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宽能谱超高通量试验堆:破解先进核能系统研发瓶颈、助力新质生产力发展

作为我国核能科技创新的重要力量,bet365下载(简称核研院)长期致力于各类先进新型反应堆的设计研发与应用,为国家战略需求提供核心技术支撑。高通量bet365下载研究堆堆芯中子通量达到1014-1015 n/cm2/s量级可达商用核电站的十倍以上,是检验核燃料和材料性能、生产稀缺核素和高比活度医用同位素、开展中子科学bet365下载研究的国之重器”,是先进核能技术研发的重要依托平台,是衡量国家核科技实力的重要标志。

当前国际主流的高通量堆如美国HFIR、俄罗斯SM-3等,已实现1015 n/cm2/s量级中子通量我国现有高通量堆中子通量水平、辐照能力和应用设施方面与国际先进水平存在显著差距,明显制约了先进核燃料研发及核材料辐照试验的开展已成为先进核能系统发展的关键瓶颈。252Cf公认反应堆启动用中子源,具有体积小、放热低、连续自发裂变等优点,目前只有美国的HFIR、俄罗斯的SM-3两座高通量堆具有规模化生产能力。与此同时,我国医用同位素需求量大、年增长率高,但自主化产能低、缺口大,99Mo131I90Y等主要医用同位素长期严重依赖进口。

针对我国在高通量堆领域与国际先进水平的差距,核研院自十四五以来持续开展高通量堆技术攻关提出建设宽能谱超高通量试验堆(THFR),并于2021年入选“十四五”国家重大科技基础设施项目。作为继“中国天眼”、“北京光源”等大科学装置之后的又一国之重器,THFR项目落地于bet365下载荣成先进核能技术科研基地内,主要建设内容包括反应堆及相关系统、辅助支持系统、辐照应用系统及土建公用设施,计划于2029年底建成。

1 宽能谱超高通量试验堆厂区鸟瞰图

THFR设计功率80 MW,基于成熟的反应堆工程技术,采用“池壳式”堆本体结构,轻水作冷却剂和慢化剂、铍作反射层。THFR采用超高中子通量堆芯设计、弧板型燃料组件、旋转控制鼓、“能动-非能动相结合的工艺系统设计等多种先进技术,堆芯功率密度和总功率比国际同类高通量堆大幅降低,显著提高了反应堆的安全性;配套建设先进的辐照试验系统、热室、同位素制备系统、中子科学实验系统等,可满足多种辐照试验和科学bet365下载研究需求。目前,项目可研报告编制和评估工作已完成,正在开展初步设计,同步推进关键设备研制、科研试验、现场建设等工作。

THFR建成后,将秉承大科学装置“开放共享”的理念,广泛开展科学bet365下载研究和交流合作,进一步满足我国核燃料及材料辐照、高比活度同位素生产的战略需求,优化我国高通量堆辐照资源配置,形成国际核能科技创新中心、中子科学bet365下载研究中心、多学科开放共享平台、产业成果转化平台及核工业人才培养基地,辐射带动先进核能、核医药等新型产业发展,为推动前沿科技发展、培育和发展新质生产力、助力中国式现代化建设注入强劲动能