從“一堆一器”到多堆多器,中國核工業(yè)跑出“加速度”

      北京西南郊區(qū),有一個看上去不怎么起眼的小鎮(zhèn)——新鎮(zhèn),60多年前因核而建。但在中國核工業(yè)領(lǐng)域,這里卻是個最有歷史感的地方——

　　我國第一座重水反應堆和第一臺回旋加速器在這里建成；

　　我國“兩彈一艇”不少關(guān)鍵數(shù)據(jù)在這里采集；

　　國家表彰的23位“兩彈一星”功勛獎章獲得者中有7位曾在這里創(chuàng)建功勛；

　　這里派生或援建了十余個核科研和生產(chǎn)單位,被稱為“中國核科學技術(shù)的發(fā)祥地”“中國核工業(yè)的搖籃”……

　　這里是中國核工業(yè)的起點——中核集團中國原子能科學研究院所在地。記者近日走進新鎮(zhèn),感受中國核工業(yè)近70年來波瀾壯闊的歷程,認識核技術(shù)在生產(chǎn)生活中的廣闊應用。

“一堆一器”,開啟中國原子能時代

　　一塊三米多長、兩米多高的淡藍色“大塊頭”靜靜地立在原子能院工作區(qū)的大院里。這個“大塊頭”就是我國第一臺回旋加速器的主磁鐵。

　　一路之隔的花園里,立有錢三強、王淦昌兩位核物理學家、原子能院兩位前任院長的雕塑�；▓@的另一側(cè),是一座式樣古樸的大樓——反應堆大樓,這里建有我國第一座重水反應堆,人們叫它“功勛堆”。

　　原子能研究離不開大型核設施,沒有大型核設施,所有研究都是紙上談兵。原子能研究需要的基礎(chǔ)核設施就是反應堆和加速器。

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　　1955年,黨中央作出了創(chuàng)建中國原子能事業(yè)的戰(zhàn)略決策,并決定從蘇聯(lián)引進一座7000千瓦的重水型實驗性反應堆和一臺直徑1.2米的回旋加速器。從1956年破土動工,僅僅兩年多,一座新的原子能科學研究基地就在荒灘上“長”起來。

　　1958年6月10日,回旋加速器調(diào)試出束；1958年6月13日,重水反應堆首次達到臨界。

　　“一堆一器”的建成,標志著我國開始跨進了原子能時代。

　　1964年10月,我國第一顆原子彈爆炸成功；1967年6月,我國第一顆氫彈爆炸成功；1971年9月,我國第一艘核潛艇順利下水�！皟蓮椧煌А钡某晒Ρ澈�,“一堆一器”功不可沒。

　　上世紀70年代,在運行二十年后,反應堆出現(xiàn)設備老化現(xiàn)象,不得不降功率運行。

　　今年已經(jīng)80多歲的張文惠在反應堆工作了幾十年。他回憶道:“反應堆心臟壞了,有人說換個心臟,還有人建議換個更高級、有中國特色的心臟。”

　　他和同事們加班加點做理論分析,驗證反應堆改建的各項參數(shù),用大量的數(shù)據(jù)說服上級領(lǐng)導同意對反應堆進行改建。

　　歷時一年零六個月,重水反應堆成功“返老還童”,性能得到提高,而且總投資只有新建堆的十分之一。反應堆重新煥發(fā)了生機,并為我國首座核電站——秦山核電站的試驗、設計做了大量技術(shù)支持工作,還可以進行單晶硅的輻照生產(chǎn)等。

　　從啥都得向國外學習到逐步掌握核心技術(shù),并創(chuàng)造性完成重水反應堆的改建,原子能院的科研人員憑著對核工業(yè)的情懷和拼搏精神,實現(xiàn)了技術(shù)引進吸收和再創(chuàng)新。

　　“這說明中國科技人員的能力可以屹立于世界反應堆之林�！睆埼幕葑院赖卣f。

　　1987年和2007年,回旋加速器和重水反應堆先后完成了它們的歷史使命,光榮“退休”。

　　如今,“一堆一器”已經(jīng)入選國家工業(yè)遺產(chǎn)和中央企業(yè)工業(yè)文化遺產(chǎn)。它們安靜地矗立在原子能院工作區(qū)中心位置,仿佛兩位老人,見證著我國核事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

多堆多器,核科技研發(fā)跑出“加速度”

　　深藍色的水面清澈見底,反應堆堆芯在金屬容器的包裹下,靜立水底。水池四周的空間,簇擁著國內(nèi)外多家知名高校、領(lǐng)先研究機構(gòu)共建的各類先進譜儀。

　　這是記者在原子能院中國先進研究堆所在地看到的一幕。

　　譜儀利用反應堆產(chǎn)生的粒子對測試樣品進行深度掃描“體檢”,就像是一雙深入微觀世界的“眼睛”,可以分析樣品的元素種類、含量、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等,還能發(fā)現(xiàn)一些精密零部件的內(nèi)部是否有裂痕。有的測試樣品僅有針尖大小。

　　2010年,原子能院自主研發(fā)建成中國先進研究堆。“這座功率60MW的反應堆,主要技術(shù)指標位居世界前列,亞洲第一,能為相關(guān)領(lǐng)域領(lǐng)先研究提供不可多得的理想實驗環(huán)境�！痹�子能院反應堆工程技術(shù)研究部黨委書記王谷軍說。

　　中國先進研究堆的建成、發(fā)展,是原子能院科研能力加速快跑的一個縮影。如今在原子能院,各種類型的反應堆還有很多——

　　1984年,原子能院自主研發(fā)、設計、建成我國第一座原型微堆。這種小型、易于操作、功率低、固有安全性好、對環(huán)境污染小、可建在大中城市人口稠密地區(qū)的應用堆型,在國內(nèi)外得以迅速推廣。原子能院已在國內(nèi)外建設8座商用微堆,近幾年又先后實現(xiàn)加納、尼日利亞微堆的低濃化改造,使得反應堆安全性和資源利用效率大幅提升。

　　2010年,原子能院研發(fā)、設計、建成中國實驗快堆。作為第四代先進核能系統(tǒng)主力堆型,相對于壓水堆,快堆不僅可以將鈾資源利用率從1%左右提高到60%至70%,還可使乏燃料的放射性毒性影響和廢物量降低數(shù)個量級,促進核能綠色可持續(xù)發(fā)展。目前我國600MW示范快堆的建設正在推進中……

　　伴隨著反應堆的快速發(fā)展,原子能院加速器的研發(fā)也不斷取得突破。從最初的幾百KeV的低能加速器,到如今正在研發(fā)的230MeV、250MeV超導回旋加速器等,一批批中高能加速器的逐步產(chǎn)業(yè)化,正為或?qū)�為一些醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域高精尖課題提供全新的解決方案。

　　特別是在工業(yè)應用領(lǐng)域,原子能院的加速器相關(guān)工作,已從研發(fā)、設計階段,邁向標準制定階段。其主導制定的《工業(yè)無損檢測用電子直線加速器標準》,是我國首個無損檢測探傷加速器的國際標準,填補了我國在通用核技術(shù)領(lǐng)域的空白。

　　“目前工業(yè)領(lǐng)域的高能大功率輻照加速器研發(fā),原子能院已處在世界領(lǐng)先水平。”原子能院核技術(shù)所所長王國寶說。

　　原子能院黨委書記萬鋼說,從“一堆一器”,到多堆多器,原子能院已建立起反應堆和加速器事業(yè),為我國核領(lǐng)域基礎(chǔ)研究,先進核能開發(fā),核技術(shù)應用拓展,乃至新時代核工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供支撐。

核技術(shù)應用就在你我身邊

　　核技術(shù)水平是一國科技水平和綜合國力的標志之一。那么,高大上的核技術(shù)跟人們的生活又有什么關(guān)系呢?

　　這或許可以從一樁百年疑案說起。史料記載,1908年,清光緒帝和慈禧太后相隔不到一天先后死去,死亡時間離奇巧合,引人猜測。此后近百年,清光緒帝的死因一直困擾史學界。

　　2008年,原子能院利用微堆中子活化分析技術(shù)檢測清光緒帝的頭發(fā),發(fā)現(xiàn)其中含有高濃度的砷元素,遠高于正常人的砷本底值。尋著這一線索,原子能院對光緒的衣物和毛發(fā)等進行了進一步檢測,最終推定光緒死于砒霜(三氧化二砷)中毒。

　　其實,日常生活中同類原理的檢測分析場景,在法醫(yī)、環(huán)保等領(lǐng)域并不少見,比如通過對霧霾中碳元素的分析檢測,可以對污染進行溯源,知道霧霾是來源于燃煤還是秸稈燃燒。

　　微堆除了用于檢測分析之外,還可以進行放射性同位素制備等。醫(yī)用同位素正被廣泛應用于癌癥、老年癡呆、癲癇等各類疾病的診療。

　　據(jù)了解,正在研發(fā)的230MeV超導回旋加速器,可用于被業(yè)界稱為“抗癌利器”的質(zhì)子治療。與常規(guī)放療相比,質(zhì)子治療具有精準、安全、高效的特點。質(zhì)子束射線在到達腫瘤病灶前,能量釋放不多,在到達病灶的一瞬間,才會釋放出大量的能量,在殺死癌細胞的同時將對周圍正常細胞的傷害減到最小。

　　除此之外,在農(nóng)業(yè)、食品安全等領(lǐng)域,電子加速器輻照還可用于殺蟲、消毒、保鮮等。在能源領(lǐng)域,核能除了可發(fā)電之外,在清潔供熱方面的應用也正被國內(nèi)企業(yè)挖掘。

　　原子能院反應堆工程技術(shù)研究部技術(shù)人員劉興民介紹,一座400MW的“燕龍”泳池式低溫供熱堆,供暖建筑面積可達約2000萬平方米,可溫暖20萬戶三居室,目前已在北方幾個城市開始選址。

　　“核技術(shù)并不遙遠,它就在你我身邊�！蓖鯂鴮氄f,全世界核技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模上萬億美元,在核技術(shù)應用這個大市場中,我國擁有廣闊的發(fā)展空間。