1991年6月24日,我国首座脉冲反应堆在中国核动力研究设计院成功建成并投入运行,自此,中国成为世界上第二个能够自主设计制造这种先进反应堆的国家,在核能探索之路上迈出了坚实且意义深远的一步。

脉冲反应堆,是一种极为特殊的核反应堆。与常见的连续稳定运行的反应堆不同,它如同一位 “短跑健将”,能在极短时间间隔内迅速达到超临界状态,释放出极高的脉冲功率,产生极强的中子通量,并且具备安全可靠地多次重复这一过程的能力。它主要分为热中子脉冲堆和快中子脉冲堆两类。

我国第一座脉冲反应堆外景

以我国建成的铀氢锆脉冲反应堆为例,其以铀氢锆作为燃料,氢充当慢化剂。当反应堆功率升高,温度随之上升,氢的慢化作用减弱,反应性迅速降低,这种显著的瞬发负温度系数特性,使其呈现出独特的脉冲运行模式。

脉冲反应堆的诞生,最早可追溯到1958年。当时,美国通用原子公司开发出世界上第一个脉冲堆。因其既可稳定运行,又能脉冲运行的独特性,在科研领域极具潜力,应用前景广阔。但通用公司对核心技术严格保密,独家垄断着技术和市场。直至1975年,中国核动力研究设计院的技术人员从报刊上偶然获得脉冲堆的信息,敏锐意识到其重要性,在院领导支持下,于简陋房间内开启了漫长而艰辛的探索之路。1979年4月,他们提出概念设计方案并上报核工业部,很快获批,尽管未被列入国家计划,经费紧张,只能靠院里东拼西凑,但科研人员们凭借坚定信念和顽强毅力,开启了这场逐梦之旅。

我国首座脉冲反应堆

在脉冲堆的研制进程中,科研团队遭遇了诸多棘手难题。理论设计模型需创新,专用技术程序要开发,铀氢锆燃料- 慢化剂元件的设计制造工艺复杂,脉冲装置的研制发射及脉冲参数测量技术难度极大。然而,核动力院动员了数百名科技人员与技术工人,历经长达10年的不懈拼搏,开展60项技术攻关,完成55项主要科学试验,自行研制105项非标准仪器设备 。终于,1991年1月22日,这座具有固有安全性高、经济性良好、用途广泛等诸多优势的脉冲反应堆首次达到临界,宣告建造成功。同年6月24日,正式投入运行,我国成功打破美国在该领域的技术垄断。

科研在进行调试

这座脉冲反应堆的建成,对中国意义非凡。在科研层面,为核物理、材料科学、生物医学等众多领域提供了强有力的研究工具。科学家借助其产生的高强度中子脉冲,可深入探究材料微观结构,助力新材料研发;能开展中子活化分析,精准检测物质成分;还可用于中子照相,实现对物体内部结构的无损观察。在工业领域,利用中子束对零部件进行无损检测,大幅提升产品质量与安全性。医疗卫生方面,为癌症放射治疗开拓了新途径,为众多患者带来希望。

参考来源: 中核集团、《中国日报》、新华社

来源: 江苏省科学技术协会