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mobile.348365365.com获奖科技进步项目先容
文章来源:中国核工业报 日期:2011年01月17日


    项目名称:放射性物质安检装置研制

    主要完成单位:中国原子能科学研究院

    项目概况:随着全球经济的不均衡发展、地区冲突和民族矛盾日趋严重,利用放射性物质进行恐怖袭击的可能性在不断增大。放射性物质恐怖袭击的主要目的是引起居民恐慌,最终扰乱社会秩序,而且核恐怖袭击使伤亡者的处理十分困难,爆炸生成的弹片以及其他通常无害的物料将被放射性物质污染,受影响的地区要比肇事现场大得多。

    2006年,中国原子能科学研究院核技术应用研究所自主研制开发了用于防止放射性物质恐怖活动和放射性物质非法转移的新型安检系统。该系统采用稳定、可靠的探测器,对放射性物质的方位辨别能力强。检测信息可以通过有线或无线网络传输,实现远程控制与监测。

    经过先后6次改型和无数次讨论,采用该项目技术的“隔离墩”型放射性物质检查系统在2008年北京奥林匹克运动会安检设备招标中脱颖而出。继北京奥林匹克运动会的成功使用后,该安检系统又成功中标上海世博会,安检设备在上海世博园内风雨无阻地连续运行了7个月,数百套系统无一出现漏报与误报现象。该设备稳定性好、灵敏度高,赢得了安检专家的赞誉,被誉为是防范“脏弹”的有效屏障。

    据了解,该项目成果还被应用于人民大会堂、国家大剧院、北京市公安局、北京市安全局、天津市安全局、海关总署、新疆公安厅及上海虹桥、上海浦东、天津、青岛、沈阳、秦皇岛等机场,迄今为止已使用1000余套,体现核技术在反恐与安检领域的应用。




    项目名称:中国先进研究堆应用孔道设计及本体构建密封技术

    主要完成单位:中国原子能科学研究院

    项目概况:中国先进研究堆(CARR)为反中子阱堆型设计,采用稍加压轻水冷却,重水反射和慢化。CARR是一座多用途高通量反应堆,建成之后,用于开展中子散射实验、放射性同位素生产、单晶硅辐照掺杂、中子活化分析以及材料辐照试验等。

    CARR堆本体的主要设备均浸没于堆水池中,堆内构件密封和水池焊缝易出现泄漏问题。本研究成果为CARR设计配置的实验孔道包括9根水平孔道和22根垂直孔道,实验孔道的数量完全满足了堆上同时开展上述各种应用的要求;并提出了合理可行的密封方案,克服了国内外已有设计方案存在的弊端,成功解决了总体布置、结构设计、位置精度控制、安装、密封、密封监测等技术难题。

    该项目研究中各水平孔道及垂直孔道位置的确定,综合考虑了中子通量分布、反应性扰动、相互干涉、冷却要求、操作空间、配套设备安装等多种因素,实现了最优化的紧凑布局;在各孔道不同部位根据功能要求选择合理的材料,满足使用寿命和辐射安全要求;水平孔道屏蔽门的开启和关闭采用闭环控制设计,确保了孔道导管的位置精度及中子引出的可靠性;在制造、调试过程中采用预埋件焊接变形控制设计,保证了密封面的精度;屏蔽芯体的模块化设计和安装保障措施的实施,确保了安装精度并易于实现可更换性和可维修性;通过采用成熟可靠的旋压焊接技术、封头统一设计及可靠密封设计,确保了垂直孔道的结构合理及安全使用;一体式结构设计也实现了堆寿期内的顺利更换。不同的法兰材料、不同介质的工作环境、不同的空间位置及部件间采用多种形式的密封结构,并首次建立了堆本体密封状态监测系统以及堆水池钢衬里覆槽焊缝分区实时监测系统等,可实时获知堆本体及堆水池钢衬里的密封状态信息,对泄漏点可快速准确定位,并集漏液收集功能于一体。

    该项研究成果具有完全自主常识产权,并已申请多项专利,已应用于中国先进研究堆及NP工程中,在类似研究堆建设中具有良好的推广前景,也为新型先进研究堆设计积累了宝贵的经验。该项目实施有利于反应堆的安全经济运行,保障了环境的辐射安全,降低了反应堆维护的成本。





    项目名称:乙异羟肟酸在先进后处理流程中的应用基础研究

    主要完成单位:中国原子能科学研究院

    项目概况:
未来先进后处理流程发展的总体目标是经济、安全和环境保护。具体要求主要表现在:简化流程,减少工艺萃取循环数;减少放射性废物产生量;回收有长期危害的放射性核素;增强防扩散性能,不分离纯钚。现行后处理普雷克斯(PUREX)流程中铀钚共去污及铀钚的纯化都要求加入化学分离试剂改变铀钚的萃取行为来实现,因此新型化学分离试剂的开发是先进后处理流程发展的关键内容之一。乙异羟肟酸(AHA)属于“CHON”类型无盐试剂,具有与锕系元素离子既能还原又能配位的双重化学性质,其在先进后处理流程中的应用具有特殊的作用和意义。

    该项研究成果针对后处理中所处的复杂环境,在AHA基础化学和流程应用研究方面进行了深入的、系统的、开创性的研究工作,获取的基础数据填补了AHA在后处理流程中应用基础研究的空白,对认识和评价AHA在先进后处理流程中的应用提供了重要的技术支撑及促进作用。

    在工艺流程开发方面,该项成果首次将AHA用于先进后处理流程中铀钚分离和铀纯化循环。AHA用于铀钚分离不仅显著提高了铀钚分离效果,而且能有效控制镎进入钚产品流,这为发展钚镎混合物产品,最终在MOX燃料中烧掉镎提供了途径。AHA还具有无需支撑还原剂、锝对铀钚分离无明显干扰、铀钚分离前可以省去洗锝萃取设备等优点。AHA用于铀纯化循环,只需一个萃取循环就可使铀中镎、钚和锆等裂片元素净化满足产品要求,这为先进后处理流程减少萃取循环数,开发两循环流程提供了新方法。

    该项成果将对我国开发以简化流程、有效控制镎、减少放射性废物、提高防扩散能力等为目标的先进PUREX工艺流程具有重要意义。

    该项目是开发我国先进乏燃料后处理流程中取得的一项重要成果,可用于我国核电乏燃料后处理中间试验工厂(简称中试厂)重要环节的改进,从而显著改善流程的经济性和安全性。




    项目名称:强流回旋加速器综合试验装置

    主要完成单位:中国原子能科学研究院

    项目概况:强流回旋加速器综合试验装置是串列加速器升级工程100MeV强流回旋加速器的设计验证项目,也是回旋加速器关键技术的综合试验平台。该装置是国内自主研发的首台紧凑型强流回旋加速器,具有自主常识产权和多项技术特点。在强流负氢离子源技术、束流轴向偏转注入技术、磁工艺技术、主磁铁与高频谐振腔结构设计、高频功率耦合与稳定控制等方面有多项技术创新,已申请国家技术专利6项。

    该装置是一台完整的紧凑型小型回旋加速器,包括外部负氢离子源、轴向注入线、主磁铁系统、高频加速系统、真空系统、束流引出系统、束流诊断、各类配套电源、计算机控制等。它采用H-离子注入,偏转注入到加速器中心区,在主磁场与高频场共同作用下,将H-离子能量加速到10MeV,通过碳膜剥离、引出质子束流。

    该装置于2009年11月研制成功,通过了专家组测试和技术鉴定。束流性能达到了先进的技术指标:由离子源到内靶的综合效率为17.7%,内靶最大束流432.6μA,束流的加速效率为94.5%,束流的引出效率接近100%;在高频占空比为64%的条件下,成功引出了231μA的10MeV质子束流;在强束流条件下长时间稳定性考验中,各种设备运行可靠。束流调试成果标志着强流回旋加速器综合试验装置的技术性能达到了一个新水平。

    该装置的研制成功,一方面为正在建设的100MeV强流回旋加速器提供了理论设计的实验验证条件;另一方面也提升了我国小型医用回旋加速器整机建造能力,有助于打破国外产品在我国医用小型回旋加速器市场的垄断格局,为尽早实现PET小型医用回旋加速器国产化创造了条件。它也为中国原子能院进一步发展mA量级的质子回旋加速器奠定了理论与技术基础。



   

    项目名称:中国实验快堆燃料操作系统设计与研制

    主要完成单位:中国原子能科学研究院

    项目概况:中国实验快堆(CEFR)是国家“863”高技术发展计划重大项目,于1995年12月正式立项,是我国自行设计和建造的第一座快堆,采取与俄罗斯进行技术合作,自主设计、建造的技术路线。

    中国实验快堆为池式钠冷快堆,以250℃~530℃液态金属钠作为堆芯冷却剂,液态金属钠上方覆盖着惰性气体-氩气。其换料操作必须在全封闭环境中进行,工作温度高,且属于涉钠操作,换料操作过程复杂、周期长、参与设备众多,对系统及设备的安全性可靠性要求很高。燃料操作系统是中国实验快堆的关键系统,对于反应堆的安全运行不可或缺。

    该项目以俄罗斯技术方案为基础,综合考虑CEFR的具体情况和我国制造厂的能力,自主进行了CEFR燃料操作系统的初步设计、施工设计、制造、安装和调试。该系统共包括设备48台(套),关键设备有旋塞、换料机、装卸料提升机、转运室转运机、转换桶、清洗室转运机等。

    CEFR燃料操作系统的功能是通过系统各台设备运动功能的组合,完成新组件从燃料库运送至氩气覆盖下250℃液态钠中的堆芯及乏燃料组件或其它组件从堆芯运送至乏燃料贮存水池等一系列操作。

    技术人员攻克了三项关键技术:换料工艺流程设计、组件操作可靠性技术、高精度组件定位技术。实现全自动换料操作,提高了换料效率,并最大限度地避免人因故障,提高换料操作的安全性和可靠性。

    该项目在国内首次建成了池式钠冷快堆燃料操作系统,并实现了不可见、密闭状态下的全自动换料操作。在设计和研制过程中,通过多种技术的集成,确保了系统的先进性、安全性、可靠性、操作性和经济性,并初步建立了以标准体系和专利为核心的自主常识产权平台。

    中国实验快堆燃料操作系统的成功设计与研制,标志着我国已具备快堆电站燃料操作系统的设计、建造能力,项目形成的技术和经验,不但为我国下一步示范快堆电站燃料操作系统的设计和建造奠定了坚实的基础,也使参与该项目的相关企业的核电制造能力和技术水平显著提升,对我国核电的自主设计、自主建造起到积极的促进作用。




    项目名称:田湾核电站海水取排水工程创新设计及应用

    主要完成单位:mobile.348365365.com核电有限企业、中国核电工程有限企业、中国电力工程顾问集团东北电力设计院、天津市海岸带工程有限企业

    项目概况:
田湾核电站位于mobile.348365365.com省连云港市连云区田湾,电站厂区周边为淤泥质浅滩,滩面高、坡度缓、淤积物细。另外,电站周边海滩滩面标高远高于设计基准低水位,几公里范围内没有深水区。

    为了解决田湾核电站厂区周边浅滩缓坡海域最终热阱可靠性和取排水系统泥沙淤积等问题,mobile.348365365.com核电有限企业联合研究设计单位组成了攻关研究小组,广泛收集该海域水文泥沙及厂址周边地形地貌资料,深入分析研究水流泥沙特性,结合地形地貌条件,因地制宜,解决了田湾核电站的取排水问题。

    该项目突破了核电站常规取排水做法,大胆设想,完成了多项开创性的工作:采用短明渠近岸取水,结合布设厂区前池蓄水沉沙的工艺布置方案,有效地保证了安全厂用水的水量和水质,解决了核电站安全厂用水的最终热阱问题,大大降低了工程造价;在厂区前池进水口设置分流装置分系统供水,利用循环冷却水系统用水流量大、流量变幅小的特点,设置合适的断面形状及尺寸,保持一定的水流流速,使泥沙随水流通过整个系统,较好地解决了泥沙在隧洞内的落淤问题;在安全厂用水系统流道上设置孔口加设拍板门,巧妙地利用外海与前池水位差,控制厂区前池纳潮量,让前池的水只进不出,大大减少了前池的泥沙淤积。

    田湾核电站一期工程商业运行状况良好,系统泥沙淤积量小于设计值,而且大大降低了工程造价,减少了厂区周边海域征用和抛泥区租用等。该项目不仅具有显著的经济效益,而且具有较好的社会效益和环境效益。该项目创新性设计理念为浅滩海域核电站取排水系统设计探索出一条新路子,达到了国际领先水平,具有良好的推广价值。该项目申请国家专利3项,获得审查批准2项。

   

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