學(xué)術(shù)年會
中國核學(xué)會發(fā)布“2015-2017年度中國十大核科技進展”
1. 中國三代壓水堆核電 “華龍一號”全球首堆示范工程穹頂?shù)跹b圓滿完成
“華龍一號”是中國核工業(yè)集團公司和中國廣核集團有限公司在我國30余年核電科研、設(shè)計、制造、建設(shè)和運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,研發(fā)的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代百萬千瓦級壓水堆核電技術(shù)。2017年5月25日,“華龍一號”首堆-福清核電廠5號機組完成穹頂?shù)跹b。穹頂?shù)跹b是所有核電工程建設(shè)中的重要里程碑節(jié)點,標(biāo)志著“華龍一號”由土建階段全面轉(zhuǎn)向安裝階段。
國務(wù)院總理李克強對穹頂?shù)跹b做出具體批示:我國自主研發(fā)的三代核電“華龍一號”是推進實施中國制造2025的標(biāo)志性工程。福清核電5號機組作為“華龍一號”全球首堆,實現(xiàn)核島穹頂?shù)跹b意義重大。謹(jǐn)向全體設(shè)計人員和建設(shè)者致以誠摯問候!核電建設(shè)和運營管理都要確保絕對安全。希望繼續(xù)發(fā)揚工匠精神,精益求精、嚴(yán)格管理,在確保質(zhì)量和安全的前提下按期建成投產(chǎn)。依托“互聯(lián)網(wǎng)+”、眾創(chuàng)平臺進一步匯聚各方創(chuàng)新資源,不斷提升我國核電研發(fā)制造水平。同時,積極參與國際市場,努力打造世界一流核電品牌,為實現(xiàn)中國制造邁向中高端作出新貢獻!
2017年5月,在中國國家主席習(xí)近平與阿根廷總統(tǒng)馬克里共同見證下,中核集團與阿根廷核電公司簽署“華龍一號”出口阿根廷的總合同。分別于2015年8月、2016年3月實現(xiàn)FCD開工的巴基斯坦兩臺“華龍一號”機組建設(shè)進展順利,向世界展示了我國在核電科研設(shè)計和工程建設(shè)領(lǐng)域的強大實力,標(biāo)志著中國核電技術(shù)已走到世界前列,為我國“一帶一路”倡議和核電“走出去”提供了強大的支撐。
2. 全球首條高溫氣冷堆燃料元件生產(chǎn)線投料生產(chǎn)
中核北方高溫氣冷堆核燃料元件生產(chǎn)線是國家科技重大專項——先進壓水堆及高溫氣冷堆示范工程的配套項目,是全球首條工業(yè)規(guī)模高溫氣冷堆燃料元件生產(chǎn)線,具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)。該生產(chǎn)線于2013年3月16日在中核北方公司開工建設(shè),2016年8月15日建成投產(chǎn)。該工程曾獲得2016年度上海市“申安杯”優(yōu)質(zhì)安裝工程獎。
2017年7月17日第20萬個球形燃料元件成功下線,標(biāo)志著我國高溫氣冷堆元件制造實現(xiàn)了從實驗線到工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)線的直接轉(zhuǎn)化,標(biāo)志著我國在高溫氣冷堆元件制造水平已走在世界前列,加快推進了高溫氣冷堆元件商業(yè)化、規(guī)模化進程,為實現(xiàn)核電走出去戰(zhàn)略、建成核電強國做出了新的貢獻。
3. 北京正負電子對撞機重大改造工程(BEPCII)建成
北京正負電子對撞機重大改造工程(BEPCII)是我國大科學(xué)工程建設(shè)的一個成功范例,得到了國際高能物理界的高度評價,是中國高能物理發(fā)展的一個重大的里程碑。BEPCII建成后實現(xiàn)了穩(wěn)定、高效運行,最高峰值亮度達1×1033cm-2s-1,為改造前的100倍,是前世界記錄14倍以上,成為在粲能區(qū)性能居國際領(lǐng)先地位的高能物理實驗裝置。以我為主建立的北京譜儀BESⅢ國際合作組,利用BEPCII開展高能物理實驗研究,在輕強子譜研究和粲偶素衰變等方面取得了一批重大物理成果,其中突出的有“首次發(fā)現(xiàn)帶電類粲偶素Zc(3900)及其伴隨態(tài)”。BEPCII一機兩用,又是一臺高性能的同步輻射裝置。項目團隊經(jīng)過多年深入研究和協(xié)同攻關(guān),在粒子加速器和探測器與電子學(xué)等的優(yōu)化設(shè)計、關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成和工程管理方面實現(xiàn)了重大創(chuàng)新。
該項目的成功建設(shè)和運行,為高能物理和同步輻射用戶提供平臺,取得具有世界領(lǐng)先水平的重大物理成果,保持和發(fā)展我國在粲物理研究的國際領(lǐng)先地位奠定了基礎(chǔ)。
北京正負電子對撞機重大改造工程榮獲2016年國家科技進步一等獎。
4. 大亞灣實驗測得最精確的反應(yīng)堆中微子能譜
大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗測得了國際上最精確的反應(yīng)堆中微子流強和能譜,研究了流強與核燃料成份的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)與主流理論模型存在兩處顯著差異。測得的中微子流強低于模型預(yù)言約5%,該缺失主要由鈾-235造成,而钚-239產(chǎn)生的中微子數(shù)與預(yù)期一致。此外,中微子能譜在5MeV附近顯著超出模型預(yù)言。三篇相關(guān)論文于2016-2017年發(fā)表于《物理評論快報》和《中國物理C》。該成果不僅給出了最準(zhǔn)確的反應(yīng)堆中微子譜,也說明我們對反應(yīng)堆涉及的核數(shù)據(jù)理解并不完善,在1%的高精度檢驗下出現(xiàn)了不一致的地方,推動了核數(shù)據(jù)庫的相關(guān)研究。大亞灣實驗采用8個110噸重的中微子探測器,在距反應(yīng)堆360-1900米處的三個地下實驗室測量反應(yīng)堆發(fā)電時發(fā)出的中微子,2012年曾發(fā)現(xiàn)新的中微子振蕩模式。
2016年,中國科學(xué)院高能物理研究所王貽芳院士牽頭完成的“大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗發(fā)現(xiàn)的中微子振蕩新模式”獲國家自然科學(xué)一等獎。
5. 國際熱核聚變實驗堆(ITER)核心部件--超熱負荷第一壁原型件率先通過國際權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證
經(jīng)過十多年的技術(shù)攻關(guān),核工業(yè)西南物理研究院自主研發(fā)制造的ITER核心部件——超熱負荷第一壁原型件率先通過國際權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證,標(biāo)志著我國掌握了第一壁制造關(guān)鍵技術(shù)。
按照ITER的設(shè)計要求,超熱負荷第一壁在運行時直接面對上億度高溫核聚變等離子體,需要承受每平米4.7兆瓦的熱量,這足以在瞬間熔化一公斤的鋼鐵。核工業(yè)西南物理研究院研究人員創(chuàng)新發(fā)展了超級蒸發(fā)冷卻、熱沉材料性能保障、異質(zhì)材料冶金結(jié)合等聚變堆高負荷部件技術(shù),開發(fā)了不銹鋼激光焊接單面成型背面無飛濺技術(shù),避免了焊接污染所帶來的中子輻照活化產(chǎn)物問題,解決了包括規(guī)?;斖吲c銅鉻鋯合金的熱等靜壓擴散連接、銅鉻鋯合金與不銹鋼雙金屬爆炸焊接復(fù)合板的規(guī)?;圃?、不銹鋼結(jié)構(gòu)15mm大熔深激光焊接等技術(shù)難題,所制作的第一壁原型件經(jīng)受住了比設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)還高20%的極端高溫環(huán)境考驗,創(chuàng)造了該類部件在滿負載及過載熱負荷試驗運行下無破壞的世界記錄。該項技術(shù)的突破為我國今后自主建造核聚變反應(yīng)堆包層和偏濾器等關(guān)鍵部件技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
2016年12月10日,中央電視臺新聞聯(lián)播、新聞直播間等欄目以《我國率先突破國際核聚變研究核心技術(shù)》為題進行報道,彰顯中國為人類聚變新能源開發(fā)所作出的新貢獻。該新聞入選2016年新華社《經(jīng)濟參考報·能源周刊》中國能源行業(yè)十大新聞和中核集團十大新聞。
6. 國際首座微堆低濃化成功實施
自上世紀(jì)八十年代以來,中核集團在國內(nèi)外建造了九座微型反應(yīng)堆(簡稱“微堆”),這些微堆在各自國家的國民經(jīng)濟建設(shè)中發(fā)揮了很大作用。微堆使用鈾-235富集度為90%的武器級燃料,近幾年來,防止核擴散受到國際社會的高度重視,2016年美國華盛頓核峰會上,中國政府對外承諾愿意為需要的國家提供微堆低濃化技術(shù)。2016年3月26日,中核集團實施完成我國首座微堆低濃化改造,并實現(xiàn)首次滿功率運行。2017年8月,中核集團成功完成加納微堆低濃化改造工作。
微堆低濃化改造涉及堆芯物理設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、燃料組件設(shè)計制造、裝卸料、乏燃料管理、反應(yīng)堆實驗調(diào)試等諸多環(huán)節(jié)。改造過程中,工程技術(shù)人員攻克了一批關(guān)鍵技術(shù),確保了微堆的核安全。該堆的主要用途包括中子活化分析、核儀器探頭的考驗、教學(xué)及培訓(xùn)、少量同位素生產(chǎn)等。改造后的微堆固有安全性更高,一爐燃料可使用30年。首座微堆低濃化后首次滿功率運行說明中核集團已經(jīng)完全掌握了微堆低濃化的全套技術(shù)。
微堆低濃化成功實施是我國政府在防止核擴散方面做出的一項重要貢獻,加納微堆低濃化的“加納模式”得到了中國政府和國際認(rèn)可,為國家爭得了榮譽。
7. 用于激光核物理研究的OPCPA超高峰值功率激光系統(tǒng)處于國際同類裝置領(lǐng)先水平
超高峰值激光技術(shù)研究團隊突破掌握了級聯(lián)光參量啁啾脈沖高效放大技術(shù)、基于等位相線大范圍高階色散診斷和控制技術(shù)以及高性噪比穩(wěn)定種子產(chǎn)生技術(shù);立足國內(nèi)自主研發(fā)的大口徑LBO晶體、米級光柵等核心器件,該團隊完成基于全OPCPA技術(shù)路線的數(shù)拍瓦超高峰值功率激光系統(tǒng)的研制,2016年8月,該系統(tǒng)實現(xiàn)輸出功率4.9 拍瓦,能量91焦耳,脈寬18.6飛秒(近壓縮極限),脈沖信噪比優(yōu)于1010:1,處于國際同類裝置領(lǐng)先水平。
該系統(tǒng)可望產(chǎn)生超短GeV高能粒子束和數(shù)十MeV輻射源,用于光核反應(yīng)、核材料嬗變等方面基礎(chǔ)研究,將有力推動激光核物理學(xué)科的發(fā)展。
8. 玲龍一號(ACP100)模塊式小型堆首個通過IAEA安全審查
中核集團研發(fā)的玲龍一號(ACP100)模塊式小型堆2016年4月成為全球首個通過國際原子能機構(gòu)(IAEA)通用安全審查的小型堆,是全世界小堆發(fā)展的一個重要里程碑;2016年8月在國家能源局組織的“十三五”小型智能堆示范工程選型技術(shù)評估活動中獲得第一名;2017年5月獲得《國家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于海南昌江多用途小型堆示范工程有關(guān)問題的復(fù)函》同意開展工程前期工作。
玲龍一號采用了一體化反應(yīng)堆技術(shù)和完全非能動的安全系統(tǒng),可以實現(xiàn)應(yīng)急計劃區(qū)、規(guī)劃限制區(qū)、非居住區(qū)三區(qū)合一,三區(qū)全部縮減在廠區(qū)邊界內(nèi)。模塊式小型堆從設(shè)計上可實現(xiàn)不需廠外應(yīng)急行動,實際消除放射性大量釋放,具有第四代核能安全特征,是核能在安全性領(lǐng)域的重大進步。玲龍一號采用模塊化設(shè)計、模塊化制造、模塊式運輸,現(xiàn)場快速裝配,是采用革新技術(shù)的新一代反應(yīng)堆,是理想安全可靠經(jīng)濟的分布式清潔能源。
9. 中國先進大型鈾純化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)線建設(shè)項目建成
中國先進大型鈾純化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)線建設(shè)項目采用創(chuàng)新的脫硝工藝替代傳統(tǒng)的氨水沉淀、碳酸銨轉(zhuǎn)化結(jié)晶工藝,不再消耗任何試劑和產(chǎn)生結(jié)晶母液,產(chǎn)生的氮氧化物回收成硝酸返回系統(tǒng),實現(xiàn)物料的循環(huán)利用。研制開發(fā)出大型環(huán)形折流板脈沖萃取柱、脫硝、還原、氫氟化流化床、新型氟化反應(yīng)器等關(guān)鍵設(shè)備,單臺設(shè)備生產(chǎn)能力達到3000tU/a。提高HF、F2利用率,降低原材料的消耗,從源頭上減少三廢的產(chǎn)生。采用DCS和視頻監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)遠控操作,生產(chǎn)現(xiàn)場無人值守,提高自動化控制水平,降低生產(chǎn)成本,具有市場競爭力,具備國際先進鈾轉(zhuǎn)化技術(shù)水平。
本工程于2015年底建成,形成萬噸級鈾純化轉(zhuǎn)化生產(chǎn)基地。2016年打通全線生產(chǎn)工藝,產(chǎn)出合格的符合天然六氟化鈾技術(shù)條件的UF6產(chǎn)品。
10. 自主化核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)平臺“和睦系統(tǒng)”研制成功與規(guī)模化應(yīng)用
“和睦系統(tǒng)”是中國廣核集團下屬北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司研制的國產(chǎn)化、自主化的核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)平臺。廣利核公司依托國家能源數(shù)字化儀控系統(tǒng)研發(fā)中心,通過國家科技重大專項、“863計劃”等國家級科技項目實現(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)品的研究突破,同時充分吸收CPR1000機組數(shù)字化儀控系統(tǒng)等項目設(shè)計建造經(jīng)驗,成功研制出我國首個具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)通用平臺,2015年順利通過行業(yè)鑒定,填補了我國在該技術(shù)領(lǐng)域的空白,使我國由此成為繼美國、法國和日本之后,第四個掌握該技術(shù)的國家?!昂湍老到y(tǒng)”整體技術(shù)指標(biāo)達到了國際同類產(chǎn)品先進水平,具有高度安全性、可靠性,廣泛的通用型及良好的經(jīng)濟性,能夠滿足各種不同堆型保護系統(tǒng)的應(yīng)用。
目前,“和睦系統(tǒng)”已應(yīng)用于大亞灣、嶺澳一期、秦山二期等在役機組相關(guān)核級儀控系統(tǒng)的改造,以及陽江5&6、紅沿河5&6、田灣5&6、華龍一號示范工程——防城港3&4、石島灣高溫氣冷堆示范工程9個新建核電機組的核級DCS,規(guī)?;瘧?yīng)用穩(wěn)步推進。
“和睦系統(tǒng)”已先后通過德國萊茵TüV、南德TüV、ISTec以及國際原子能機構(gòu)(IAEA)等多個國外權(quán)威機構(gòu)的評估和認(rèn)證,為進軍國際市場拿到了通行證,并且加大了國際合作和海外市場拓展的步伐。除了與多家國際知名企業(yè)簽署合作協(xié)議或意向書外,2016年“和睦系統(tǒng)”還獲得了首個海外研究堆的核級儀控設(shè)備改造訂單。“和睦系統(tǒng)”將持續(xù)打造核心競爭力,為實現(xiàn)我國核電技術(shù)裝備“走出去”的目標(biāo)貢獻力量。