亚博体彩 “先进核裂变能的燃料扩散与演化”重大研究项目促进了中国先进核能的发展

日期:2021-02-16 09:17:44 浏览量: 136

2020年1月,“高级核裂变能的燃料扩散与演化”重大研究计划的实施完成。该重大研究计划于2010年7月启动凤凰彩票平台 ,资助项目于2018年底完成。共资助了88个研究项目,其中包括64个栽培项目,17个关键支持项目,4个综合项目和3个战略研究项目。涉及科学部相关领域和方向的数学,物理,化学,工程以及材料和信息等领域的资金投入1. 9亿元人民币。

核燃料的扩散和演化是先进核能系统中的一个关键问题,具有基本的科学意义和重要的应用前景,是核能可持续发展的核心。核燃料扩散意味着反应堆中产生的核燃料多于消耗的核燃料。它涉及铀,th和p核燃料的成分及其核裂变过程。这些重要核素的性质,参数和裂变行为与核燃料的扩散,最佳利用和新核电厂的设计有关。 mut变是通过核反应将核素转化为另一种核素的过程。先进燃料循环中的变与放射性废物的最小化和最终处置的长期安全性有关。当前,我国的能源结构正处于从煤基高碳能源向低碳能源战略转型的关键时期。积极发展核电已成为该国中长期发展计划的能源战略之一。核能将与水电,风能和太阳能等可再生能源一起,在我国能源结构的战略转型中发挥重要作用。核燃料的长期稳定供应和放射性废物的安全处置是发展核能的国家主要需求,而核燃料的扩散和演变是满足这一国家需求的关键。

该重大研究计划在实施过程中始终遵循“目标有限,稳定支持,综合升华,跨越式发展”的总体思路,重点研究先进核能系统中的核燃料及其核过程以及核燃料在先进反应堆燃烧过程中的作用。基本行为及其扩散和演化,以及乏燃料后处理三个核心科学问题,通过加强顶层设计,不断凝结科学目标,积极促进跨学科建设,培养创新型人才,为国家“加速器驱动的亚临界演化系统( ADS mut变系统)和“ T基熔盐反应堆系统”战略核能试点特殊工程实践奠定了科学基础和基础。自重大研究计划实施以来,在该领域取得了以下创新性研究成果。先进核裂变能源燃料扩散与转化的新机制,新技术,新方法,新材料和新科学平台:

首先是对新机制的研究:最初提出了粒子流散裂目标的原理亚博电竞 ,用于克服由于束脉冲应力,液态金属腐蚀和其他影响而引起的可用性问题;发现含铀的小分子CUO中存在CU。四重键增强了对act系化合物5f / 6d电子键合特性的理解;利用液态铅铋腐蚀实验装置和离子促进剂,获得了T91钢在不同实验条件下的液态金属腐蚀和辐照性能评价实验数据,探讨了铁素体/马氏体钢在液态金属和离子辐照下的性能退化机理。环境,为新型抗辐射材料的成分设计提供理论依据;利用同步辐射技术和理论计算化学方法研究了纳米功能材料表面放射性核素的化学种类和微观结构,从分子水平阐明了材料界面放射性核素化学形式的变化规律和机理。

第二项是在新技术方面的研究:完成散裂目标/反应堆目标耦合中子学分析,并在光束瞬变条件下分析散裂目标的安全特性,并建立ADS光束扰动分析系统以揭示光束扰动对散裂靶和次临界反应堆安全性的影响定律;针对铅铋亚临界反应堆的需要,开发了高能中子数据库HENDL-ADS,并基于西安脉冲堆中子积分实验,以不同角度的聚变中子源进行了中子积分实验。进行了多套典型的事故瞬态响应和事故余热排除系统特征,初步验证了用于分析铅铋反应堆瞬态事故的铅铋系统分析程序的正确性,并进行了首次传热实验绕线式铅-铋叠堆的大型组件。

第三项是新方法的研究:开发一种基于二硫代次膦酸配体的溶剂萃取工艺,以有效分离镧和act(图1),并说明内部分离机理乐鱼app ,而((发现化合物的共价性质和配位方式的变化共同作用,使二硫代次膦酸具有对三价镧和act的有效分离能力,结果表明镧系元素对Am的去除率高。大于9 9. 998%,Am中镧系元素的去除率为9 9. 2%,技术指标处于国际领先水平;基于亚separation系元素核素a的有效分离的新方法的开发铋酸钠材料组中的241(241 Am)和cur 244(244 Cm)的方法,并在小型实验台上进行了毫微级的241 Am / 244 Cm分离验证,发现在Am / Cm之间的相互分离系数大于1000现金牛牛 ,并且分离度大于1. 5。该指数处于国际领先水平;在干后处理中,将阴极应用于act系元素和镧系元素熔融盐的电化学分离。与传统的镉(Cd)阴极相比,镧和act系元素的分离系数增加了两个数量级;它利用原位高温同步辐射,紫外光谱,拉曼光谱等技术研究了高温熔盐电解过程中关键元素化学种类的变化。首次发现了act系元素在系统中的循环电解,提出了消除循环电解的方法。

第四项是对新材料的研究:建立前体合成,熔融纺丝,空气注入,高温烧成和烧结以及其他碳化硅(SiC)纤维制备平台以及相关的产品结构和性能表征平台,并开放SiC纤维的制备过程(图2)。通过分子结构设计获得高铝碳化硅前驱体,独立设计一套完整的合成设备,连续碳化硅纤维长度超过470米,并且氧含量小于0. 3 wt%。照明的碳化硅纤维专有结构和组成;在耐辐射的中间层中开发(发现了20个以上的新MAX相),高强度(1 GPa)碳化硅纤维增强碳化硅复合薄壁管(2毫米)上面已经取得了一系列突破,并且采用了1500℃无缝高强度连接规程。我被提议。实验已经证实,0. 2 dpa碳化硅中子等同于离子辐照。先进核裂变能量系统(ZrC),碳化钛(TiC),氮化锆(ZrN),氮化钛(TiN)中惰性基质燃料候选材料碳化锆周围低温烧结,增强和增韧,离子/中子辐照,熔盐腐蚀等急需解决的问题已成为研究的重点;在1600℃及以下成功实现ZrC,TiC,TiN等陶瓷的低温烧结,同时研究了陶瓷的组织控制和性能。

第五是对新的科学平台的研究:对大功率超导线性加速器的集成和稳定运行进行前端研究,实现ADS超导线性加速器的前端演示原型(图3)大于2毫米的大功率连续质子束安全,32千瓦嬗变燃料,100小时的运行YABO88 ,最高运行功率达到45千瓦,这是目前国际上连续束强电流实现的最高束功率和最长运行时间超导线性加速器,处于国际领先水平;国际首创的发展。颗粒流散裂靶的原理原型已经验证了颗粒流散裂靶的关键技术,测量了用于ADS系统设计的一系列关键中子学数据,并开发出了世界上第一个基于粒子流散裂目标的国际目标与inde悬而未决的知识产权。设计软件平台并建立一个用于ADS散裂目标设计的特殊数据库。

以上成就已在国际核心​​期刊上发表了许多论文;申请了190项国内专利和2项国际专利;获国家自然科学二等奖1项,国家技术发明二等奖2项,省部级6项一等奖,5项二等奖1项。项目负责人在重要的国际学术会议上作了80次特别邀请的演讲。在这项重大研究计划的支持下,我国在核能领域出现了一批具有国际标准的杰出科学家。在这一重大研究计划的实施,项目参与方2人当选为中国科学院院士,1成为了年轻和中年科技创新的领导者,美国国家科学基金6获得资金杰出青年有6名学者从优秀青年科学基金获得资助。总共对122名博士生,27名硕士生和12名博士后进行了培训嬗变燃料,以为我国的核能产业提供大量人才,并支持我国的核能的可持续发展。

评价专家组认为,这项重大研究计划的顺利实施,大大提高了我国在先进核裂变领域的核燃料扩散和trans变领域的研究水平,实现了从跟踪到并行的跨越式发展。成为世界领导者。综合评价专家组讨论表决后,主要研究计划已完全完成设定的任务,达到了预定的科学目标,评价结论良好。

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