第一节反应堆和加速器

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第一节反应堆和加速器


	一、核反应堆技术研究性重水反应堆　1956年，苏联援建的以重水作为慢化剂和冷却剂的中国第一座试验性重水反应堆在房山坨里兴建。6月13日，反应堆达到临界，最大热功率为10000千瓦。6月30日，反应堆正式运转。该反应堆主要是进行中子物理试验、材料辐照试验和其他科学研究，并生产放射性同位素。 1959年2月，中科院原子能所在朱光亚领导下,自行设计、制造和安装了中国第一座轻水零功率装置，并进行了试验，为掌握研究性反应堆物理实验技术跨出了第一步。此后，开展了以改进堆的性能、扩大堆的用途、提高经济性为中心的技术改进。1960年，实现了在不停堆情况下远距离、半自动化操作和连续生产。1967年，用先进的离子交换法取代蒸馏法，使核燃料得到了充分利用。 1978年至1983年，中科院原子能所结合1958年建成的试验性重水堆的改建，开展了低浓铀重水栅格物理特性的理论和实验研究；配合北京核工程研究设计院重水堆核电站研究设计工作，开展了高浓铀重水物理特性研究。1980年6月27日，该所改建的反应堆达到临界。1981年11月6日，改建后的反应堆功率提升到15000千瓦，最大功率提高了50％，最大热中子通量密度提高了一倍多，活性区可利用的实验管道增加了2．6倍，而所投资金仅相当于新建一座同样反应堆的十分之一。1983年，该所在改建后的研究性重水堆内，建立了一条高温高压考验回路，从1984年底开始对秦山核电厂的燃料元件进行考验和检验。潜艇核动力与陆上模式堆　1958年，中科院原子能所开始了潜艇核动力的研究。翌年组建了中国第一个反应堆热工水力实验室，并陆续建立起十多个高温高压水回路等实验装置，为潜艇核动力堆做了临界热流密度、元件盒内流速分布及若干部件的阻力等试验，为解决设计中的一些关键技术提供了依据。1960年6月，提出了“潜艇核动力方案设计(草案)”。1961年后，该所开展了材料试验堆、元件考验堆、生产堆的物理理论计算工作，并建造了几个零功率装置，对计算结果进行了实验验证。同时，中科院计算技术研究所完成了压水堆有效增殖因子计算、动力堆燃耗计算；与有关单位合作，为中国自行设计建造潜艇核动力反应堆、高通量实验反应堆及秦山核电厂反应堆开发出计算程序，并在零功率装置上进行了实验验证。1965年，清华大学核能技术研究所建立了热工水力试验装置。 1959年，北京有金属研究院为中国自行设计建造的潜艇核动力反应堆提供Zr-2合金包套材料，并在宝鸡有金属加工厂建立了生产线；提供了核能级的金属铍及氧化铍材料，在宁夏有金属冶炼厂投产；提供了银铟镉控制棒材及铪棒等控制材料等。 1970年4月至7月，中科院原子能所等完成核潜艇陆上模式堆的安装试车，并达到满功率。工程试验堆　1958年至1965年4月，中科院原子能所以苏联ИPT-1000物理试验堆为原型建成了游泳池式研究试验堆，并提升至额定功率。1967年8月，该堆的热功率由1000瓦提高到3500瓦，改进了堆的物理性能，扩大了堆的物理用途，且为以后设计高通量工程试验堆积累了经验。 1968年，北京反应堆工程技术研究所开始研究高通量工程试验堆。1981年5月4日，该堆建成，功率为12．5万千瓦，实现了高功率运行。石墨轻水生产堆　1958年，苏联对援助中国的第一座石墨轻水生产堆进行了初步设计。1960年8月，在苏联专家撤走、停止了一切技术资料和设备材料供应的情况下，二机部设计院（后改为北京核工程研究设计院）与中科院原子能所等单位通力合作，研制了石墨轻水生产堆的核心部件和主要制造工艺，并进行了理论研究、大量计算和试验，1966年10月29日19时，中国第一次用自己工厂生产的铀元件，在自己建造的反应堆内实现了链式核裂变反应。1966年12月31日，反应堆功率首次达到额定值的0．5％,随后逐步提升到运行功率。1975年上半年，反应堆首次达到设计的额定生产能力；下半年反应堆开始连续超过设计额定值的运行。 1981，北京核工程研究设计院承担了将生产堆改造成产钚、发电两用堆的技术开发工作，先后完成提高回路热工参数与利用生产堆余热发电的可行性研究。1983年，开始进行余热发电工程的初步设计和施工设计。屏蔽试验反应堆　1958年，清华大学开始设计屏蔽试验反应堆。1964年9月27日，临界启动成功。该反应堆为游泳池式轻水堆，功率2000千瓦。同年，还建成了零功率反应堆。1975年，该校在屏蔽试验反应堆水池中添置了功率为2800千瓦的2号堆芯。 1964年至1984年，清华大学相继在屏蔽试验反应堆上进行了核潜艇动力堆屏蔽材料性能试验、生物辐照试验、中子活化分析研究和生产、中子照相研究和应用、核径迹蚀刻膜的研究和生产、电子元器件抗辐射加固试验。二、核能的开发应用 1974年至1982年，清华大学核能技术研究所先后进行了高温气冷堆技术研究、高温气冷堆工艺供热的可行性研究。该校王大中提出一种带有中心石墨球区模块式高温堆的新概念。这一新型高温堆设计在保持模块式高温堆优良固有安全特性前提下，可使功率提高一倍以上，并获得联邦德国、美国、日本等的设计发明专利。1986年至1990年，该所完成了燃料元件研制、球床流动、氦回路热工、核燃料后处理等研究，并与联邦德国合作，完成了10兆瓦高温气冷堆的初步设计。 1989年，清华大学核能技术研究所建成了5兆瓦低温核供热试验反应堆，并进行了热电联供、核能低温制冷等综合利用试验。三、粒子加速器低能加速器　1950年11月，赵忠尧回国时在美国购置了建造质子静电加速器和进行核物理实验所需的一批器材。中科院近代物理所以此为基础，于1957年研制成功中国第一台质子静电加速器，其束流能量达2兆伏(稳定在180万伏)，流强为几个微安。该加速器的建成，是中国实验物理和加速器技术发展的一个里程碑。 1958年10月1日，中科院原子能所建成氘核能量为12．5兆电子伏特回旋加速器并投入运行。1962年，该所建成国内第一台能量为2．5兆电子伏的电子直线加速器并投入运行。1969年，该所将原来固定能量的У-120型回旋加速器改为可变能量加速器,使氘核能量在3兆～14兆电子伏范围内连续可变，用于核数据测量。 1978年，中科院原子能所从美国引进HI-13型串列静电加速器，加速能量从氢离子26兆电子伏/A到硅离子4．3兆电子伏/A，1986年投入运行。中、高能加速器　50年代，在王淦昌等主持下，中科院原子能所进行了能量为1千兆电子伏的中能加速器的理论研究和物理设计。60年代，着手进行高能加速器的理论设计。 1984年至1988年，中科院高能所建成正负电子对撞机，其单束能量2．8千兆电子伏，有效能量5．6千兆电子伏。