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实验快堆达到临界 中国核电或破能源瓶颈 |
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| http://cn.newmaker.com
7/27/2010 6:31:00 PM
中国工业报
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记者 高扬
7月21日，中国核工业集团公司在京宣布，由该集团中国原子能科学研究院自主研发的中国第一座快中子反应堆——中国实验快堆（CEFR）达到首次临界。
业内人士指出，这是我国核电领域的重大自主创新成果，意味着我国第四代先进核能系统技术实现了重大突破。由此，我国也成为世界上少数几个掌握快堆技术的国家之一。
快中子反应堆是世界上第四代先进核能系统的首选堆型，代表了第四代核能系统的发展方向。其形成的核燃料闭合式循环，可以将铀资源的利用率从压水堆的约1%提高到60%～70%。
同时，可以将压水堆乏燃料中存在的长寿命放射性废物当作核燃料循环利用。使核废料产生量得到最大程度的降低，实现放射性废物最小化。
国际社会普遍认为，发展和推广快堆，可以从根本上解决世界能源的可持续发展和绿色发展问题。
中国实验快堆是国家863计划重大项目，也是中核集团第四代核能技术研发的重点。该堆位于北京中国原子能科学研究院，采用已在美、法、俄、日等8个国家有多堆运行经验的钠冷快堆技术，其热功率为65兆瓦，电功率20兆瓦。
中核集团自主完成快堆概念设计、初步设计、施工设计及建筑、安装调试工作，初步建立起钠冷快堆技术的研发体系和标准规范体系，全面掌握了快堆物理、热工、力学以及总体、结构、回路、仪控、电气设计技术，取得了以钠工艺为代表的一批自主创新成果，申请了百余项专利，还实现了高达70%的设备国产化率。
通过快堆项目实施，中核集团建立了快堆工程研发中心，成为我国唯一的快堆技术研发基地和技术研发的重要平台，为我国快堆发展打下了坚实的基础。
对于快堆未来发展，中核集团表示，我国快堆发展拟采取三步走的发展战略，即从实验快堆—示范快堆—大型商用快堆，建造中国实验快堆是我国快堆发展第一步。未来，中核集团将加快推进第四代核电机组—中国示范快堆的建造，并以此为契机，推动我国铀钚混合燃料制造技术等配套技术的发展，逐步建立我国先进核能体系.
历经坎坷
上世纪60年代中期，我国的快堆研究开始起步，主要在物理、热工、结构材料和钠工艺等方面开展了一些基础研究，并建成了一批小型实验装置。其中，最具有代表性的研究成果是1969年由周恩来总理特批50公斤高浓铀建成的“东风-6号”零功率实验装置，实现了我国快堆技术发展“零”的突破。
1971年底，由于国家需要，快堆技术人员带着让他们备感荣耀的“东风-6号”，拖家带口搬迁到了“三线”——四川夹江的核动力工程研究基地。
此时，正值“文革”期间，国家经济困难，没有足够的科研经费，加上发展方向和技术路线不明确，快堆发展一时陷入困境。
上世纪80年代，改革开放给我国的高科技发展带来了勃勃生机。1986年3月，邓小平对王大珩、王淦昌、杨家墀、陈芳允等四位科学家关于我国应跟踪世界高技术前沿的建议信函作出了重要批示，从而催生了863高技术研究发展计划。
“当快堆发展陷入困境，看不见任何希望时，863计划的出现，扭转了这一切。”中国实验快堆总工程师徐銤说。
当时，要在快中子增殖堆、高温气冷堆和聚变-裂变混合堆三种堆型中选取一种能大幅度提高核燃料利用率、安全性、经济性好的堆型发展。经来自全国煤炭、石油、水力、核能、电力、矿产等各领域专家的充分论证，快堆脱颖而出，被列入863计划能源反应堆主题项目。此时，世界快堆发展处于低潮，在这样的背景下，要不要上快堆项目在国内是有争议的。但国家高瞻远瞩，果断决策，积极推进。
紧接着，为了充分利用中国原子能科学研究院的综合研究能力和技术力量上的优势，有关部门决定重新调整组建快堆技术队伍。于是16年前搬迁支援“三线”建设的快堆技术人员又回到了原子能院。
1992年3月14日，国务院批准863计划能源技术领域的研究发展目标，建成一座热功率65兆瓦的中国实验快堆。
机遇和挑战总是并存，由于快堆项目成本高，863项目资金有限，快堆从此又走上了长达3年的筹款之路。
1995年，原国务院副总理邹家华委托国务委员兼国家科委主任宋健召开高层协调会，会上，宋健强调了我国发展快堆的重大战略意义，并指出：“快堆要马上立项，就是堆没有建成，为国家培养并保持500人的快堆技术队伍也是完全值得的。”
1995年12月，国家计委、国家科委联合批准中国实验快堆工程立项。从此，中国实验快堆结束了曾经曲折坎坷、步履维艰的日子，步入了一个崭新的发展阶段。
863计划的一个宗旨是：尽量利用国外成熟经验和先进技术，不搞重复性研究，以缩短研究周期和节省研制费用。设计建造中国实验快堆在我国尚属首次，缺乏经验，而俄罗斯在快堆技术方面力量雄厚，在快堆设计建造方面有着丰富的经验，因此中俄快堆技术合作无疑是一条有效途径。
从1992年开始，中俄双方在中国实验快堆建造中进行了全面合作，内容包括概念设计咨询、技术设计、设计验证实验、设计技术咨询、燃料组件和大型设备制造、人员培训等。
2000年7月18日，中俄双方政府签署了关于在中国建造和运行快中子实验堆的合作协议，把中俄双方快堆技术合作推向了新的阶段。
在中俄技术合作中，中方技术人员始终坚持以我为主，不仅引进国外的先进技术和成熟经验并进行全面的消化吸收，而且把自主创新作为贯穿设计、建造、安装、调试过程中的一条主线，取得了丰硕的成果。
回忆到这段经历时，原子能院堆工所原所长陈叔平说：“站在巨人的肩膀上发展快堆，是一个很好的捷径。看来俄罗斯这个合作对象是找对了。”
突破瓶颈
要建造快堆装置，首先必须进行工程前期预研。早在“七五”之初，原子能院就组织多家高校和科研院所，开展了9个课题61个子课题的预先研究，突破了关键技术，开展了立项前的概念设计和可行性研究。
立项之后，首要任务是工程设计，其中设计图纸是重中之重，建设队伍千军万马，没有施工图纸寸步难行。而由于经费有限，俄方只提供主要系统的技术设计，中方需要自己进行初步设计和施工设计，这对快堆年轻的主工艺设计队伍来说是一个严峻的考验。
原子能院快堆设计队伍最终还是完成了初步设计，并与核工业第二研究设计院立即开展施工图设计，共完成了总体设计、堆芯设计、结构设计、回路系统设计、仪控设计、安全设计、钠工艺设计、反应堆厂房结构设计等8个方面共170多个单项的设计工作，设计文件近5000册。
“快堆技术的困难，比热堆要复杂得多。中国实验快堆设计过程就是自主创新的过程。”原子能院院长赵志祥说。
在工程设计方面，中国实验快堆与俄罗斯快堆技术相比取得了多方面突破：在世界上首次采用了非能动事故余热排出系统，与世界已建快堆相比，是最安全的一座快堆；自主完成了反应堆换料系统设计，快堆的换料是在封闭系统中靠遥控自动完成的，经实验验证该设计是先进可靠的；采用了先进的数字化技术，自主完成计算机监控和主控室设计，大大简化了主控室操作，给操纵员应急操作带来了极大的方便。
另外，在设计过程中，开发设计计算程序50多个，除完成物理、热工、屏蔽等设计计算外，还完成了近50项事故分析和堆本体结构抗震分析等，建立起适用于快堆的标准、规范，熟练掌握了二维、三维计算机辅助设计，培养锻炼了设计队伍，大大提高了设计能力，为我国快堆长远发展打下了坚实的技术基础。
2000年5月30日，第一罐混凝土浇灌，拉开了建设中国首座实验快堆的序幕。
中国实验快堆有近200多个系统，设备达7000多台套。除几个关键设备从国外进口外，其他全部由国内设计和制造，国产化率达到70％以上。
“如同搭积木与盖房子的关系，最大的困难就是把一个实验变成一个工程，但是，通过几代快堆人不懈的努力，中国实验快堆即将建成了！”徐銤说。
2008年底，中国实验快堆进入了紧张的集中调试阶段，这是全面检验设计、设备制造和安装施工质量的关键环节。
2008年12月，在完成约152项单系统调试试验之后，综合冷态调试开始，目的是验证系统和设备的功能，获取初始运行数据，检验相关联系统的相容性，以及排除安全隐患等。
2009年4月，热态调试全面展开，依次进行了一系列调试工作，包括用气体对堆本体加热，将钠灌入一、二回路，启动一、二回路钠循泵并达到稳定运行，使一、二回路之间达到热平衡状态，在热态下进行换料系统调试，将启动中子源装入堆芯，对核测系统调试，在启动中子源下整定保护系统参数等333项试验。截至2009年8月，反应堆装料前的调试任务全部圆满完成，并在9月取得了国家核安全局颁发的首次装料许可证。
2010年7月21日，历史在这里驻足，中国四代核电——实验快堆终于实现临界。
中国实验快堆的建成，在中国快堆发展史上矗立起第一座里程碑，是我国核能技术跨越发展和核科技创新能力提升的重要标志，让中国成为继美、英、法等国之后，世界上第8个拥有快堆技术的国家。
相关链接: 中国实验快堆大事记
1986年863计划实施，开始“快中子增殖堆”课题预研；
1995年12月中国实验快堆工程立项；
1997年8月中国实验快堆被列为863计划重大项目；
2000年5月核岛浇灌第一罐混凝土；
2002年8月核岛厂房封顶2005年8月堆本体安装开始2007年6月堆内构件安装完成2007年7月主控室交调2007年12月完成模拟组件安装2008年12月全厂安装完成，综合冷调开始2009年3月堆本体气密性试验完成2009年4月冷态调试结束，热态调试开始2009年8月热态调试结束，具备首次装料条件2010年6月首次装料2010年7月首次临界。
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