科技突破！我国成功掌握“次临界刻棒技术”，核电站安全高效新纪元开启，应用前景无限广阔！

据中核集团官微2024年4月16日报道：中核集团海南核电与核动力院联合研发的“次临界刻棒技术”国内首次工程应用圆满完成。

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反应堆控制棒是核反应堆安全与运行的瓶颈和保障，其控制能力的验证至关重要。传统的启动物理试验需要在临界状态下开展，却同时伴随着非计划停堆和机组大修风险，为此两大国防科技重器走到了一起，强强联合研发新技术，此次工程尝试的成功，拉开了新技术新起点的序幕。

核反应堆像一台高速运转的列车，控制刻棒则是控制这台列车速度的“刹车”，对其稳定运行具有至关重要的作用。但是，要验证这个“刹车”的安全可靠，却是个相当棘手的技术难题。为将反应堆设备更新换代，必然要对反应堆所用的控制棒进行定期更换，这就涉及到控制棒控制能力的验证。

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只有精确校准“刹车”，才能保证反应堆在运行过程中不出现超速和其他意外事故，而科学验证控制棒的刹车能力，又是一个十分复杂的科学技术问题。为此，我国一直采用的是“启动物理试验”方法，即每次反应堆更换控制棒后，在临界状态下进行物理试验验证。所谓临界状态就是反应堆中等效反应性最大化的状态，相当于火车正行驶时验证“刹车”。

[图2.jpg|核反应堆临界状态]

这种验证方法的风险其实是很大的，因为反应堆是一个极为复杂的设备，试验所需的条件和环境都非常苛刻，一旦有了意外，很有可能就会导致反应堆的非计划停堆。这就相当于是在行驶的列车上突然紧急拉停，无疑会对列车及周围环境造成一定程度的危险。

次临界刻棒技术:科学验证“刹车”能力新方法

次临界状态法，顾名思义，就是在反应堆处于停堆状态之下进行的验证方法。这一方法的本质就是通过对反应堆内部空间的精确模拟，并对控制棒的功能进行验证，实现了在不启动核反应的前提下进行准确可靠的刻棒性能验证。

[图3.jpg|海南核电 核燃料厂房]

自2014年开始，中核集团海南核电与核动力院便开始联合攻关，为我国核工业发展带来新科技技术和动力。

技术难题：

联合攻关的项目中，最大的难点就是如何在反应堆临界状态下，进行受控的刻棒验证试验。海南核电所使用的反应堆为自研的ACPR1000，与其他国内其他自稳控棒技术不同，自稳控棒技术将中子采集体放置在控棒的尖端位置，此刻棒则是放在堆芯中的特定位置，技术难点在于中子采集体将如何构成不利于实验的因素，压制电子区域，改变次临界出现的系统特性。

[图4.jpg|核电厂换料操作]

中核集团海南核电与核动力院攻关团队利用其专业知识储备，采用科学的方法，在形状、尺寸、材料、布置等方面做了很多相关研究，最终攻克了反应堆临界状态下控制棒的功能验证方法。

研究方面：

联合攻关的项目的工作重点与任务分工都非常清晰，但是仍然面临着很多科学技术难题。出于技术考核、安全考虑等原因，无法直接在已经运行的反应堆中进行相关试验，考验着攻关团队的理论水准与实验能力。

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为了解决这一难题，攻关团队从核数据的开发计算，到试验方案的制定，再到试验测试的有效对比等一系列工作都进行了系统合理的规划。他们发展出一种可以有效验证次临界刻棒技术的新型堆芯物理模型，具有更高的运用价值与科学性，也通过严谨规范的现场试验，从中验证了刻棒技术的安全可行性。

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在海南核电自稳控刻棒方面，可以看到是为了继续保持世界领先的地位，攻关团队克服了困难，制定了“研发+实验+理论提升”的科学路线，最终自行研究成功ACPR1000自稳控刻棒技术。

试验验证：

海南核电在做好实验前的准备工作上，也是非常慎重与认真，例如，他们从技术规程的研究，到现场环境的模拟，从数据的采集，到模拟试验测试，无不充分展现出团队成员们严谨、细致、负责任的科学精神与工作态度。

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海南核电提出的次临界控刻棒验证试验，在早年便有很多理论基础与探讨，但要想从理论走向实践，团队需要攻克的技术难题很多，这个项目是值得肯定，也是值得关注的，可以为我国核电事业和技术做出实质性的贡献。

经过多年的科研攻关，我国核工业已经从外国制高点走向自主研发，但是核技术并不是一个独立的生态系统，核工业需要得到政策、资金、制度等各个方面的支持，但是这并不妨碍我们从技术和品质上去改进与提升，次临界刻棒技术的成功应用，标志着我国核电技术走向了一个更加成熟的阶段，对中子场的测量技术，对我国核电工业的发展，都是一个重大的突破。

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核工业与核技术都属于高难度、高安全性、高技术性的行业，所以我们不能靠“看”来“学”，还要靠“用”来“学”。此次成功的应用，为以后的研究提供了新的方向和平台。通过基本原理和试验验证，可以促使我国核电技术的国产化和创新，推动我国在核电技术上迈向国际一流地位。

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从此次的成功应用来看，次临界刻棒技术不仅仅是一种新的启动物理试验方法，它更能够为国防科技发展提供更多创新路径和技术方案。随着科技不断发展，我们相信我国核工业和核技术必然迎来更好的未来。

我国核工业起步于上世纪六十年代，虽然在早年我国核电技术受制于人，但是我国核电工作者始终秉持“空白纸上书写中国故事”的科学精神，在吸收借鉴西方先进技术的前提下，不断探索和创新。

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到了21世纪，科技进步迅猛，我国核工业更是在多方面获得了突破和进步。我国核电厂数量55座居世界第三。我国自主研发的Hualong-1核电技术也被国际认证协会认定为“能符合全球核电安全最高标准的三代核电技术之一”。

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次临界刻棒技术的成功研发和工程应用，证明我国科技工作者们的实力和毅力，也印证了我国核工业的自主研发能力。我国核工程技术的快速发展，也让我国成为了世界核电第一大国，必将在全球核电领域继续发光发热。

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从我国“跟跑”到“并跑”，再到“领跑”，核工业的发展历程也是我国科技发展的缩影。在新时代科技创新的浪潮中，我国核工业必将迎来更加辉煌的明天！

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