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建功新时代 喜迎二十大丨专注科技创新 打造硬“核”实力

2022-08-18 20:40     来源:中国原子能科学研究院专注科技创新     核工业 核技术

打造硬“核”实力

创新是引领发展的第一动力。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。中核集团党组书记、董事长余剑锋强调:“核科技创新的基石地位从未动摇。”作为核科技发展的中坚力量,十年来,原子能院聚焦“国之大者”,以强核强国为神圣使命,抓住重大战略机遇,专注自主创新能力提高,全力推进重大科技工程和核心技术攻关,为强化国家战略科技力量、全面提升核工业核心竞争力奠定了坚实基础。

瞄准科技前沿

强化基础研究

基础研究是科技创新的源头,科技自立自强必须建立在基础研究和原始创新的深厚根基上。作为基础性、前瞻性、先导性、工程性核科研综合基地,原子能院瞄准科技前沿,实现基础研究和原创成果重大突破,助力夯实世界科技强国建设的根基。

随着中国先进研究堆、中国实验快堆、北京放射性核束装置、核燃料后处理放化实验设施“四大科技平台”相继建成并稳定运行,原子能院科技创新保障能力进一步提升,为构建先进闭式核燃料循环体系提供技术支撑;保障了重点任务攻坚,并在中子散射、先进燃料和材料技术研发等方面发挥重要作用。

锦屏深地核天体物理实验首批成果发布

依托以“四大科技平台”为代表的一批具有国际先进水平的核科技创新设施,原子能院多项核科技前沿技术实现创新引领。2021年,习近平总书记在两院院士大会上的重要讲话中,将“世界最强流深地核天体物理加速器成功出束”列入“战略高技术领域取得新跨越”成果之一。这台世界上束流强度最高的深地实验设施,正是由原子能院和中科院近物所联合研制的。它位于地下2400米以下的中国锦屏地下实验室,是人类开启神秘宇宙世界的“钥匙”。十年磨一剑,从2014年“基于锦屏深地实验室的核天体物理关键科学问题研究”获国家自然科学基金委重大项目批准到现在,原子能院已成功发布锦屏深地核天体物理实验项目(JUNA)首批实验成果。我国完全掌握了强流高压加速器制造技术,成为世界上第三个具备开展深地核天体物理研究的国家,核天体物理实验研究步入国际先进行列。

2021年10月,原子能院牵头承担的国家重点研发计划专项“中子散射关键技术及前沿应用研究”项目亮相国家“十三五”科技创新成就展。该项目展开了多项关键技术攻关,推动中子科学自主创新能力迅速提升,促进中子分析技术在航空航天、核工业等重大领域的应用。

在中国先进研究堆工程应力谱仪上对高铁车轮进行测量

在探索未知、创新创造的道路上,原子能院科研人员拿出“把冷板凳坐热”的劲头,在基础研究领域取得一系列骄人成果,在国际顶级学术期刊发表重要科技论文近二十篇;通过自主建立破裂干扰最小的实验方法,首次实现核天体物理“圣杯”反应的高精度测量,澄清国际数据间240多倍的分歧;利用中子衍射技术精确测定材料晶体结构及原子占位信息,从微观结构演变角度解释了材料宏观性能提升的本质原因,为高性能钠离子电池正极材料的设计提供了明确指导;利用精准度高特性的中子活化分析技术,准确测定了嫦娥五号表取月壤样品中40多种元素的含量;完成多型热管核反应堆概念设计和1千瓦总体方案设计,研制出系列样品样件,建成国内首座热管堆非核原理实验装置并完成相关试验;首次证实质子辐照会对小鼠肠道微生物群产生影响,为研究质子辐射对机体生命健康影响提供分析和理论基础;联合有关科研院所、高校,在国内率先完成进口与国产高铁列车车轮三维深部中子残余应力比对实验,助力我国高铁车轮自主创新的安全运行与未来更高速度等级车轮的研发。

实验人员将反应堆辐照后的月壤样品放入铅室进行测量

攻坚重点领域

突破关键技术

科技攻关要坚持问题导向,奔着最紧急、最紧迫的问题去。只有把核心技术掌握在自己手中,才能真正掌握创新和发展的主动权。原子能院从国家急迫需要和长远需求出发,开展了先进核能系统、先进燃料与材料、乏燃料后处理、放射性废物处理处置及数字反应堆等研究,实现了重点领域关键技术突破。

500mm冷坩埚玻璃固化实验装置

冷坩埚玻璃固化技术,是目前国际上用于放射性废物处理的新型玻璃固化工艺技术之一,被列为核工业十大瓶颈技术之一。为尽早突破该项技术,原子能院迎难而上、奋力攻坚,2017年自主研制成功冷坩埚玻璃固化实验装置,并进行24小时联动试验;2018年,冷坩埚玻璃固化实验平台完成72小时连续运行试验,关键技术达国际领先水平;2021年,冷坩埚玻璃固化工程规模科研样机通过现场测试,为工程样机系统2023年长期运行试验做好了支撑准备。

环形燃料组件临界热流密度试验取得重大技术突破

环形燃料作为一种革新型先进燃料组件,相比传统燃料组件可显著提升反应堆的安全性与经济性,是先进压水堆燃料组件重要发展方向之一。原子能院自2010年起,联合有关单位共同实施了压水堆环形燃料研发工作;2018年,环形燃料元件首次零功率实验成功完成;2021年,环形燃料组件临界热流密度(CHF)试验成功获得首批非均匀加热全长棒束CHF数据,在国内外均属首次;同年,环形燃料堆内辐照考验小组件成功下线并完成交付。经过十多年的科研攻关,目前已全面突破组件设计、试验验证和加工制造等关键技术,整体研发深度及技术成熟度达国际领先水平。

铅铋合金自然循环试验装置

多年来,原子能院一直致力于液态金属冷却快堆技术的开发,积累了丰富经验。作为中核集团研发重点,铅铋冷却反应堆是一种新型的快堆技术。2016年、2019年,世界首座用于ADS系统中子特性研究的“双堆芯”零功率装置“启明星Ⅱ号”、我国首座铅铋合金零功率反应堆“启明星Ⅲ号”先后在原子能院实现首次临界,标志着我国铅铋快堆技术开发迈入工程化阶段,并跻身国际前列。2021年底,我国自主设计建造的国内规模最大的铅铋合金自然循环试验装置建成,标志着原子能院在铅铋快堆自然循环研究方面的整体研发深度及核心技术成熟度均达国际先进、国内领先水平。

近十年来,原子能院先后完成了原型微堆、加纳微堆、尼日利亚微堆低浓化改造,使中国成为第一个完全掌握微堆设计、建造、运行、退役、低浓化技术的国家;牵头承担的高新技术“数值反应堆原型系统开发及示范应用”项目,成功入选国家“十三五”科技创新成就展,核心技术达国际并跑、局部领跑水平;承担的核燃料后处理示范厂工艺流程与热实验研究项目成功验证了示范厂后处理工艺流程并提出工业化改进建议,为示范厂的设计建设提供了重要技术支持。

增强创新能力

推动核技术应用

科学研究既要追求知识和真理,也要同国家需要、人民要求、市场需求相结合。核技术应用作为核工业中的“轻工业”,已广泛融入我们的生活之中。原子能院在核技术应用领域有着多年的技术积累和积淀,始终围绕国家重大战略需求,取得了诸多研究成果。

科研人员在同位素电磁分离器上开展研究

2020年6月23日,北斗三号全球系统“收官之星”发射圆满成功,为全球服务提供坚实的基础。原子能院为其搭载的铷原子钟提供了不可或缺的核心材料——铷同位素,为北斗导航的精准度提供了有力支撑,助力卫星飞向苍穹。铷原子钟(简称铷钟)被誉为北斗卫星导航定位系统的“心脏”,能够为系统提供高稳定的时间频率基准信号,是一个国家是否具备独立发展导航系统能力的核心标志之一。而铷这种关键物质,则是由我国唯一一台尚在运行的大型同位素电磁分离装置——原子能院的电磁同位素分离器提供的。2016年,该装置通过综合技术改造后“重获新生”,为我国稳定同位素分离提供了重要技术支撑,生产的铷同位素打破了国际垄断,丰度和纯度指标达国际先进水平。

基于强流回旋加速器的BNCT癌症治疗装备

十年来,原子能院不断开发核技术应用领域,在加速器质谱、直线加速器、回旋加速器等方面应用成效显著。我国自主研发的首台质子治疗超导回旋加速器质子束能量达231MeV,对于推动质子治疗设备国产化、助力“健康中国”战略具有重要意义。作为目前国际最前沿的抗癌治疗技术装备之一,原子能院研制的我国首台基于回旋加速器的BNCT(硼中子俘获)癌症治疗装备取得突破性进展,成为拓展核技术应用于核医学领域的又一成果。此外,成功研制世界首台航天器部件充电效应模拟电子加速器,填补了该类装置的国内外空白,将电子直线加速器的应用范围从辐射加工、无损检测,拓宽到了空间基础科学研究领域;自主研制国内外灵敏度最高的超痕量分析仪——小型加速器质谱(AMS)装置,在大气治理、考古等工作中发挥了重要作用。

十年来,原子能院科技创新成果丰硕,荣获国家科技进步特等奖、国防科技进步特等奖在内的省部级(含视同省部级)以上科技奖励339项;主导制定4项国际标准;发表SCI论文594篇、EI论文913篇;授权专利1750件,其中国际专利授权7件,荣获中国专利奖8项,实现中国专利金奖零突破。

锚定目标,实干笃行,积聚力量。“十四五”是我国由核大国向核强国转变的关键时期,也是原子能院的强基蓄势期。作为新时代核强国建设的中坚力量、中核集团实现“三位一体”奋斗目标最核心的科技支撑,原子能院将持之以恒把习近平总书记关于科技创新重要讲话精神作为根本遵循,坚决贯彻落实中核集团实现高水平科技自立自强要求,以时不我待、只争朝夕的决心和劲头,加快提升自主创新能力,勇攀科技高峰,为将原子能院建设成为世界一流的核科技发展策源地和“基础性、前瞻性、先导性、工程性”核科研综合基地而努力奋斗!



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