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最近，一個沒有散熱塔，沒有高聳煙囪，核反應(yīng)堆堆芯只有高壓鍋大小的微堆（全稱微型中子源反應(yīng)堆），成為熱門話題。

據(jù)澎湃新聞4月10日報道，3月底，在圓滿完成低濃化改造后，微堆首次實現(xiàn)滿功率運行。于是，世界目光聚焦微堆誕生地——位于北京西郊的中國原子能科學(xué)研究院（以下簡稱原子能院）。

這一重要進展被寫入《中美核安全合作聯(lián)合聲明》。

中國首座微型中子源反應(yīng)堆低濃化改造圓滿完成后首次實現(xiàn)滿功率運行

國防科工局局長、國家原子能機構(gòu)主任許達哲評價，微堆低濃化改造，是降低高濃鈾流失風(fēng)險、提升核安保水平的有力舉措。

但其實微堆離我們的生活并不遠。

“從1984年至今，我們利用微堆分析的樣品多種多樣，上至天文、下至地理，涉及地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)、生命科學(xué)等眾多學(xué)科?！痹幽茉何⒍咽抑魅卫盍x國說，分析結(jié)果為不少研究提供了科學(xué)依據(jù)。

揭開百年謎案，把脈蒼生健康

原子能院的原型微堆的每一根燃料元件的直徑僅有5毫米，換言之只有約5張紙的厚度，每兩根元件間隙只有5.48毫米，這些燃料元件被放置在實驗用的“鳥籠架”內(nèi)?！傍B籠架”是直徑240毫米、高270毫米的狹小空間，也就是該堆的堆芯。

在業(yè)內(nèi)，微堆也被稱“傻瓜堆”，因為它類似一個實驗儀器，操作簡單，但用途不少，能進行中子活化分析、核儀器探頭的考驗、教學(xué)及培訓(xùn)、少量同位素生產(chǎn)等。

2008年，“長相”精致的微堆展示大“威力”，它與央視、清西陵及北京市法醫(yī)檢驗鑒定中心等共同揭開了困擾史學(xué)界的百年謎案——清光緒帝之死因。

該專題研究由光緒帝遺物發(fā)辮入手，歷時五年，利用微堆中子活化分析技術(shù)測試了發(fā)辮中砷的含量，并結(jié)合其他技術(shù)手段，經(jīng)科學(xué)研究分析測算表明光緒的頭發(fā)截段和衣物上含有劇毒砒霜，而其腐敗尸體僅沾染在部分衣物和頭發(fā)上的砒霜總量就已高達約201毫克。

光緒死因的確證，被認為是運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和偵察思維解決歷史疑難問題的成功嘗試，開辟了學(xué)術(shù)文化研究的新路徑。

因為具有小型化、易操作、功率低、固有安全性好等優(yōu)點，在大中城市人口稠密的大學(xué)和研究機構(gòu)內(nèi)，不乏微堆身影。

在改革開放前沿深圳，原子能院幫助深圳大學(xué)設(shè)計建造的微堆已安全運行28年，這也是目前我國尚在運行的唯一商用微堆。與原子能院的原型微堆相比，二者的差別是堆芯尺寸、燃料元件尺寸。

深圳微堆建成后，利用中子活化法填補了深圳微量元素質(zhì)檢方面的某些空白。

當(dāng)時，隨著珠三角現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，大量人工合成有機化合物被引入到自然環(huán)境中，包括一系列有機鹵素污染物，這些鹵素污染物有致癌、致畸、致突變的風(fēng)險。借助微堆，深圳較早就對本市的大氣和土壤環(huán)境進行檢測，實時掌握深圳大氣和土壤中的污染程度，并及時采取措施。

因為不會對樣品產(chǎn)生破壞，原子能院曾協(xié)助有關(guān)單位，對膳食中的元素含量進行過多次調(diào)查研究及衛(wèi)生學(xué)評價。

多年前，原子能院高級工程師王珂就和團隊分析測定了我國南北方78例正常成年人甲狀腺含量，發(fā)現(xiàn)有地區(qū)差異，女性略高于男性，這為評價碘對人體的健康影響提供了背景材料。

“微堆低濃化后應(yīng)用更為廣泛，比如可應(yīng)用到與百姓關(guān)系更加密切的治療癌癥的醫(yī)療裝置中?！敝袊こ淘涸菏恐苡烂绱祟A(yù)測微堆前景。

自主研發(fā)，自主改造

“我國目前是世界上唯一完全掌握微堆研究建造技術(shù)的國家?！崩盍x國告訴記者，我國的微堆研究建造可追溯到上世紀70年代末、80年代初。經(jīng)過多種物理設(shè)計方案的理論計算和零功率實驗驗證，1984年3月，原子能院自主開發(fā)設(shè)計建造的我國第一座微堆順利建成并投入滿功率運行。

1985年，原子能院開始進行商用微堆的定型設(shè)計，主要供大學(xué)、科研單位等進行教學(xué)、活化分析、培訓(xùn)等。

“過去，我們微堆使用武器級的高濃鈾作為燃料。燃料棒一旦流失，就可能造成核材料擴散的威脅?！崩盍x國解釋，由于所用燃料的特殊性，微堆在推廣中一直受到限制。

運輸中的低濃鈾 資料圖

受國際大環(huán)境等多因素影響，國際原子能機構(gòu)（IAEA）多次提出，希望微堆燃料實施低濃鈾轉(zhuǎn)化。

微堆低濃化轉(zhuǎn)化即以低濃鈾燃料替代原有的高濃鈾燃料，轉(zhuǎn)化后還需利用原有筒體裝料運行。

“最難的是堆芯設(shè)計?！崩盍x國說，“由于低濃鈾堆芯的燃料芯體和包殼材料與之前的不同，其熱工、物理性能等也均有較大不同，須重新進行物理、熱工和結(jié)構(gòu)設(shè)計，且只能在原有小尺寸的堆芯空間內(nèi)做出合理調(diào)整，設(shè)計難度大大增加?！?

經(jīng)過5年攻關(guān)，原子能院成功地將微堆中的核燃料富集度從90%降至12.5%，并實現(xiàn)滿功率運行。

中核集團董事長孫勤認為，首座微堆低濃化后首次滿功率運行意味著原子能院已完全掌握了微堆低濃化的全套技術(shù)。