文 | 本刊記者 邢帆

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我國(guó)數(shù)字微堆獲技術(shù)突破

文 | 本刊記者 邢帆

2016年7月27日，在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）、國(guó)家原子能機(jī)構(gòu)（CAEA）和參與國(guó)際微堆低濃化和應(yīng)用大會(huì)的各國(guó)嘉賓的見(jiàn)證下，中國(guó)原子能科學(xué)研究院發(fā)布了其在數(shù)字反應(yīng)堆領(lǐng)域的最新成果——數(shù)字微堆系統(tǒng)，這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)全面掌握了數(shù)字微堆技術(shù)，也標(biāo)志著中核集團(tuán)在數(shù)字反應(yīng)堆技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域取得了重要突破。

據(jù)了解，數(shù)字微堆充分利用了數(shù)字反應(yīng)堆的技術(shù)手段，通過(guò)先進(jìn)的物理、熱工、屏蔽、燃料、安全等多專(zhuān)業(yè)模擬計(jì)算和協(xié)同設(shè)計(jì)，建立了一個(gè)可預(yù)測(cè)的虛擬數(shù)字微型中子源反應(yīng)堆集成環(huán)境，能夠綜合模擬和預(yù)測(cè)真實(shí)微堆從設(shè)計(jì)、建造、首次臨界、運(yùn)行到退役全生命周期內(nèi)的各種技術(shù)性能和參數(shù)特征。此外，數(shù)字微堆還采用了三維建模、蒙特卡洛方法、計(jì)算流體力學(xué)、屏蔽計(jì)算、系統(tǒng)瞬態(tài)分析等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，全面展示了微堆從設(shè)計(jì)到退役的全過(guò)程。

具體來(lái)說(shuō)，反應(yīng)堆的全生命周期包括研究、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行及退役五大壽命階段，數(shù)字化技術(shù)在各階段有其重要意義。其中，反應(yīng)堆技術(shù)研究階段，可加速和改變反應(yīng)堆物理、熱工水力、材料、化學(xué)腐蝕、燃料和冷卻劑等基礎(chǔ)技術(shù)研究方法和思路；反應(yīng)堆工程設(shè)計(jì)階段，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆工程各個(gè)專(zhuān)業(yè)的全流程協(xié)同設(shè)計(jì)；反應(yīng)堆建造階段，可支撐設(shè)備制造、安裝、調(diào)試和試運(yùn)行，大大縮短建設(shè)周期；反應(yīng)堆運(yùn)行階段，可成為操縱員培訓(xùn)、操作規(guī)程驗(yàn)證、可運(yùn)行性分析的重要手段，并大大減小核安全風(fēng)險(xiǎn)；反應(yīng)堆退役階段，可實(shí)現(xiàn)退役過(guò)程仿真、輻射劑量場(chǎng)實(shí)時(shí)分析和全三維耦合，從而大大減小退役實(shí)施過(guò)程的輻射安全風(fēng)險(xiǎn)。

總體來(lái)講，數(shù)字微堆具有三大優(yōu)勢(shì)：第一是降低反應(yīng)堆工程建設(shè)成本；第二是提高反應(yīng)堆安全性；第三是協(xié)助促進(jìn)核廢物最小化。采用數(shù)字微堆技術(shù)后，新設(shè)計(jì)和建造一個(gè)微堆將顯著縮短建設(shè)周期，節(jié)省建設(shè)投資，并可為用戶(hù)提供數(shù)字化運(yùn)行和維修的培訓(xùn)和教學(xué)系統(tǒng)。同時(shí)，微堆以其小型、易于操作、功率低、固有安全性好、對(duì)環(huán)境污染小、可建在大中城市人口稠密的大學(xué)和科研單位等優(yōu)點(diǎn)，又被譽(yù)為“城市的藍(lán)光”。從上個(gè)世紀(jì)80年代起微堆在國(guó)內(nèi)外得以迅速地推廣和應(yīng)用，主要用于教學(xué)與培訓(xùn)、中子活化分析、中子照相、中子治癌等。

據(jù)悉，數(shù)字微堆是由中核集團(tuán)中國(guó)原子能科學(xué)研究院利用數(shù)字反應(yīng)堆技術(shù)，集微堆設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試、運(yùn)行和退役等方面多年的研發(fā)和工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上所做的又一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的工作。這將為低濃化微堆走出國(guó)門(mén)插上翅膀，讓“城市中的藍(lán)光”照亮世界上更多的城市，為和平利用原子能做出更大的貢獻(xiàn)。