中國十大核科技進展發佈 “神龍二號”直線感應加速器首度公開
近日，中國核學會發布“2013-2015年度中國十大核科技進展”，涉核物理、核能發電、鈾礦採冶等領域。其中“神龍二號”系首次公開，為世界首台以猝發方式工作的兆赫茲重複率強流多脈衝直線感應加速器，是直線感應加速器和我國核武器閃光照相技術發展的一個里程碑。
22日，在四川綿陽舉行的中國核學會2015年學術年會上，中國核學會發布“2013—2015年度中國十大核科技進展”，該成果展示了我國從2013年6月30日至2015年6月30日在核科學領域取得的重大成果，涉及核物理、核能發電、裝備技術、鈾礦採冶、燃料元件、醫用航天等多個科學領域，為我國核電產業、國防科研以及核能的可持續發展發揮重要作用。
經學術委員會推薦評議和投票表決，按得票由多至少，“2013—2015年度中國十大核科技進展”分別為：（1）100兆電子伏強流質子迴旋加速器建成、（2）CO2+O2綠色地浸採鈾技術實現規模化工程應用、（3）中國自主研發的第三代壓水堆核電技術“華龍一號”開工建設、（4）中國核燃料後處理放化實驗設施建成、（5）世界最大單機容量核能發電機研製成功、（6）中國綿陽研究堆及中子科學研究平台建成並投入使用、（7）世界首台以猝發方式工作的兆赫茲重複率強流多脈衝直線感應加速器“神龍二號”研製成功、（8）大型先進壓水堆核電站重大專項CAP1400通過國家能源局組織的示範工程核准評估、（9）中國自主設計的燃料元件CF3先導組件入堆考驗、（10）高温氣冷堆示範工程燃料元件完成堆內輻照試驗。
9月22日，由中國核學會主辦，中國工程物理研究院、綿陽市人民政府承辦的中國核學會2015年學術年會在綿陽開幕。
中國核學會學術年會是我國核科技界學科設置最全、規模最大、最具影響力的學術交流平台，每兩年召開一次。9月22日，由中國核學會主辦，中國工程物理研究院、綿陽市人民政府承辦的“中國核學會2015年學術年會” 在綿陽市中國工程物理研究院科學會堂隆重揭幕。為積極推進我國核電建設，中國核學會、中國核學會24個專業分會和全國22個省級核學會在年會上首次發出倡議書。
直線感應加速器（LIA）是20世紀60年代發展起來的一種新型加速器，其獨特的能力是可產生非常強束流、非常高峯功率及高束品質的脈衝粒子束（電子束或離子束）。直線感應加速器產生的束脈衝重複頻率低得多，但束流卻高得多（例如可大於10kA），直線感應加速器是世界上現有功率最強大的加速器之一。
至今，全世界共建成各類直線感應加速器100多台，已廣泛應用於科學研究、國防領域和國民經濟領域，包括閃光X光照相、高功率微波和自由電子激光、重離子聚變，以及在高能物理和能源科學的應用。
世界上第一台直線感應加速器ASTRON-I, 由N. Christofilos發明，並於1963年在美國勞倫斯利弗莫爾實驗室（LLNL）建成。
我國的直線感應加速器研究始於1982年，通過自主創新的發展道路取得一系列的成果：1989年研製成功我國首台1.5MeV直線感應加速器；1991年建成3.3MeV加速器用於曙光一號自由電子激光研究，最大輸出功率達140MW，為當時亞洲同類實驗的最好結果；1993年建成我國首台用於閃光X光照相的10MeV直線感應加速器，1995年該機升級為12MeV；上世紀90年代至2000年代初期我國自主研製成功“神龍一號”直線感應加速器總體性能達到國際先進水平。
“神龍一號”加速器的研製，除被加速電子的能量提高到20MeV外，關鍵技術指標是將X光焦斑直徑（FWHM）減小到1.5mm以下，以提高閃光X光照相分辨率。
**“神龍一號”直線感應加速器位於四川綿陽中國工程物理研究院，主要用於核武器流體動力學試驗閃光X光照相，是中國自行研製的核武器模擬試驗關鍵設備。**有了這種設備，就可以在實驗室進行模擬核彈頭初級模型的內爆試驗、校驗巨型計算機的數值模擬計算程序，也就是採用實驗室模擬 + 數值模擬，可以解決核彈頭從原理設計到武器化、工程化的一系列問題，不用進行地下核試驗就能進行新彈頭的設計、評估核材料的老化效應以確保核武器的可靠性和安全性。 另外直線感應加速器還用來進行高功率微波和自由電子激光、重離子聚變研究。
“2013—2015年度中國十大核科技進展”具體介紹：
一、100兆電子伏強流質子迴旋加速器建成
2014年7月4日，中國原子能科學研究院承建的100兆電子伏質子迴旋加速器首次出束，這標誌着國家重點科技工程--串列加速器升級工程的關鍵設施全面建成。該加速器是國際上最大的緊湊型強流質子迴旋加速器，也是我國自行研製的能量最高質子迴旋加速器。其設計突破70兆電子伏以上能區迴旋均採用分離扇或螺旋扇的國際慣例，表明我國已掌握該領域一系列創新技術。工程建成後將填補我國中能強流質子迴旋加速器的空白，使我國成為少數幾個擁有新一代放射性核束加速器的國家。在國防核科學研究、新核素合成、天體物理研究、醫用同位素研發、治癌技術研究等前沿領域中有望取得突破性成果。獲評“2014年中國十大科技進展新聞”和“2014年度國防科技工業十大新聞”。
二、CO2+O2綠色地浸採鈾技術實現規模化工程應用
由核工業北京化工冶金研究院等單位研究開發的CO2+O2地浸採鈾技術2014年榮獲國家科技進步二等獎，該技術採用CO2和O2無污染試劑配製浸出劑，通過鑽孔注入鈾礦層，選擇性的浸出礦層中的鈾，實現了我國低品位、低滲透、高碳酸鹽、高礦化度砂岩型鈾礦資源的高效、安全和綠色開採，整體技術達到國際領先水平。2015年1月和6月，新疆蒙其古爾一期、內蒙古通遼二期地浸採鈾工程相繼建成投產，至此，採用CO2+O2地浸採鈾技術生產的天然鈾佔全國地浸採鈾總產能的50%以上，標誌着CO2+O2綠色地浸採鈾技術實現規模化工程應用。該技術的應用不僅促進了鈾礦勘查和採冶的技術進步，而且拓展了我國鈾資源的利用範圍，使我國近十萬噸低品位鈾資源得到開發利用。
三、中國自主研發的第三代壓水堆核電技術“華龍一號”開工建設
“華龍一號”是中國兩大核電企業--中國核工業集團公司和中國廣核集團公司在我國30餘年核電科研、設計、製造、建設和運行經驗的基礎上，根據福島核事故經驗反饋及國內外最新安全要求，研發的具有完全自主知識產權的先進百萬千瓦級壓水堆核電技術。“華龍一號”提出“能動加非能動”的安全設計理念，堆芯採用177組燃料組件，單堆佈置，雙層安全殼，具備完善的嚴重事故預防和緩解措施,技術和安全性能指標達到國際上三代核電技術的先進水平。2014年8月22日，“華龍一號”總體技術方案通過審查；2014年11月和12月，國家能源局分別覆函同意福清5、6號機組和防城港3、4號機組採用“華龍一號”技術方案；2015年4月15日，“華龍一號”示範工程獲國務院會議批准；2015年5月7日，福清核電廠5號機組澆灌第一罐混凝土，標誌着我國自主研發的第三代壓水堆核電技術開工建設。
四、中國核燃料後處理放化實驗設施建成
核燃料後處理放化實驗設施（以下簡稱放化大樓）是重要的先進後處理技術和核材料提取研究設施，以高燃耗(62000MWd/tU)動力堆乏燃料後處理流程研發和鈈的應用研究為主要目標，採用自主研發的先進無鹽全分離流程為基礎開展設計，並完成了台架式熱室和台架轉運箱、移動式維修氣閘等八項關鍵設備的研發，達到國際先進水平，是國家級核燃料後處理實驗研究基地的重要組成部分。該項目自2003年批覆以來，歷經11年，於2014年竣工驗收，並計劃2015年9月開展首次熱實驗研究。放化大樓投入運行後，將為我國後處理廠的建設、國防科研項目的開展、核能的可持續發展發揮重要作用。
五、世界最大單機容量核能發電機研製成功
2013年8月24日上午，目前世界最大單機容量核能發電機--台山核電站1號1750兆瓦核能發電機由中國東方電氣集團東方電機有限公司完成製造，並從四川德陽市順利發運。台山核電站是我國首座、世界第三座採用EPR三代核電技術建設的大型商用核電站。東方電機為台山核電站提供首期全部兩台核能發電機，單機容量高達1750兆瓦，是東方電機迄今為止製造的技術難度最高、結構最複雜、體積最大、重量最重的核能發電機。東方電機開發設計了轉子線圈裝配新工藝、定子線棒製造新工藝、護環裝配新工藝、油密封系統裝配新工藝等一系列創新成果。該項成果獲得由中國科學院、中國工程院院士評選的2013年中國十大科技進展新聞。
六、中國綿陽研究堆及中子科學研究平台建成並投入使用
中國綿陽研究堆（CMRR）是一座熱功率為20MW的池式多功能反應堆，能夠提供快、熱、冷等能量的中子場，熱中子注量率大於2×1014n/cm2?s。基於CMRR及其冷中子源配套建設了六台中子散射譜儀、兩台中子成像裝置、一台中子深度分析裝置等無損檢測裝置，於2014年10月全部完成建設，它是我國首個建成並投入運行使用的中子大科學研究平台，總體性能指標達到國際先進水平。包括應力分析譜儀實現工程部件級的分析檢測；國內首台高壓衍射譜儀，獲得10GPa壓力的在線數據；國內第一個極化中子反射測試線站和冷中子非彈性散射裝置等。編撰中子散射應用的國家標準。在該平台上，國內首次完成堆照樣品的中子散射測試，可促進核能材料的研發；首次獲得了發動機構件應力分佈，為其壽命評估提供重要數據。目前已與國內多家高水平科研單位在國防、核能、航空航天、材料、生命等學科領域開展了合作研究。項目獲國家科技進步二等獎1項，獲軍隊科技進步獎10餘項。
七、世界首台以猝發方式工作的兆赫茲重複率強流多脈衝直線感應加速器—“神龍二號”研製成功
神龍二號是世界上首台以猝發方式工作的兆赫茲重複率強流多脈衝直線感應加速器，它由中國工程物理研究院流體物理研究所獨創設計，歷時近十年研製而成，並於2014年全面達到設計指標。 2015年1月，由十四名院士組成的鑑定委員會一致認為：“該項目系統複雜，研製難度很大，有重大創新，總體技術處於國際先進水平，部分重要指標國際領先”。神龍二號研製成功是直線感應加速器和我國核武器閃光照相技術發展中的一個重要里程碑。
八、大型先進壓水堆核電站重大專項CAP1400通過國家能源局組織的CAP1400示範工程核准評估
CAP1400是由上海核工程研究設計院作為總體技術責任單位研發的具有自主知識產權的大型先進非能動壓水堆核電型號，在消化AP1000技術與非能動安全理念基礎上，充分借鑑國內外核電經驗的再創新，滿足最新的安全法規和標準，考慮福島事故後的相關要求，深入貫徹縱深防禦理念，全面提升了應對超設計基準事故和外部事件的能力，具備優越的安全性、經濟性和環境友好性，具有建設工期短、運行靈活、維護簡單、國產化率高（85%以上）等特點。2014年1月，全面完成初步設計並通過了國家能源局審查。2014年9月，初步安全分析報告通過了國家核安全局審評。2014年12月，完成全部非能動安全和設備試驗任務及目標。2015年4月，順利通過國家能源局組織的CAP1400示範工程核准評估。預計將於2015年實現澆灌第一罐混凝土（FCD）。
九、中國自主設計的燃料元件CF3先導組件入堆考驗
CF3燃料元件是中國核工業集團公司在研製出自主品牌CF2燃料組件基礎上，充分考慮了三代核電對燃料組件安全性和先進性的需求，採用自主研發的N36高性能鋯合金，對管座、定位格架、導向管等關鍵結構進行了多項創新設計，其綜合性能與當前國際先進燃料組件相當，可滿足華龍一號、核電出口項目及現役電廠未來大規模應用需求。四組CF3先導組件於2014年7月在中核運行第二核電廠2號機組順利入堆，開始隨堆考驗，運行狀態良好，標誌着我國燃料組件研發重大里程碑的實現。通過該項目的實施，即實現了鋯合金的國產化，也為全面實現壓水堆燃料組件國產化打下基礎。
十、高温氣冷堆示範工程燃料元件完成堆內輻照試驗
2014年12月30日，我國擁有完整自主知識產權的高温氣冷堆核電站示範工程（HTR-PM）燃料元件在荷蘭高通量堆完成了堆內輻照試驗，居於世界上高温堆燃料元件輻照結果的最好水平，遠優於設計指標,為HTR-PM裝料許可提供了重要的技術支持。輻照樣品是從在完成工藝和設備研究的基礎上生產了批量為1千個的球燃料元件中隨機抽取的。該工藝和設備正用於HTR-PM年產30萬個球形燃料元件的生產線建設。