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,為世界首臺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裡程碑。
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回旋加速器建成、(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臺建成並投入使用、(7)世界首臺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)高溫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臺,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、非常高峰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多臺,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雷射、重離子聚變,以及在高能物理和能源科學的應用。
世界上第一臺直線感應加速器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年研製成功我國首臺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雷射研究,最大輸出功率達140MW,為當時亞洲同類實驗的最好結果;1993年建成我國首臺用於閃光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光照相解析度。
「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雷射、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回旋加速器建成
2014年7月4日,中國原子能科學研究院承建的100兆電子伏質子回旋加速器首次出束,這標誌著國家重點科技工程--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回旋加速器,也是我國自行研製的能量最高質子回旋加速器。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回旋加速器的空白,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」。