中国实验快堆工程

该实验堆热功率65MW，试验发电功率20MW，共分15个子项、219个系统。1995年底由有关部门批准立项，自1998年10月开始负挖，2000年5月30日浇灌第一罐混凝土，2000年7月18日，国家主席江泽民与俄罗斯总统普京出席《中俄两国政府关于在中国建造和运行快中子实验堆的合作协议》的签字仪式，将中俄两国的快堆技术合作推到国家一级的新高度。2002年8月核岛主厂房封顶，2005年8月11日堆容器首批大型部件吊入反应堆大厅安装。

2010年7月21日上午9时50分，由中国原子能科学研究院自主研发的中国第一座快中子反应堆——中国实验快堆（CEFR）达到首次临界。这是我国核电领域的重大自主创新成果，意味着我国第四代先进核能系统技术实现了重大突破。由此，我国成为世界上少数几个掌握快堆技术的国家之一。

2011年7月21日上午10时，中核集团公司总经理孙勤宣布“中国实验快堆成功实现首次并网发电”，现场顿时掌声雷动，共同庆祝我国首座快堆成功实现并网发电。中国核能行业协会理事长、快堆研究中心学术委员会副主任张华祝，国防科工局系统二司司长王敏正，科技部高新技术发展及产业化司副司长张志宏，国务院国有资产管理委员会规划发展局副局长刘玉岐，国家核安全局副巡视员鞠丽，中核集团公司副总经理杨长利、总工程师雷增光、副总工程师田佳树以及国家外国专家局、财政部、国家能源局、福建省核电办公室、北京市电力公司、北京电力建设公司、房山供电公司和原子能院的领导共同见证了这一激动人心的时刻。

2012年11月，国家863计划重大项目——中国实验快堆工程近日顺利通过科技部组织的专家验收。专家认为，实验快堆的建成，标志着我国核能发展“压水堆——快堆——聚变堆”三步走发展战略中的关键第二步取得重大突破，也标志着我国在四代核电技术研发方面进入国际先进行列。

快堆具有铀资源利用率高、嬗变核废料和安全性高的特点，是世界上第四代先进核能系统的首选堆型，代表了第四代核能系统的发展方向。中国实验快堆热设计功率65兆瓦，电功率20兆瓦，是世界上为数不多的大功率、具备发电功能的实验快堆，其主要系统设置和参数选择与大型快堆电站相同。

工程总建筑面积43500平方米，包括核岛厂房，核岛专用厂房，汽轮发电机厂房（包括连廊），其中核岛厂房建筑面积36000平方米,地下一层，地上十层，东西长64米，南北宽79.65米，3米厚的筏板坐落于砂卵石层上，筏板底标高为-7.7米，反应堆大厅顶盖采用圆形砼拱顶，顶标高为57米。整个厂房均为现浇砼结构，其筏板砼总量14600平方米，钢筋2800吨。围绕建设中国实验快堆的目标，中国原子能科学研究院在"七五"、"八五"开展了多项课题研究，并于"八五"开始工程设计。由于这是国内首次自主研究、设计、建造和管理，与国内在建的核电工程相比，技术更复杂，管理难度更大。

在试验快堆建设过程中，以钠为冷却剂，首次将非能动余热导出系统应用于快堆，这在国际上也是首次。该系统的设计原理是依靠自然对流和自然循环导出余热，不用阀门和泵，除打开空气冷却器风门为主动动作外，其余全部采用非能动原理。该系统可以保证在全厂断电、地震和失水三种最严重的事故状态下，将堆芯余热导，从而保证反应堆的安全。 2100433B

中国实验快堆工程部是以我国快堆技术发展为研究方向的院直属单位。它的前身是1987年原国家科委批准成立的先进核反应堆主题办公室和快中子堆专题办公室。现有职工300余人，其中，研究员及研究员级高级工程师40余人，副高级职称人员近60人，中级职称人员140余人。现任所长杨红义，总工程师周培德。

快堆工程部的组织机构由工程管理部门、研究设计部门和运行科研部门三部分组成。工程管理部门包括：计划合同部、建造部、供应部、质保部、综合部、财务部、设管部和调试办公室；研究设计部门包括：理论室、结构室、回路室、自控室和钠工艺室；运行科研部门包括运行研究部。

自1987年快堆项目列入“863”计划以来，获省部级以上科技成果奖36项，获各种荣誉称号50余人次。快堆项目的主要研究手段包括：CEFR堆、30多台套实验台架、较为完整配套的快堆设计、分析软件等。

快堆工程部所从事的研究工作包括：上世纪60年代中期开始的基础技术研究，建成14台套实验装置和钠回路，初步掌握了堆中子学、热工水力、钠工艺技术、结构材料等基础研究工作。

1987年，快堆项目纳入国家“863”计划，核工业部拨专款为快堆技术发展建设了约18000平方米的快堆研究实验设施，包括综合实验楼、钠工艺、热工和安全、部件考验和零功率实验楼等实验设施。在“863”计划中安排有9大课题61个子课题，建成约20台套实验装置和钠回路，开发了设计计算程序，为CEFR工程设计提供了技术基础。1992年，完成概念设计。1995年，委托俄罗斯完成部分系统的技术设计。1997年，完成初步设计。2005年，完成施工设计。1995年12月，CEFR工程立项后，相继完成了厂址四通一平等一系列前期准备工作，于2000年5月开工建设。2008年12月，中国实验快堆完成全部安装转入综合调试，并计划于2009年实现首次临界，2010年实现并网发电。

建成后的中国实验快堆，将成为我国快堆技术研发的平台，在国家快堆技术研究、快堆核电站研发和快堆国际合作中发挥重要作用。2009年10月，国家能源局已批复在原子能院建立“快堆工程研发中心”。　

其发展战略是：成为国家核能发展战略研究咨询中心、中国示范快堆电站建设的技术支持中心、中国核电装备制造技术研发基地以及国家先进燃料循环体系的技术研发中心。

国家能源快堆工程研发（实验）中心总体上是由中国实验快堆、中心办公综合楼、钠工艺实验楼、快堆热工水力实验楼、燃料组件实验楼以及快堆关键设备实验楼等组成的设施功能完备、综合能力强大的快堆技术研发基地。

国家能源快堆工程研发（实验）中心的主要任务是逐步建成快堆先进核能系统技术平台，开展快堆基础技术、工程和应用技术、快堆先进核能系统技术的研发。其主要研究方向是：在坚持自主创新的同时，加强国际合作，尽快掌握大型商用快堆电站设计建造技术，缩小我国与快堆技术先进国家的差距；以中国实验快堆为平台，培养快堆人才队伍，积累运行和维护经验；加强基础研究，重点解决软件、标准法规、设备国产化等技术。围绕上述研发工作推动全面掌握拥有自主知识产权的快堆核心技术进程，促进国家快堆产业化发展。

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在国际上核燃料这个工业里面，我国是极少数几个能够形成核燃料循环的国家之一，因此来说对整个在技术水平科技水平我国将既有话语权，甚至还能起到一定的引导作用。此前法国、英国、俄罗斯、日本、印度等国掌握动力堆乏燃料后处理技术，我国进而成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。1986年863计划实施，开始“快中子增殖堆”课题预研

1995年12月中国实验快堆工程立项

1997年8月中国实验快堆被列为863计划重大项目

2000年5月核岛浇灌第一罐混凝土

2002年8月核岛厂房封顶

2005年8月堆本体安装开始

2007年6月堆内构件安装完成

2007年7月主控室交调

2007年12月完成模拟组件安装

2008年12月全厂安装完成，综合冷调开始

2009年3月堆本体气密性试验完成

2009年4月冷态调试结束，热态调试开始

2009年8月热态调试结束，具备首次装料条件

2010年6月首次装料

2010年7月首次临界

我国科学家近日在核研究上取得了重大技术突破，实现了核动力堆中燃烧后的核燃料铀钚材料回收，而如果能够将钚材料在动力堆上实现循环利用，意味着在我国现有核电规模下，我国已经探明的铀资源从大约只能使用50到70年变成了足够用上3000年。

这项技术的专业名称叫“动力堆乏燃料后处理技术”，专家介绍称核电站发电是通过核燃料在核反应堆中发生裂变反应放出能量，和火力发电站要不断加煤一样，当核燃料维持不了一定的功率的时候也需要更换，这些被换下来的核燃料组件就叫做乏燃料，通俗的说，乏燃料类似于火力发电站中的“煤渣”，但是它又绝对不是煤渣，而是大宝贝，因为当年世界的核电技术下核燃料都只燃烧了3%到4%左右，就维持不了额定功率了，而这些核燃料在燃烧过程中还会产生新的核燃料。

这个时候就需要把核燃料进行后处理，也就是通过一些列的化学过程，把核电站没有燃烧完的核燃料和新产生的核燃料提取出来，再把这个燃料制成核电站发点所需要的燃料元件。循环利用的原理听起来简单操作却异常艰难，如何对这些有极强核辐射对人体有致命伤害的元器件进行剪切、分离、提取、提纯等等，每一步都是难题，我国科学家经过24年的钻研反复试验终于突破了全套技术体系。完全是靠咱们国家自己自主设计、自主建造、自主调试、自主研发的设施，最后一次试验制备出了合格的铀产品和钚产品，所以说它是成功了。

中微子共有三种，是组成物质世界的十二种最基本粒子中性质最为特殊，被了解得最少的。它不带电荷，几乎不与物质相互作用。长期以来，人们认为中微子没有质量，而且跟DNA只有右旋一样，只存在左旋中微子，从而导致了微观世界的左右不对称。

最近的物理研究表明中微子具有微小的质量。1998年，日本的超级神岗实验（Super Kamiokande）以确凿的证据发现中微子存在振荡现象，即一种中微子在飞行中可以变成另一种中微子，使几十年来令人困惑不解的太阳中微子失踪之迷和大气中微子反常现象得到了合理的解释。中微子发生振荡的前提条件就是质量不为零和中微子之间存在混合。2001年，加拿大的SNO实验通过巧妙的设计，证实丢失的太阳中微子变成了其它种类的中微子，而三种中微子的总数并没有减少。同样的结果在KamLAND（反应堆）、K2K（加速器）这类人造中微子源的实验中也被证实。Super-K实验与Homestake太阳中微子实验于2002年获得了诺贝尔奖。

中微子振荡的原因是三种中微子的质量本征态与弱作用本征态之间存在混合。中微子的产生和探测都是通过弱相互作用，而传播则由质量本征态决定。由于存在混合，产生时的弱作用本征态不是质量本征态，而是三种质量本征态的叠加。三种质量本征态按不同的物质波频率传播，因此在不同的距离上观察中微子，会呈现出不同的弱作用本征态成分。当用弱作用去探测中微子时，就会看到不同的中微子。

中微子振荡示意图。一个电子中微子具有三种质量本征态成份，传播一段距离后变成电子中微子，缪中微子，陶中微子的叠加。

中微子的混合规律由六个参数决定（另外还有两个与振荡无关的相位角），包括三个混合角q_12、q_23、q₁₃，两个质量平方差Dm_21、Dm₃₂，以及一个电荷宇称相位角d_CP。通过大气中微子振荡测得了q₂₃与|Dm₃₂|，通过太阳中微子振荡测得了q₁₂与Dm₂₁。在混合矩阵中，只有下面的两个参数还没有被测量到：最小的混合角q₁₃、CP破缺的相位角d_CP。测得的q₁₃的实验上限是：sin2q₁₃<0.17 （在Dm₃₁ = 2.5×10eV下），由法国的Chooz反应堆中微子实验给出。

q₁₃的数值大小决定了未来中微子物理的发展方向。在轻子部分，所有CP破缺的物理效应都含有因子q₁₃， 故q₁₃的大小调控着CP对称性的破坏程度。如果它是如人们所预计的sin2q₁₃等于1%～3%的话，则中微子的电荷宇称（CP）相角可以通过长基线中微子实验来测量，宇宙中物质与反物质的不对称现象可能得以解释。如果它太小，则中微子的CP相角无法测量，用中微子来解释物质与反物质不对称的理论便无法证实。q₁₃接近于零也预示着新物理或一种新的对称性的存在。因此不论是测得q₁₃，或证明它极小（小于0.01），对宇宙起源、粒子物理大统一理论、以及未来中微子物理的发展方向等均有极为重要的意义。

q₁₃可以通过反应堆中微子实验或长基线加速器中微子实验来测量。在长基线中微子实验中，中微子振荡几率跟q_13、CP相角、物质效应、以及Dm₃₂的符号有关，仅由一个观测量实际上无法同时确定它们的大小。而反应堆中微子振荡只跟q₁₃相关，可以干净地确定它的大小，实验的周期与造价也远小于长基线中微子实验。从Reines和Cowan第一次发现中微子到第一次在KamLAND观测到反应堆中微子振荡，在这50多年历史中，反应堆中微子实验一直扮演着重要角色。特别是最近的Palo Verde、CHOOZ、以及KamLAND几个实验的成功，给未来的反应堆中微子实验提供了很好的技术基础，使q₁₃的精确测量成为可能。

反应堆中微子振荡几率与离反应堆距离的关系。图中列出了过去重要的反应堆实验，以及大亚湾中微子实验中近探测器与远探测器所在的位置（红三角形）。