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中国核工业从这里走来:来自原子能院的蹲点报告

科普小知识2022-01-20 20:59:25
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新华社北京4月24日电:中国核工业从这里开始——中国核工业集团公司中国原子能科学研究院的一篇深度报道

新华社记者高静和安娜

在北京的西南郊区,有一个看起来不太显眼的小镇——新镇,它建于60多年前。但是在中国的核工业中,这是最有历史感的地方——

中国第一个重水反应堆和第一个回旋加速器就是在这里建造的。

中国“两弹一船”的许多关键数据都是在这里收集的。

国家认可的23名“两枚炸弹一颗星”奖牌获得者中有7人在这里有过功勋。

这里衍生或建造了十多个核研究和生产单位,被称为“中国核科学技术的发源地”和“中国核工业的摇篮”...

这是中国核工业的起点——中国核工业集团公司中国原子能研究所的所在地。记者最近走进新城,体验了过去70年中国核工业的辉煌历史,了解了核技术在生产和生活中的广泛应用。

“一堆一装置”开启中国原子能时代

一个三米多长两米多高的淡蓝色“大个子”静静地站在原子能机构工作区的大院里。这个“大家伙”是中国第一个回旋加速器的主要磁铁。

在一路的花园里,有两位核物理学家,钱三强和王,以及两位前原子能机构主席的雕塑。花园的另一边是一座简单而朴素的建筑——反应堆建筑。这是我国第一座重水反应堆,被称为“功勋反应堆”。

原子能研究离不开大型核设施,没有大型核设施,所有的研究都是理论性的。原子能研究所需的基本核设施是反应堆和加速器。

1955年,**作出了创建中国原子能工业的战略决策,并决定从苏联进口一个7000千瓦重水实验堆和一个直径1.2米的回旋加速器。仅在1956年破土两年后,一个新的原子能科学研究基地在这片荒地上“成长”。

1958年6月10日,回旋加速器调试了电子束。1958年6月13日,重水反应堆首次达到临界状态。

“一堆一个装置”的完成标志着我国原子能时代的开始。

1964年10月,中国第一颗原子弹成功爆炸。1967年6月,中国第一颗氢弹成功爆炸。1971年9月,中国第一艘核潜艇顺利下水。在“两枚炸弹一艘船”成功的背后,“一堆一个装置”发挥了重要作用。

20世纪70年代,经过20年的运行,反应堆经历了设备老化,不得不在低功率下运行。

今年80多岁的张已经在反应堆工作了几十年。他回忆道:“反应堆的心都碎了。有人说需要一颗新的心。其他人则认为是一颗更有中国特色的先进心脏。”

他和他的同事们加班加点地做理论分析,验证反应堆重建的各种参数,并说服上级领导同意用大量数据进行反应堆重建。

在一年零六个月的时间里,重水反应堆成功地“再生”,其性能得到了改善,其总投资仅为新反应堆的十分之一。该反应堆恢复了活力,为我国第一座核电站秦山核电厂的试验和设计以及单晶硅的辐照生产提供了大量的技术支持。

从学习国外的一切,到逐步掌握核心技术,创造性地完成重水反应堆的改造,原子能研究所的科研人员以他们对核工业的感情和战斗精神,实现了技术引进的吸收和再创新。

“这表明中国科学家和技术人员的能力可以在世界反应堆中立于不败之地。”张得意地说道。

1987年和2007年,回旋加速器和重水反应堆完成了它们的历史使命,光荣退役。

现在,“一堆一个装置”已经入选国家工业遗产和*企业工业文化遗产。他们静静地站在原子能研究所工作区的中心,像两个老人一样,见证着中国核工业的稳步发展。

核研究和发展的“加速”

深蓝的水清澈见底,反应堆堆芯仍在金属容器下。水池周围的空间被许多国内外著名大学和领先研究机构联合建造的各种先进光谱仪所环绕。

这是记者在原子能研究所的中国先进研究反应堆现场看到的。

光谱仪利用反应堆产生的粒子对测试样品进行深度扫描“物理检查”,就像一双“眼睛”穿透进入微观世界。它可以分析元素类型、内容、内部结构等。并且还可以找出一些精密零件的内部是否有裂纹。一些测试样品只有针尖大小。

2010年,原子能研究所独立开发并建造了中国先进研究堆。“这个60MW的反应堆具有世界领先的技术指标和亚洲最高的技术指标,可以为相关领域的领先研究提供一个难得的理想实验环境。”核能研究所反应堆工程技术研究部党委书记王说。

中国先进研究堆的建成和发展是原子能研究所研究能力加速发展的缩影。今天原子能机构中仍然有许多不同类型的反应堆

1984年,原子能研究所独立开发、设计和建造了中国第一个微型反应堆原型。这种体积小、操作方便、功耗低、固有安全性好、对环境污染小,可在大中城市人口密集地区建造的应用堆型,可在国内外迅速推广。原子能研究所已经在国内外建造了八个商用微型反应器。近年来,先后实现了加纳和尼日利亚微反应器的低浓度改造,大大提高了反应器的安全性和资源利用效率。

2010年,原子能研究所开发、设计并完成了中国实验快堆。作为第四代先进核能系统的主要反应堆类型,与压水堆相比,快堆不仅可以将铀资源利用率从1%左右提高到60%至70%,还可以将乏燃料的放射性毒性效应和废物量降低几个数量级,从而促进核能的绿色可持续发展。目前,中国600兆瓦示范快堆正在建设中...

随着反应堆的快速发展,原子能研究所加速器的研发也取得了不断的突破。从最初的数百千电子伏的低能加速器到目前正在开发的230兆电子伏和250兆电子伏的超导回旋加速器,一批批中高能加速器的逐步产业化正在或将为医疗和工业领域的一些高科技课题提供全新的解决方案。

特别是在工业应用领域,原子能研究所与加速器有关的工作已经从研究、开发和设计阶段进入标准制定阶段。《工业无损检测电子直线加速器标准》是我国首个无损检测加速器国际标准,填补了我国一般核技术领域的空白。

“目前,高能和大功率辐照加速器在工业领域的研究和开发在原子能机构中处于世界领先地位。”原子能机构核技术主任王国宝说。

原子能院党委书记万钢说,从“一个反应堆换一个装置”到“多个反应堆换多个装置”,原子能院建立了反应堆和加速器事业,为中国在核领域的基础研究、先进核能的发展、核技术的应用和推广,乃至新时代核工业的创新和发展提供支持。

核技术的应用在你我身边。

核技术水平是一个国家科技水平和综合国力的标志之一。那么,高达的核技术与人们的生活有什么关系呢?

这可能始于一个有100年历史的谜。根据历史记载,清朝的光绪皇帝和慈禧太后在1908年去世,相隔不到一天。他们死亡的时间是一个奇怪的巧合,引发了猜测。此后,近百年来,清光绪皇帝的去世一直困扰着历史学家。

2008年,原子能研究所利用微反应堆中子活化分析技术检测了清光绪的头发,发现其含有高浓度的砷,远远高于正常人的砷背景值。为了寻找这一线索,原子能研究所对光绪的衣服和头发进行了进一步的测试,最终得出结论,光绪死于砷中毒。

事实上,在日常生活中,类似原理的检测和分析场景在法医学、环境保护等领域并不少见。例如,通过分析和检测烟雾中的碳元素,可以追踪污染情况,从而知道烟雾是来自燃煤还是秸秆燃烧。

除了用于检测和分析,微反应器还可用于放射性同位素制备等。医用同位素被广泛用于各种疾病的诊断和治疗,如癌症、老年痴呆症、癫痫等。

据了解,正在开发的230兆电子伏超导回旋加速器可用于被业界称为“抗癌武器”的质子治疗。与常规放疗相比,质子治疗准确、安全、有效。质子束射线在到达肿瘤病灶之前不释放太多能量,而仅在到达肿瘤病灶的瞬间释放大量能量,从而杀死癌细胞并最小化对周围正常细胞的损害。

此外,在农业和食品安全领域,电子加速器辐照也可用于杀虫、消毒和保鲜。在能源领域,除了发电之外,国内企业也在探索核能在清洁供暖中的应用。

核能研究所反应堆工程技术研究部的技术人员刘兴民说,一个400兆瓦的“延龙”游泳池式低温供热反应堆,供热建筑面积约为2000万平方米,拥有20万套三居室单元,已经开始在北方几个城市选址。

“核技术并不遥远。它在你我身边。”王国宝说,世界核技术产业规模达数万亿美元。在庞大的核技术应用市场中,中国有着广阔的发展空间。