)驗(yàn)證、核安全重要現(xiàn)象及機(jī)理研究以及關(guān)鍵設(shè)備測(cè)試等能力，形成了功能全面、配套完備、各具特色的4 個(gè)試驗(yàn)基地。4 個(gè)實(shí)驗(yàn)基地分別位于未來科學(xué)城、清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院、山東海陽核設(shè)備廠以及河南開封電廠，這些試驗(yàn)基地能夠?yàn)橄冗M(jìn)核能系統(tǒng)試驗(yàn)研究及技術(shù)服務(wù)提供充足的設(shè)施保障。

清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院試驗(yàn)基地

CAP1400 核電站是在全面消化、吸收、掌握AP1000 非能動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過再創(chuàng)新開發(fā)出的具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、功率更大的非能動(dòng)大型先進(jìn)壓水堆核電機(jī)組。其中，CAP1400六大關(guān)鍵試驗(yàn)課題是核電重大專項(xiàng)支持設(shè)立的重大試驗(yàn)驗(yàn)證課題，屬于支撐論證三代非能動(dòng)核電關(guān)鍵系統(tǒng)運(yùn)行及重要設(shè)備性能的基礎(chǔ)研究。中央研究院的控股子公司——國核華清（北京）核電技術(shù)研發(fā)中心有限公司承擔(dān)了六大試驗(yàn)中的“非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)”“非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)”和“堆芯熔融物堆內(nèi)滯留”3項(xiàng)關(guān)鍵試驗(yàn)。中央研究院依托于這些試驗(yàn)的實(shí)施，針對(duì)CAP1400 核電站非能動(dòng)安全系統(tǒng)的性能驗(yàn)證，基于國際先進(jìn)比例分析方法，創(chuàng)新設(shè)計(jì)并建成了“大型先進(jìn)壓水堆核電站非能動(dòng)安全試驗(yàn)平臺(tái)”。該平臺(tái)是國際上首個(gè)對(duì)非能動(dòng)壓水堆核電站進(jìn)行全面安全研究的完整試驗(yàn)平臺(tái)，由CAP1400 非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)性能試驗(yàn)臺(tái)架（ACME）、CAP1400 非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)（PCS）綜合性能試驗(yàn)臺(tái)架（CERT）等整體效應(yīng)試驗(yàn)臺(tái)架以及用于關(guān)鍵物理過程和現(xiàn)象研究的多個(gè)單項(xiàng)試驗(yàn)臺(tái)架（WADE、SCOPE、ISCOE、HELM、FIRM）組成。

（1）ACME 臺(tái)架是以CAP1400 作為原型電站，采用1∶3的高度比進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)的國內(nèi)首個(gè)大型非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)整體性能綜合熱工水力試驗(yàn)臺(tái)架，主要用于準(zhǔn)確模擬CAP1400 核電站的事故瞬態(tài)過程及重要熱工水力現(xiàn)象。2014 年10 月30 日，ACME 完成了21 項(xiàng)試驗(yàn)任務(wù)，均未發(fā)生堆芯裸露現(xiàn)象，各重要試驗(yàn)結(jié)果均與預(yù)期較為符合。這充分表明系統(tǒng)的性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與安全分析程序的計(jì)算結(jié)果吻合良好驗(yàn)證了安全分析程序適用于CAP1400 事故分析。這是我國首次按照國際規(guī)范RG-1.203 的要求和流程，系統(tǒng)地開展CAP1400 非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)、PIRT 評(píng)價(jià)、臺(tái)架比例設(shè)計(jì)、性能試驗(yàn)和驗(yàn)證研究。該研究達(dá)到了國際先進(jìn)水平，在新物理現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)和分析模型等方面也處于國際領(lǐng)先水平。

（2）PCS綜合性能試驗(yàn)臺(tái)架（CERT）、水分配試驗(yàn)臺(tái)架（WADE）、殼內(nèi)冷凝試驗(yàn)臺(tái)架（SCOPE）和冷凝水膜耦合試驗(yàn)臺(tái)架（ISCOE）構(gòu)成了CAP1400 非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)性能試驗(yàn)系統(tǒng)。

非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)整體試驗(yàn)臺(tái)架（ACME）

CERT 臺(tái)架是國際上唯一一個(gè)能夠按功率體積比模擬一回路質(zhì)能釋放條件并開展非能動(dòng)安全系統(tǒng)整體試驗(yàn)的大型綜合試驗(yàn)臺(tái)架，能夠?qū)崿F(xiàn)CAP1400 安全殼完整性分析（設(shè)計(jì)驗(yàn)證）中最為極限的大破口冷卻劑喪失事故（LOCA）和主蒸汽管道斷裂事故（MSLB）的情景試驗(yàn)?zāi)M；WADE 臺(tái)架可得到原型安全殼頂封頭的水膜覆蓋規(guī)律以及水膜達(dá)到穩(wěn)定的延遲時(shí)間，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐；SCOPE 臺(tái)架能夠預(yù)測(cè)混合對(duì)流條件下冷凝傳熱傳質(zhì)過程，并論證安全分析中冷凝換熱因子的保守性；ISCOE臺(tái)架能夠預(yù)測(cè)水膜蒸發(fā)換熱過程，并論證安全分析中蒸發(fā)換熱因子的保守性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，程序計(jì)算的熱阱吸熱、殼內(nèi)冷凝和殼外蒸發(fā)等重要物理現(xiàn)象的變化趨勢(shì)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)保持一致，并具有一定的保守性，充分驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下的安全性，有效支持了CAP1400示范工程的安全審評(píng)。

非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)綜合性能試驗(yàn)平臺(tái)（CERT）

（3）CAP1400 熔融物堆內(nèi)滯留試驗(yàn)系統(tǒng)（IVR）包括熔融池金屬層傳熱特性試驗(yàn)臺(tái)架（HELM）和提高臨界熱通量關(guān)鍵因素試驗(yàn)臺(tái)架（FIRM），用于驗(yàn)證熔融物堆內(nèi)滯留技術(shù)的有效性。中央研究院通過此試驗(yàn)系統(tǒng)研究了熔融池金屬層傳熱特性規(guī)律并驗(yàn)證了G-D 公式的適用性，深入認(rèn)識(shí)了壓力容器表面狀態(tài)和水化學(xué)特性對(duì)于ERVC 情況下臨界熱通量（CHF）的影響規(guī)律，獲得了基于真實(shí)壓力容器材料與水化學(xué)特性影響的CHF 試驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算關(guān)聯(lián)式，提升了我國核電研發(fā)與試驗(yàn)的基礎(chǔ)能力和技術(shù)水平。

提高臨界熱通量關(guān)鍵因素試驗(yàn)臺(tái)架（FIRM）

大型先進(jìn)壓水堆核電站非能動(dòng)安全試驗(yàn)平臺(tái)的相關(guān)研究成果為CAP1400 提供了技術(shù)支撐，使其通過了國家核安全局的安全評(píng)審；同時(shí)為核安全監(jiān)管部門的獨(dú)立驗(yàn)證、核電自主化軟件開發(fā)提供了試驗(yàn)平臺(tái)支持；為包括第四代堆在內(nèi)的先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)研發(fā)提供了技術(shù)支持；推動(dòng)了我國核電安全驗(yàn)證技術(shù)和反應(yīng)堆熱工水力學(xué)科的發(fā)展，研究成果獲北京市科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)，核能行業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)6項(xiàng)，國家電力投資集團(tuán)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)5項(xiàng)。大型先進(jìn)壓水堆核電站非能動(dòng)安全試驗(yàn)平臺(tái)的成績斐然也成為中央研究院近年來在核能試驗(yàn)方面取得進(jìn)展的縮影。中央研究院依托壓水堆核電重大專項(xiàng)課題的實(shí)施，建設(shè)了一批具有世界先進(jìn)水平的試驗(yàn)設(shè)施，開展了一系列反應(yīng)堆安全系統(tǒng)驗(yàn)證試驗(yàn)、關(guān)鍵設(shè)備性能試驗(yàn)，培養(yǎng)了一批高水平的試驗(yàn)技術(shù)人才，為提升我國核電型號(hào)研發(fā)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)和監(jiān)督管理能力，以及構(gòu)建我國第三代核電試驗(yàn)驗(yàn)證體系做出了巨大貢獻(xiàn)。

4 “核能材料研發(fā)”統(tǒng)籌行業(yè)力量 為我國核電先進(jìn)堆型研發(fā)提供支持

作為核能材料的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)平臺(tái)，中央研究院積極推進(jìn)先進(jìn)核燃料元件和結(jié)構(gòu)材料的研發(fā)，以及腐蝕、力學(xué)和輻照等應(yīng)用性能的驗(yàn)證和模擬計(jì)算，開展核能新材料生產(chǎn)應(yīng)用示范平臺(tái)的建設(shè)，并依托核能材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟及中國核學(xué)會(huì)核儀器分會(huì)秘書處的工作，統(tǒng)籌行業(yè)優(yōu)勢(shì)力量，為我國核電先進(jìn)堆型的研發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)提供支持。

核級(jí)燃料包殼管是核電站運(yùn)行的戰(zhàn)略性核心材料，是保證核安全的第一道屏障。目前，多數(shù)核級(jí)燃料包殼管均采用的是鋯合金材料，而SiC∕SiC 復(fù)合材料是有望取代鋯合金的新型包殼材料。實(shí)驗(yàn)表明，SiC∕SiC 具有良好的抗輻照性能以及室溫和高溫力學(xué)性能，如高溫抗蠕變性能良好、高溫較室溫下強(qiáng)度反而上升等特點(diǎn)，可以提高核燃料的利用率和核反應(yīng)堆壽命，降低運(yùn)行成本，是理想的高溫包殼材料，在第四代高溫反應(yīng)堆、高功率核反應(yīng)堆以及全壽命小型反應(yīng)堆中具有廣闊的應(yīng)用前景。

我國對(duì)SiC∕SiC 復(fù)合材料的研究具有較好的基礎(chǔ)，核用近化學(xué)計(jì)量比連續(xù)SiC纖維批量制備技術(shù)已經(jīng)研制成功，針對(duì)核能應(yīng)用的SiC∕SiC 復(fù)合材料包殼管的制備長度可達(dá)1m。在此基礎(chǔ)上，中央研究院與西北工業(yè)大學(xué)和中國原子能科學(xué)研究院合作，制備出了與國外技術(shù)水平相當(dāng)?shù)腟iC∕SiC 復(fù)合材料，并開展了離子輻照實(shí)驗(yàn)和理論模擬工作，其結(jié)果表明：國產(chǎn)核用SiC∕SiC復(fù)合材料具有較好的抗輻照能力，其研究成果不僅有利于提高三代反應(yīng)堆的安全性，對(duì)提高核燃料利用率、反應(yīng)堆小型化和未來四代堆的發(fā)展也都具有重要意義。

因此，中央研究院計(jì)劃分四個(gè)階段研制出可用于三代壓水堆、快堆和小型堆的新型SiC復(fù)合材料包殼管，突破近化學(xué)計(jì)量比SiC 纖維制備、SiC∕SiC 包殼管制造、組件設(shè)計(jì)與制造、堆內(nèi)輻照考驗(yàn)、安全性分析等關(guān)鍵技術(shù)，解決SiC∕SiC包殼管工程研究和工藝實(shí)現(xiàn)的瓶頸問題，提高產(chǎn)業(yè)化能力，實(shí)現(xiàn)我國在SiC∕SiC 復(fù)合材料包殼管研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上的重大技術(shù)創(chuàng)新?，F(xiàn)階段，中央研究院計(jì)劃實(shí)現(xiàn)小直徑、薄壁、大長徑三層SiC∕SiC 復(fù)合材料包殼管的制備，并表征其在核輻射環(huán)境下的應(yīng)用性能，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，配合計(jì)算模擬，為SiC∕SiC 復(fù)合材料的改進(jìn)提供數(shù)據(jù)支持，為SiC∕SiC 復(fù)合材料在核工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。目前，中央研究院在與西北工業(yè)大學(xué)開展聯(lián)合研究的基礎(chǔ)上，已制備出了1.5m長的SiC∕SiC 復(fù)合材料包殼管，樣品送達(dá)瑞士散裂中子源實(shí)驗(yàn)室開始進(jìn)行輻照損傷考驗(yàn)，并針對(duì)國產(chǎn)SiC∕SiC 復(fù)合材料包殼管建立國內(nèi)首套堆外服役性能評(píng)價(jià)體系。

COSINE、模擬機(jī)技術(shù)、試驗(yàn)臺(tái)架、核能材料……累累碩果續(xù)寫著中央研究院在自主化核電關(guān)鍵設(shè)計(jì)軟件研發(fā)、核電仿真軟件開發(fā)以及核電站配套設(shè)施建設(shè)方面的輝煌；依托于核電站國家重大專項(xiàng)、國家電投集團(tuán)科技創(chuàng)新項(xiàng)目等課題的實(shí)施，中央研究院在核能安全系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證方面形成了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和核心競(jìng)爭(zhēng)力，構(gòu)建了先進(jìn)完備的核能材料研發(fā)與測(cè)試平臺(tái)。凡是過往，皆為序章。中央研究院將初心如磐，致力于核能前瞻性、關(guān)鍵共性技術(shù)研究，進(jìn)一步加快自主化核電關(guān)鍵設(shè)計(jì)軟件COSINE的研發(fā)進(jìn)度，推進(jìn)核電模擬仿真軟件的優(yōu)化和應(yīng)用，深耕核能安全系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證和關(guān)鍵設(shè)備測(cè)試鑒定等業(yè)務(wù)領(lǐng)域，開展新型核能材料的研發(fā)。核電強(qiáng)國夢(mèng)任重道遠(yuǎn)，中央研究院對(duì)核電技術(shù)的探索將永不止步，將以飽滿的干勁推進(jìn)先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新，以優(yōu)異的科技成果助力將國家電投建設(shè)成為具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流清潔能源企業(yè)，在核工業(yè)發(fā)展的道路上，砥礪前行，再譜華美篇章，為實(shí)現(xiàn)核能產(chǎn)業(yè)安全高效發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。