1、1核能研究一览A Brief View on the Research of Nuclear Energy张炜佶XX 大学XX 学院【摘要】 核能技术是人类智慧的结晶。本文搜集了一些著名核能研究院所资料，分析了研究实力，研究成果，并对部分研究院所做出展望。得到一些结论，核能快速发展的春天又到来了，核能未来的发展趋势正在往更安全、小型化和模块化的方向发展，只要我们不断地开拓和探索新的核技术，核能技术就将会不断地发展和创新，核能也将会越来越安全，越来越可靠，必将为国家的经济发展作出更大的贡献。【关键词】核能发展趋势，核能研究院，核能技术，核安全【正文】 0.引言核能技术是人类智慧的结晶。自 189
2、6 年贝克勒尔发现放射性以来，核技术不断扩展其应用范围，在国防、能源、空间、工业、农业、医学等领域得到广泛应用，如放疗技术和同位素应用于诊断和治疗病人等。核能是核技术对人类最大的贡献之一。发达国家对核能的开发利用都非常重视，通过对核能的利用对本国经济发展和环境保护均作出了重要贡献。核能源不仅可以用来发电，还可以用于供热以及用于空间飞船、大型舰船和破冰船的动力。核能源的优势是清洁、碳排放低，特别适合于缓解我国大城市目前普遍存在的严重大气雾霾的压力，核能未来发展的趋势正在往更安全、小型化和模块化的方向发展，不久的将来，微型核电和核供热装置将会在城市中和海洋上得到应用。1.核能的安全发展1.1. 核
3、能发展的春天2014 年 3 月 24 日，国家主席习近平在荷兰海牙核安全峰会上发表重要讲话指出，对于核能事业发展的未来前景， “发展和安全并重，以确保安全为前提发展核能事业。 ”他同时提出以“四个并重”为主要内容的中国核安全观。习主席的重要讲话，标志着我国核能快速发展的春天又到来了。21.2 核能安全发展的瓶颈我国内陆和海洋面积广阔，分布式发展核能，可以极大地缓解我国目前核电集中在海边地区发展所造成的压力，也标志着我国未来核能发展的空间将会十分广阔，将为我国经济发展提供清洁、安全和可靠的能源保障。然而，同时也要认识到，目前我国核电发展相比发达国家还较滞后，核电所占比例还远未满足经济快速发展的
4、需求。近期，我国核电呈现高速发展趋势，新建核电由于采用引进和自主创新的新技术和新堆型，虽然核电总的数量少，但相比其他国家已建成的核电来说要更加可靠和安全。核电发展离不开国际合作，习主席在讲话中强调“愿意为此分享技术和经验，贡献资源和平台，促进地区和国际核安全合作” 。国际合作将有助于帮助各国解决限制核电发展的两大瓶颈：核燃料与核废料的安全处置。1.3核能安全发展与科学研究我国在核能领域集聚了大量的人才和队伍，有三大核电集团和长期从事核科学和核技术研究的部门、大学和单位为我国的核能事业的发展作出了突出贡献。2011 年以来，国家已陆续启动了十个中科院先导专项，作为最先启动的先导专项“未来先进核裂
5、变能ADS 嬗变系统” ，瞄准解决核废料衰变寿命长不易处置这一世界性的难题，通过参与该项目的科技骨干三年多的艰苦攻关，该项目已经在加速器、散裂靶和次临界堆的设计与工程化方面取得了多项重大进展和突破，如建成了强流质子 RFQ 加速器样机，研制出了国际上性能指标最好的超导加速腔，建成了世界上最大的多功能液态铅铋综合实验平台等。在“十二五”末将会突破一系列关键技术，使我国在不远的将来率先在国际上实现核乏料的嬗变处理。在中科院先导专项以及科技部多个“973”项目和国家基金委核能重大研究计划等项目的支持下，中科院多个研究所和国内核能相关的单位及团队密切合作，通过引进培养，建立了一支能够啃硬骨头、敢做前人
6、未做过的事业的以年轻人为主的科研和工程队伍，这支队伍还在不断发展壮大，正在迈向新的目标：申请国家“十二五”重大科技基础设施加速器驱动嬗变研究装置，为攻破核废料安全处置的世界难题和今后建立工业化的加速器驱动嬗变产业打下坚实的基础。3中科院核能安全技术研究所 多功能铅铋堆技术综合实验回路 KYLIN-II中科院 FDS 团队 ADS 嬗变系统发展路线图构想另外，对于我国来说，铀资源供应的保障，可以通过发展与铀资源丰富的国家的友好关系，通过互信互惠的方式来保障进口必需的铀资源，同时利用国际合作开发利用国内陆地资源的同时，探索开发盐湖和海洋中的铀资源，以及发展高效利用铀资源的新堆技术，还可以利用其他核
7、资源发展钍堆核电和聚变堆等核电。习总书记说“越要发展，越要保证安全” ，我国长期以来非常重视核废料的安全处置，在我国西部甘肃已建有专门处置核废料的工厂，已经具有处置低、中、高放的核废料的技术和能力，并在不断扩展和发展新技术，但还需要加强开展国际合作，以不断发展和探索更加安全可靠的核废料处理系统。2.部分核能研究所2.1中国原子能科学研究院 China Institute of Atomic Energy42.1.1 原子能院简介中国原子能科学研究院创建于 1950 年，是我国核科学技术的发祥地和国防核科研、核能开发研究和核基础科研的创新基地。中国原子能科学研究院也因此获得了我国核工业“老母鸡”
8、的美誉。吴有训、钱三强、王淦昌、戴传曾、孙祖训、樊明武、赵志祥等著名科学家曾先后担任院（所）长。现任院长为万钢研究员。中国原子能科学研究院目前隶属于中国核工业集团公司。中国原子能科学研究院下设 7 个研究所：核物理研究所、反应堆工程研究设计所、放射化学研究所、快堆研究设计所、同位素研究所、核技术应用研究所、辐射安全研究所；2 个技术部：科技信息部、放射性计量测试部；7 个国家级、部委级研究中心或重点实验室：中国核数据中心、核数据测量与评价技术国防科技重点实验室、国家同位素工程技术研究（实验）中心、国家能源快堆工程研发（实验）中心、北京串列加速器核物理国家实验室、核保障技术重点实验室、国防科技工
9、业电离辐射一级计量站；7 个工程项目部：中国先进研究堆工程部、串列加速器升级工程部、核燃料后处理放化实验设施工程部、放射性“三废”设施治理工程部、特种材料专项工程部、基地建设工程部、退役治理工程部；还有后勤集团、职工医院、实验工厂等服务单位和北京原丰科技开发总公司、核电服务中心等产业实体。中核集团公司挂牌设立的多个研究中心或重点实验室、核工业研究生部、中国核工业科技馆、中国核学会核化学与放射化学分会、同位素分会、北京核学会等均设在这里。2.1.2原子能院展望目前原子能院已成为中国重要的国防核科研基地和核技术应用产业化创新基地。进入 21 世纪，核电已成为中国能源结构的重要组成，而核电发展、核燃
10、料循环等重点领域面临的新形势，对核科技发展提出了更高的要求。原子能院在中国国防科研、先进核能、核基础科研及核技术应用开发等方面的重要作用日益凸显。原子能院相继启动了中国实验快堆、中国先进研究堆、核燃料后处理放化实验设施、串列加速器升级工程这“四大科学平台”的建设工作。目前中国实验快堆、中国先进研究堆已相继实现首次临界。串列加速器升级工程、核燃料后处理放化实验设施也正在加紧设计、建设中。原子能院承担着中国国防科技、核电基础和先进核能、核基础科技与交叉学科、核技术应用及产业化等任务，正面临良好的发展形势。到 2020 年，原子能院将建设成为中国一流的、具有世界先进水平的大型综合性核科学技术研究基地
11、，她在国家核科技发展战略中的地位将不可或缺、作用不可替代。5原子能院内的研究生部2.2.中国辐射防护研究院 China Institute For Radiation Protection2.2.1 中辐院简介中国辐射防护研究院隶属于中国核工业集团公司，成立于 1962 年，位于太原市国家高新技术开发园区，是我国唯一专门从事辐射防护研究与应用的综合科研机构。中辐院主要从事辐射防护、核应急与核安全、放射医学与环境医学、核环境科学、放射性三废治理与核设施退役、辐照技术、环保技术、核电子信息技术、生物材料、职业病诊断与救治技术等领域的研究、应用及生产经营，并为国家职能部门提供辐射防护与核安全管理技术
12、支持。中辐院是国防科工局重点保军单位，总装认证的武器装备定点承制单位，环保部技术支持单位，科技部国家级技术转移示范机构，中核集团安全管理的依托单位。中国核工业集团公司“辐射防护技术重点实验室” 、 “核环境模拟与评价技术重点实验室” 、 “高放废物地质处置评价技术重点实验室” 、 “核设施退役与放废处理工程技术中心”和环保部“国家环境保护环境与健康重点实验室”设在我院。此外，还承担中核集团公司辐射防护仪表检测中心、个人剂量管理与服务中心、环境监测与评价中心、辐射防护与核安全培训中心、辐射事故应急技术支援中心、职业病登记与服务中心的管理服务工作。中辐院设有辐射防护及环境保护、环境科学、放射医学、
13、劳动卫生和环境卫生学硕士学位授予点。6主办的两种期刊 强辐射场用机器人 腕表式个人计量仪 地下研究设施实验平硐2.3.中国核动力研究设计院 Nuclear Power Institute of China2.3.1.动力院简介中国核动力研究设计院隶属于中国核工业集团公司，是中国唯一集核反应堆工程研究、设计、试验、运行和小批量生产为一体的大型综合性科研基地。已经形成包括核动力工程设计、核蒸汽供应系统设备集成供应、反应堆运行和应用研究、反应堆工程实验研究、核燃料和材料研究、核技术服务与应用研究等完整的科研生产体系。 核动力院建院以来，先后自行设计、建造了中国第一座高通量工程试验堆等7 座核设施，被
14、誉为中国的“堆谷” 。当前，正在建设融基础科研、设计、试验、工程验证、关键设备研制于一体的综合性核动力研发基地。核动力院具备反应堆工程主导工艺甲级设计资格，具备核蒸汽供应系统集成供货能力。目前核动力院承担着秦山二期扩建、岭澳二期、红沿河、福清、方家山、宁德、阳江、昌江等核电工程的核岛主系统或核蒸汽供应系统的工程设计与技术服务。核动力院积极致力于核电研发，培育了具有自主知识产权的国产化核电站品牌 CP600/CP1000/CPR1000，承担着新一代压水堆核电站ACP100/ACP600/ACP1000 及 CF 系列燃料元件研究开发、超临界水冷堆技术预先研究等科研项目。核动力院初步形成了民用同
15、位素生产及其配套的多种医用治疗机、工业用探伤机、 “云克”抗类风湿系列药品和新材料等支柱性产品。72.3.2动力院科研实力2.3.2.1.动力院拥有2 个国家重点实验室：反应堆燃料及材料重点实验室、核反应堆系统设计技术重点实验室2 个国家能源研发中心：国家能源先进核燃料元件研发中心、国家能源压水反应堆技术研发中心1 个中核集团重点实验室：中核核反应堆热工水力技术重点实验室2 个中核集团工程研究中心：中核集团核燃料元件工程技术研究中心、中核先进反应堆工程技术研究中心1 个中核集团无损检测中心中国核动力研究设计院无损检验中心2.3.2.2.动力院主要从事（1）核动力研究设计：反应堆理论设计、反应堆
16、结构设计、核动力装置设计研究、仪表、控制与电气设计研究、热工水力与安全分析、反应堆换料及工艺运输设计研究、核动力装置结构力学设计研究、核动力装置计算程序研究（2）核动力运行与应用核动力运行研究、辐照技术与辐照效应研究、核设施退役与三废治理、发射化学与燃耗分析、国防科技工业 5114 二级计量站（3）核反应堆工程反应堆物理研究、核动力装置关键设备状态监测与故障诊断、反应堆流体力学研究、反应堆系统及动力设备研究、计量及测试技术研究、反应堆热工水力研究（4）核燃料及材料核燃料及材料研究领域、化工工艺、粉末冶金、冶金及压力加工、材料物理、化学分析、焊接技术、无损反应堆结构材料检测2.3.3 动力院部分
17、成果2.3.3.1.核电工程设计目前，动力院院承担了 20 台机组的核电工程设计任务(见下表)，设计范围从反应堆及反应堆冷却剂系统及相关仪控系统扩展到核蒸汽供应系统（NSSS）序号 项目名称 机组数（台） 设计范围1 秦山二期扩建工程 2 反应堆及反应堆冷却剂系统及相关仪控系统82 岭澳二期核电工程 2 反应堆及反应堆冷却剂系统3 红沿河核电工程 4 核蒸汽供应系统（NSSS）4 宁德核电工程 2 核蒸汽供应系统（NSSS）5 阳江核电工程 2 核蒸汽供应系统（NSSS）6 方家山核电工程 2 反应堆及反应堆冷却剂系统7 福清核电工程 4 反应堆和反应堆冷却剂系统及相关仪控系统8 海南昌江核电
18、工程 2 反应堆和反应堆冷却剂系统及相关仪控系统2.3.3.2核技术应用医用同位素生产堆 “云克”药物9钴 60 治疗机2.4.中科院高能物理研究所 Institute of High Energy Physics Chinese Academy of Sciences2.4.1.高能所简介中国科学院高能物理研究所是我国从事高能物理研究、先进加速器物理与技术研究及开发利用、先进射线技术与应用的综合性研究基地。建所以来，高能所开创并推动了中国的粒子物理实验、粒子天体物理实验、粒子加速器物理与技术、同步辐射技术及应用等学科领域的研究和发展。高能所建有北京正负电子对撞机国家实验室、核探测与核电子学国
19、家重点实验室（与中国科技大学共建）。3 个中国科学院重点实验室：核辐射与核能技术重点实验室(与上海应用物理所共建)、粒子天体物理重点实验室、纳米生物效应与安全重点实验室（与国家纳米中心共建）；2 个北京市重点实验室：北京市射线成像技术与装备工程中心、网络安全防护技术北京市重点实验室。高能所下设实验物理中心、粒子天体物理中心、理论物理室、计算中心、加速器中心、多学科研究中心、核技术应用研究中心等 7 个研究单位，并在广东东莞设有分部。 高能所是我国大科学装置的骨干力量，建有北京正负电子对撞机（BEPC）、北京谱仪（BES）、北京同步辐射装置（BSRF）、西藏羊八井国际宇宙线观测站、大亚湾中微子实
20、验等大型装置；高能所正在建设中国散裂中子源、空间天文卫星硬 X 射线调制望远镜、加速器驱动的次临界系统（ADS）的强流质子加速器、江门中微子实验。102.4.2.高能所展望高能所获得了前所未有的机遇,也面临着巨大的挑战。（1）北京正负电子对撞机重大改造工程的成功完成标志着高能所在加速器与探测器技术方面走上了世界前列，也要求高能所在粒子物理研究方面做出世界一流的成果。（2）大亚湾反应堆中微子实验使我国的中微子物理研究成为国际瞩目的焦点。（3）中国散裂中子源是检验高能所创新能力的试金石，而“异地建设”即将成为高能所工作的一个常态。高能所人不仅要去广东，也要去西藏；不仅要发射卫星和进入空间站，也要深
21、入地下研究中微子和暗物质。加速器驱动的次临界反应堆系统（ADS）和北京光源的预研则一直到了 2020 年以后。北京正负电子对撞机实时运行状态2.4.3.大科学装置之中国散裂中子源 China Spallation Neutron Source2.4.3.1.CSNS 概况束流功率为 100kW 的中国散裂中子源（CSNS）将成为发展中国家拥有的第一台散裂中子源，并进入世界四大散裂中子源行列，将为国内外科学家提供世界一流的中子科学综合实验装置，其科学寿命超过 30 年。它与我国即将建成的具有国际先进水平的中国先进研究堆（CARR）将形成互补的局面，共同为我国中子散射用户提供全方位的创新研究服务。 根据国内用户调查，目前已确定的首批用户包括中国科学院下属的 9 个研究所的 70 多个研究组以及科学院外 22 所大学和中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院等研究机构的 30 多个研究组。除上述基础科学研究和应用基础科
