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“2015-2017年度中国十大核科技进展”会发布
中国军工资源网    2017-10-18 02:32:39    文字:【】【】【
摘要:2017年10月16日,由中国核学会主办,中国核工业建设集团公司承办的“中国核学会2017年学术年会”,在山东省威海市隆重揭幕。

 2017年10月16日,由中国核学会主办,中国核工业建设集团公司承办的“中国核学会2017年学术年会”,在山东省威海市隆重揭幕。

大会发布了中国核学会“2015-2017年度中国十大核科技进展”,展示了我国从2015年至2017年在核科学领域取得的重大成果,尤其是我国自主创新的标志性技术突破,涉及核物理、核能发电、装备技术、铀纯化转化、燃料元件等多个科学领域,为我国核电产业、国防科研以及核能的可持续发展发挥重要作用。

    1. 中国三代压水堆核电 “华龙一号”全球首堆示范工程穹顶吊装圆满完成

“华龙一号”是中国核工业集团公司和中国广核集团有限公司在我国30余年核电科研、设计、制造、建设和运行经验的基础上,研发的具有完全自主知识产权的三代百万千瓦级压水堆核电技术。2017年5月25日,“华龙一号”首堆-福清核电厂5号机组完成穹顶吊装。穹顶吊装是所有核电工程建设中的重要里程碑节点,标志着“华龙一号”由土建阶段全面转向安装阶段。

国务院总理李克强对穹顶吊装做出具体批示:我国自主研发的三代核电“华龙一号”是推进实施中国制造2025的标志性工程。福清核电5号机组作为“华龙一号”全球首堆,实现核岛穹顶吊装意义重大。谨向全体设计人员和建设者致以诚挚问候!核电建设和运营管理都要确保绝对安全。希望继续发扬工匠精神,精益求精、严格管理,在确保质量和安全的前提下按期建成投产。依托“互联网+”、众创平台进一步汇聚各方创新资源,不断提升我国核电研发制造水平。同时,积极参与国际市场,努力打造世界一流核电品牌,为实现中国制造迈向中高端作出新贡献!

2017年5月,在中国国家主席习近平与阿根廷总统马克里共同见证下,中核集团与阿根廷核电公司签署“华龙一号”出口阿根廷的总合同。分别于2015年8月、2016年3月实现FCD开工的巴基斯坦两台“华龙一号”机组建设进展顺利,向世界展示了我国在核电科研设计和工程建设领域的强大实力,标志着中国核电技术已走到世界前列,为我国“一带一路”倡议和核电“走出去”提供了强大的支撑。

    2. 全球首条高温气冷堆燃料元件生产线投料生产

中核北方高温气冷堆核燃料元件生产线是国家科技重大专项——先进压水堆及高温气冷堆示范工程的配套项目,是全球首条工业规模高温气冷堆燃料元件生产线,具有我国完全自主知识产权。该生产线于2013年3月16日在中核北方公司开工建设,2016年8月15日建成投产。该工程曾获得2016年度上海市“申安杯”优质安装工程奖。

2017年7月17日第20万个球形燃料元件成功下线,标志着我国高温气冷堆元件制造实现了从实验线到工业规模生产线的直接转化,标志着我国在高温气冷堆元件制造水平已走在世界前列,加快推进了高温气冷堆元件商业化、规模化进程,为实现核电走出去战略、建成核电强国做出了新的贡献。

3. 北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)建成

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)是我国大科学工程建设的一个成功范例,得到了国际高能物理界的高度评价,是中国高能物理发展的一个重大的里程碑。BEPCII建成后实现了稳定、高效运行,最高峰值亮度达1×1033cm-2s-1,为改造前的100倍,是前世界记录14倍以上,成为在粲能区性能居国际领先地位的高能物理实验装置。以我为主建立的北京谱仪BESⅢ国际合作组,利用BEPCII开展高能物理实验研究,在轻强子谱研究和粲偶素衰变等方面取得了一批重大物理成果,其中突出的有“首次发现带电类粲偶素Zc(3900)及其伴随态”。BEPCII一机两用,又是一台高性能的同步辐射装置。项目团队经过多年深入研究和协同攻关,在粒子加速器和探测器与电子学等的优化设计、关键技术、系统集成和工程管理方面实现了重大创新。

该项目的成功建设和运行,为高能物理和同步辐射用户提供平台,取得具有世界领先水平的重大物理成果,保持和发展我国在粲物理研究的国际领先地位奠定了基础。

北京正负电子对撞机重大改造工程荣获2016年国家科技进步一等奖。

  4. 大亚湾实验测得最精确的反应堆中微子能谱

大亚湾反应堆中微子实验测得了国际上最精确的反应堆中微子流强和能谱,研究了流强与核燃料成份的关系,发现与主流理论模型存在两处显著差异。测得的中微子流强低于模型预言约5%,该缺失主要由铀-235造成,而钚-239产生的中微子数与预期一致。此外,中微子能谱在5MeV附近显著超出模型预言。三篇相关论文于2016-2017年发表于《物理评论快报》和《中国物理C》。该成果不仅给出了最准确的反应堆中微子谱,也说明我们对反应堆涉及的核数据理解并不完善,在1%的高精度检验下出现了不一致的地方,推动了核数据库的相关研究。大亚湾实验采用8个110吨重的中微子探测器,在距反应堆360-1900米处的三个地下实验室测量反应堆发电时发出的中微子,2012年曾发现新的中微子振荡模式。

2016年,中国科学院高能物理研究所王贻芳院士牵头完成的“大亚湾反应堆中微子实验发现的中微子振荡新模式”获国家自然科学一等奖。

5. 国际热核聚变实验堆(ITER)核心部件--超热负荷第一壁原型件率先通过国际权威机构认证

经过十多年的技术攻关,核工业西南物理研究院自主研发制造的ITER核心部件——超热负荷第一壁原型件率先通过国际权威机构认证,标志着我国掌握了第一壁制造关键技术。

按照ITER的设计要求,超热负荷第一壁在运行时直接面对上亿度高温核聚变等离子体,需要承受每平米4.7兆瓦的热量,这足以在瞬间熔化一公斤的钢铁。核工业西南物理研究院研究人员创新发展了超级蒸发冷却、热沉材料性能保障、异质材料冶金结合等聚变堆高负荷部件技术,开发了不锈钢激光焊接单面成型背面无飞溅技术,避免了焊接污染所带来的中子辐照活化产物问题,解决了包括规模化铍瓦与铜铬锆合金的热等静压扩散连接、铜铬锆合金与不锈钢双金属爆炸焊接复合板的规模化制造、不锈钢结构15mm大熔深激光焊接等技术难题,所制作的第一壁原型件经受住了比设计标准还高20%的极端高温环境考验,创造了该类部件在满负载及过载热负荷试验运行下无破坏的世界记录。该项技术的突破为我国今后自主建造核聚变反应堆包层和偏滤器等关键部件技术奠定了坚实的基础。

2016年12月10日,中央电视台新闻联播、新闻直播间等栏目以《我国率先突破国际核聚变研究核心技术》为题进行报道,彰显中国为人类聚变新能源开发所作出的新贡献。该新闻入选2016年新华社《经济参考报·能源周刊》中国能源行业十大新闻和中核集团十大新闻。  

  6.国际首座微堆低浓化成功实施

自上世纪八十年代以来,中核集团在国内外建造了九座微型反应堆(简称“微堆”),这些微堆在各自国家的国民经济建设中发挥了很大作用。微堆使用铀-235富集度为90%的武器级燃料,近几年来,防止核扩散受到国际社会的高度重视,2016年美国华盛顿核峰会上,中国政府对外承诺愿意为需要的国家提供微堆低浓化技术。2016年3月26日,中核集团实施完成我国首座微堆低浓化改造,并实现首次满功率运行。2017年8月,中核集团成功完成加纳微堆低浓化改造工作。

微堆低浓化改造涉及堆芯物理设计、结构设计、燃料组件设计制造、装卸料、乏燃料管理、反应堆实验调试等诸多环节。改造过程中,工程技术人员攻克了一批关键技术,确保了微堆的核安全。该堆的主要用途包括中子活化分析、核仪器探头的考验、教学及培训、少量同位素生产等。改造后的微堆固有安全性更高,一炉燃料可使用30年。首座微堆低浓化后首次满功率运行说明中核集团已经完全掌握了微堆低浓化的全套技术。

微堆低浓化成功实施是我国政府在防止核扩散方面做出的一项重要贡献,加纳微堆低浓化的“加纳模式”得到了中国政府和国际认可,为国家争得了荣誉。

    7. 用于激光核物理研究的OPCPA超高峰值功率激光系统处于国际同类装置领先水平

超高峰值激光技术研究团队突破掌握了级联光参量啁啾脉冲高效放大技术、基于等位相线大范围高阶色散诊断和控制技术以及高性噪比稳定种子产生技术;立足国内自主研发的大口径LBO晶体、米级光栅等核心器件,该团队完成基于全OPCPA技术路线的数拍瓦超高峰值功率激光系统的研制,2016年8月,该系统实现输出功率4.9 拍瓦,能量91焦耳,脉宽18.6飞秒(近压缩极限),脉冲信噪比优于1010:1,处于国际同类装置领先水平。

该系统可望产生超短GeV高能粒子束和数十MeV辐射源,用于光核反应、核材料嬗变等方面基础研究,将有力推动激光核物理学科的发展。

    8. 玲龙一号(ACP100)模块式小型堆首个通过IAEA安全审查

中核集团研发的玲龙一号(ACP100)模块式小型堆2016年4月成为全球首个通过国际原子能机构(IAEA)通用安全审查的小型堆,是全世界小堆发展的一个重要里程碑;2016年8月在国家能源局组织的“十三五”小型智能堆示范工程选型技术评估活动中获得第一名;2017年5月获得《国家发展改革委办公厅关于海南昌江多用途小型堆示范工程有关问题的复函》同意开展工程前期工作。

玲龙一号采用了一体化反应堆技术和完全非能动的安全系统,可以实现应急计划区、规划限制区、非居住区三区合一,三区全部缩减在厂区边界内。模块式小型堆从设计上可实现不需厂外应急行动,实际消除放射性大量释放,具有第四代核能安全特征,是核能在安全性领域的重大进步。玲龙一号采用模块化设计、模块化制造、模块式运输,现场快速装配,是采用革新技术的新一代反应堆,是理想安全可靠经济的分布式清洁能源。

    9. 中国先进大型铀纯化转化生产线建设项目建成

中国先进大型铀纯化转化生产线建设项目采用创新的脱硝工艺替代传统的氨水沉淀、碳酸铵转化结晶工艺,不再消耗任何试剂和产生结晶母液,产生的氮氧化物回收成硝酸返回系统,实现物料的循环利用。研制开发出大型环形折流板脉冲萃取柱、脱硝、还原、氢氟化流化床、新型氟化反应器等关键设备,单台设备生产能力达到3000tU/a。提高HF、F2利用率,降低原材料的消耗,从源头上减少三废的产生。采用DCS和视频监控系统,实现远控操作,生产现场无人值守,提高自动化控制水平,降低生产成本,具有市场竞争力,具备国际先进铀转化技术水平。

本工程于2015年底建成,形成万吨级铀纯化转化生产基地。2016年打通全线生产工艺,产出合格的符合天然六氟化铀技术条件的UF6产品。

10. 自主化核级数字化仪控系统平台“和睦系统”研制成功与规模化应用

“和睦系统”是中国广核集团下属北京广利核系统工程有限公司研制的国产化、自主化的核级数字化仪控系统平台。广利核公司依托国家能源数字化仪控系统研发中心,通过国家科技重大专项、“863计划”等国家级科技项目实现了关键技术与产品的研究突破,同时充分吸收CPR1000机组数字化仪控系统等项目设计建造经验,成功研制出我国首个具有完全自主知识产权的核级数字化仪控系统通用平台,2015年顺利通过行业鉴定,填补了我国在该技术领域的空白,使我国由此成为继美国、法国和日本之后,第四个掌握该技术的国家。“和睦系统”整体技术指标达到了国际同类产品先进水平,具有高度安全性、可靠性,广泛的通用型及良好的经济性,能够满足各种不同堆型保护系统的应用。

目前,“和睦系统”已应用于大亚湾、岭澳一期、秦山二期等在役机组相关核级仪控系统的改造,以及阳江5&6、红沿河5&6、田湾5&6、华龙一号示范工程——防城港3&4、石岛湾高温气冷堆示范工程9个新建核电机组的核级DCS,规模化应用稳步推进。

“和睦系统”已先后通过德国莱茵TÜV、南德TÜV、ISTec以及国际原子能机构(IAEA)等多个国外权威机构的评估和认证,为进军国际市场拿到了通行证,并且加大了国际合作和海外市场拓展的步伐。除了与多家国际知名企业签署合作协议或意向书外,2016年“和睦系统”还获得了首个海外研究堆的核级仪控设备改造订单。“和睦系统”将持续打造核心竞争力,为实现我国核电技术装备“走出去”的目标贡献力量。

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