中国自主设计建造的先进研究堆实现首次临界(图)

2010年05月18日 08:13新华网

这是中国先进研究堆物理大厅，中子产生能力为世界第三。 新华社发
新华网北京5月17日电（记者吴晶晶）记者17日从中国原子能科学研究院获悉，由中国原子能科学研究院自主研发、设计和建造的具有世界先进水平的中国先进研究堆已于2010年5月13日16时58分实现首次临界。
中国先进研究堆位于北京市房山区中国原子能科学研究院内，反应堆功率为60MW，重水反射层最高未扰热中子注量率达8×1014 n/cm2·s，在同类中子束流研究堆中其主要技术指标位居世界前列，亚洲第一。它的建成是我国核科学技术研究能力的重要标志。
据介绍，中国先进研究堆是面向二十一世纪科学技术发展需要而研发的一座高性能、多用途、安全可靠的核反应堆装置，并配套相关实验终端。
建成后可开展核物理与核化学等基础科学研究，开展中子散射实验、反应堆材料及核燃料考验、中子活化分析等，同时可应用于放射性同位素生产及单晶硅中子掺杂等。它的建成将为我国核科学研究及核技术开发应用提供一个重要的科学实验平台。
中国先进研究堆完全由我国自主研发、设计和建造，具有自主知识产权并形成了多项自主创新技术成果。从堆型选择到反应堆设计、调试以及建设组织，全部由中国原子能科学研究院承担。
反应堆主要设备的研制，也是由中国原子能科学研究院组织国内相关厂家共同技术攻关完成，设备国产化率达到90％，其中燃料元件、堆本体及堆芯容器、控制棒驱动机构、全数字化的控制及保护系统、反应堆密封操作大厅、装卸料机等技术在国内均为首次研制应用。
通过项目的实施，不仅提升了我国核反应堆的研发设计水平，也促进了企业设备国产化、建造自主化能力的进步。
延伸阅读 什么是反应堆临界
在核裂变中，中子作为“炮弹”去轰击铀-235等材料的原子核，当“炮弹”打入后，原子核就会分裂，成为两个新的原子核，并释放出能量。同时，原子核裂变过程中会释放出新的中子，如果控制得当，这些中子就可以继续去攻击原子核，维持核裂变反应不会停顿。
所谓临界，就是核裂变产生出的新中子数量刚好满足反应堆继续裂变的需要，使反应堆铀的链式反应得以恒定的速率持续进行下去的工作状态。

中国先进研究堆（CARR）位于北京市房山区 图片来源：中核集团
中国先进研究堆位于北京市房山区中国原子能科学研究院内，占地面积约为2.3公顷。反应堆功率为60MW，重水反射层最高未扰热中子注量率达8×1014n/cm2·s，在同类中子束流研究堆中其主要技术指标位居于世界前列，亚洲第一。
中国先进研究堆是面向二十一世纪科学技术发展需要而研发的一座高性能、多用途、安全可靠的核反应堆装置，并配套相关实验终端。建成后可开展核物理与核化学等基础科学研究，开展中子散射实验、反应堆材料及核燃料考验、中子活化分析等，同时可应用于放射性同位素生产及单晶硅中子掺杂等。

中国先进研究堆（CARR）位于北京市房山区 图片来源：中核集团
5月13日16点58分，由中核集团中国原子能科学研究院自主研发、设计和建造的具有世界先进水平的中国先进研究堆实现首次临界。它的建成将为我国核科学研究及核技术开发应用提供一个重要的科学实验平台，是我国核科学技术研究能力的重要标志。
中国先进研究堆是我国完全自主研发、设计和建造，具有自主知识产权并形成了多项自主创新的技术成果。从堆型选择到反应堆设计、调试以及建设组织，全部由中国原子能科学研究院承担。
反应堆主要设备的研制，也是由中国原子能科学研究院组织国内相关厂家共同技术攻关完成，设备国产化率达到90%。其中，燃料元件、堆本体及堆芯容器、控制棒驱动机构、全数字化的控制及保护系统、反应堆密封操作大厅、装卸料机等技术在国内均为首次研制应用。
通过项目的实施，不仅提升了我国核反应堆的研发设计水平，也促进了企业设备国产化、建造自主化能力的进步。（陈晓鹏）

这是中国先进研究堆堆水池操作大厅。新华社发

这是中国先进研究堆冷中子导管大厅。新华社发
X射线和中子是材料物质结构与性质之间关系的最基本的两种方法。中子具有不带电、能量低、有磁矩、穿透性强等特点，与样品作用时无破坏性，可用以分辨轻元素、同位素和近邻元素。中子散射不仅可以给出晶体结构的信息，也可以给出微观磁结构的排布状态。
这些探测的先决条件就是高通量的中子源、先进的谱仪和简便易行的数据分析手段。目前，国际上中子和X射线两项技术得到均衡发展。例如，美国、英国、日本既拥有世界先进的同步辐射光源，也有国际一流的中子源。
在我国，同步辐射技术在北京、安徽和上海有相当的发展，但缺乏先进的中子源。中国先进研究堆的建成和中国散裂中子源的启动是我国中子散射技术发展的重大进展。在中国原子能研究院建设的CARR预计功率60MW，热中子通量达8xl014n/(cm2·s)，是一座多用途、高通量、研究型反应堆，将主要用于中子散射研究。与国际同类反应堆比较，CARR主要技术指标和性能已经达到了国际先进水平，并位居前列。将使我国中子散射技术尽快摆脱一度落后的局面，在973计划的支持下使相关领域的研究在国际上占有一席之地。

中国实验快堆(图片来源：中国原子能科学研究院)

反应堆内部结构(资料图)
中国原子能科学研究院同期在进行的重大项目还有中国实验快堆，这是第四代核电站的重要堆型，可增殖核燃料，将天然铀资源的利用率从压水堆的约1％提高到60％～70％，这对于充分利用中国铀资源、持续稳定地发展核电、解决后续能源供应等问题具有重大的战略意义。目前，中国实验快堆已完成安装，正在进行全厂调试工作。