小型核反应堆 中国反应堆获突破 移动小型核电源未来有望装进车辆

　　10月9日，我国首座铅铋合金零功率反应堆“启明星III号”实现临界。

　　铅铋合金熔点低、沸点高。铅铋合金反应堆相比传统反应堆而言，具有更高的固有安全性和抵御严重事故的能力，更高的能量密度和更长的运行寿期。

　　在应用方面，铅铋合金反应堆既可以设计为百万千万级的大型电厂，也可设计为兆瓦级小型模块化核电源。甚至可作为移动式小型核电源，装载于普通尺寸的车辆。

　　接下来，研究团队将以2025年完成小型铅铋堆示范堆建设为阶段目标，尽快实现小型铅铋堆工程技术突破，并形成批量化生产应用能力。

　　2019年10月9日，我国首座铅铋合金零功率反应堆——启明星Ⅲ号在中核集团中国原子能科学研究院实现首次临界，并正式启动我国铅铋堆芯核特性物理实验，这标志着我国在铅铋快堆领域的研发跨出实质性一步，进入工程化阶段。同时也意味着我国在铅铋快堆研发领域已跻身国际前列。

　　启明星系列零功率堆是中核集团为开发先进反应堆工程技术而自主设计和建造的国内唯一的重要反应堆物理实验平台。启明星III号针对铅铋反应堆工程技术目标，历时近两年建成。该反应堆瞄准铅铋快堆工程化重点难点问题，在大尺寸铅铋合金冷却剂材料中准确构建了核燃料和铅铋合金冷却剂材料交互方式，更加准确地模拟铅铋反应堆的堆芯物理特性；配备了基于不同原理的多套非能动安全停堆系统，固有安全性强；实现了集成化控制、运行和数据采集，运行与操作更便利，配备了多套实验测量系统，能够获取丰富精确的实验数据。

　　9日上午11时，中核集团核临界安全中心铅铋零功率反应堆主控室座无虚席，电脑屏幕上不断上扬的数据线、缓缓升起的控制棒牵动着所有人的心。11：05分，当中核集团党组成员、副总经理曹述栋宣布：我国首座铅铋零功率反应堆—启明星Ⅲ号首次临界成功时，现场爆发出一片掌声。

　　“启明星Ⅲ号首次临界成功，标志着我国在铅铋堆堆芯关键技术上取得里程碑式重大进展，也标志着我国铅铋快堆研发从物理基础研究阶段进入工程阶段。”面对振奋人心的成果，铅铋反应堆及零功率实验项目总负责人杨红义感慨不已，回忆起铅铋堆多年研究历程。

　　二十年前，原子能院启动了ADS和铅铋反应堆相关技术的研发工作，历经多年发展积累了多座铅铋反应堆研究设施、丰富的设计软件和关键领域核心人才技术基础。“铅铋快堆是世界上先进核反应堆的代表，我们把铅铋快堆研究成功，我国将在世界新一代核反应堆的研发中占据引领地位。”与此同时，在国家和中核集团发展战略需求牵引下，我国启动快堆及闭式燃料循环发展计划。大背景以及科技创新的不断进步，让属于液态金属冷却快堆的铅铋快堆研发不断取得新进展。“二十年不容易，我们爬坡过坎，熬了很多夜、吃了很多苦，但最终获取了很多宝贵的第一手数据，取得了里程碑节点，所有的付出是值得的。”

　　之所以研究人员要二十年如一日，执着于此项研发工作，正是源于“铅铋快堆有着诸多优势”。科研人员介绍，铅铋合金熔点低、沸点高，相比传统的反应堆，具有更高的固有安全性和抵御严重事故的能力，更高的能量密度和更长的运行寿期。在应用方面，既可以设计为百万千万级的大型电厂，也可设计为兆瓦级小型模块化核电源。

　　“它能有多小呢，公路上跑的汽车就能运载它，是真正的可移动核电源。”一位研发团队成员形容。

　　据了解，启明星III号成功实现临界后，将开展一系列实验工作，取得的堆芯核参数实验数据，将直接用于各型号铅铋反应堆工程化设计基础核数据的宏观检验、堆芯设计与安全分析方法的全面验证，以及反应堆运行技术的创新研发，将为我国在先进反应堆工程技术领域尽早达到世界领先水平做出基础性和创新性贡献。

　　此前，我国首座快热耦合ADS次临界反应堆——启明星I号于2005年7月在原子能院建成临界，并成为国际原子能机构开展ADS实验研究的基准装置。启明星II号铅基双堆芯零功率装置于2016年12月在原子能院成功实现临界。

　　目前，“铅铋冷却反应堆作为一种新型的快堆技术，已经列入中核集团的研发重点。”在此次铅铋合金冷却反应堆首次临界仪式上，曹述栋表示：“要以2025年完成小型铅铋堆示范堆建设为阶段目标，尽快实现小型铅铋堆工程技术突破，形成型号谱系化开发能力和批量化生产应用能力，为我国在先进反应堆工程技术领域尽早达到世界领先水平作出创新性贡献。”

　　来源 | 中核集团