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项目成果
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项目成果

  

1、先进核能物理与安全理论研究项目
       先进核能物理与安全理论研究是革新型核能系统理论创新的关键。核能安全技术研究所在中科院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”、国际科技合作计划“国际热核聚变实验堆(ITER)”和国家核安全科技创新计划等重大项目的牵引支持下,面向国家核能发展战略需求,针对先进核能物理与安全的基础科学与技术问题开展体系化研究,取得了具有世界领先水平的原创性科技成果,先后获国家自然科学二等奖、国家能源科技进步一等奖、中国核能行业协会科学技术一等奖、安徽省科学技术一等奖、中国自动化学会科学技术进步一等奖等十余项科技奖励。
      主要开展中子输运、能量提取、材料抗辐照等物理理论研究,安全原理、安全设计、安全评价等安全理论研究,已处于国际领先水平。
 · 针对核能发展面临的普遍问题,提出了核能安全“四项革新”的学术思想,揭示了目前热核反应堆存在的关键安全问题,提出了适用于未来核能系统的革新安全理论,发表国际热核反应堆安全领域首篇nature系列期刊论文。
 · 基于创新发展的多过程直接耦合的中子输运理论及方法体系研发的超级蒙卡核模拟软件系统SuperMC通过经合组织OECD等国际认证,已在50多个国家、30余项国际重大核工程项目中获得规模化应用。
 · 研发了中国首个应用于核电站在线运行的国产核安全分析与风险监测软件RiskA,已在核电站稳定运行近六年,为核电站的安全经济稳定运行提供了重要支持。
 · 核能信息化科研协同平台CROSS被ITER国际合作组织引入使用,负责人被评选为“全国优秀首席信息官”。
 · 研发的虚拟核电站Virtual4DS可以实现数字社会环境下的核电站全范围、全周期运行安全仿真和应急决策,基于该平台首次开展了内陆核电大时空核应急全过程模拟。
 · 核信息学与虚拟核电站相关成果被评选为“中科院信息化十大优秀案例”,并连续两届入选《中国科研信息化蓝皮书》。

 

nature energy封面和论文首页

 

超级蒙卡核模拟软件系统SuperMC系统架构图

2、裂变铅基反应堆工程研究项目
      铅基反应堆采用铅基合金(铅或铅合金)材料作为冷却剂,具备中子安全性好、热工安全性好和化学安全性好等显著优势,是一种能够实现能量生产、核废料嬗变、核燃料增殖等多种应用和可持续发展的先进核能系统。根据政府间国际组织“第四代核能系统国际论坛”(GIF)2014年发布的技术路线图蓝皮书,铅基反应堆有望成为首个实现工业示范和商业应用的第四代核能系统。铅基反应堆也被选为中国科学院战略性先导科技专项“未来先进核裂变能—ADS嬗变系统”及国家十二五重大科技基础设施建设项目“加速器驱动嬗变研究装置”的反应堆系统。
      中科院核安全所?FDS团队在中科院战略性先导科技专项、国家重大科技基础设施专项等国家重大项目的支持下,主持中国铅基反应堆“麒麟号”CLEAR(China LEAd-based Reactor )的研发工作,已积累了20余年的研发经验,在反应堆设计、关键技术研发方面取得了重大突破,具备了铅基反应堆工程实施技术基础。
 · 创造性设计了具有临界/次临界双模式运行能力的创新型铅基研究实验堆CLEAR-I方案设计,并入选IAEA和GIF 组织官方技术报告;
 · 建成国际最大液态金属技术综合试验平台,研发工程实验堆、物理实验堆、数字仿真堆等三座集成试验装置,正开展关键设备与技术集成验证;
 · 突破了冷却剂氧测控、燃料组件、结构材料等核心技术,被10余名领域权威院士组成的权威专家组鉴定为“达到国际领先水平”,成功研制液态重金属换热器、驱动泵、换料机构、控制棒驱动机构等关键设备。

 

3、聚变核技术及材料研究项目
      聚变能是解决人类能源问题的根本途径之一。核技术是聚变能走向应用的必由之路。核安全所在国家磁约束核聚变能发展研究专项和ITER国际合作项目等支持下,在聚变中子源技术、抗辐照低活化结构钢、包层与冷却剂技术等方面取得了突破性进展,并创造性提出一系列聚变堆和聚变裂变混合堆新概念。
      自主设计并研发了强流氘氚聚变中子源HINEG,其第I阶段已产生源强高达6.4×1012n/s的氘氚核聚变中子,并实现连续稳定运行,聚变中子源源强在运国际第一,综合性能指标达国际领先水平;第II阶段设计中子源强达1015-16n/s,已完成可行性论证,正在开展设计及部件研制;第III阶段设计为源强达>1018n/s的高通量大体积中子源。HINEG作为中子物理创新实验与革新型核能系统研发验证的重要实验平台,对先进核能及核技术应用研发具有重要意义。
      成功研发了具有自主知识产权的中国抗辐照低活化结构钢CLAM(China Low Activation Martensitic),已实现6.4吨工业规模制造,其抗辐照、耐腐蚀和高温力学性能处于国际同类产品领先水平,已成为国际三大低活化钢之一,是中国ITER-TBM首选结构材料。目前已成功掌握DFLL-TBM 模块的加工集成技术,并制备出1/3尺寸TBM缩比模块。
      成功研制了世界首座多功能液态铅锂综合实验平台,形成DRAGON系列液态铅锂实验回路,指标和功能处于世界领先水平,为聚变堆包层关键技术研究提供重要验证平台。
      核安全所提出的聚变驱动乏燃料焚烧堆FDS-SFB,大大降低各种聚变驱动次临界堆应用对驱动中子源的要求,为聚变堆提前应用指明了新途径。创新性地设计了高效发电的聚变动力堆FDS-II、聚变高温制氢堆FDS-III、紧凑球型堆FDS-ST、多功能聚变工程实验堆(FDS-MFX)等系列新概念,为聚变能应用提出创新方向。相关成果有3篇入选“基本科学指标数据库ESI”十年全球Top 1%“高被引论文”,2篇入选“中国最具影响优秀国内学术论文”。

 

4、核技术应用研究项目
       FDS团队长期对精准放射治疗关键物理与技术进行研究,提出和发展了高精度5D自动建模、快速精准剂量计算、逆向多目标快速优化、智能精准定位与摆位、实时剂量反演与验证等一系列放射治疗关键核心方法,开发了自主知识产权的精准放射治疗系统麒麟刀(KylinRay)。相关研究成果在国际学术会议上作特邀报告10余次,发表论文100余篇,授权发明专利20余项,并获安徽省科学技术一等奖,培养医学物理专业硕士/博士研究生40余名。成功举办国内首届先进质子治疗技术研讨会暨高端放疗产业联盟主题沙龙,为我国先进放射治疗技术产业化发展起到重要推动作用。
      开发了自主知识产权的精准放射治疗系列产品麒麟刀(KylinRay),获得安徽省科学技术一等奖。产品包括KylinRay -IMRT/IGRT/DGRT等,为临床提供系列产品解决方案。精准放射治疗系统(KylinRay-IMRT)通过国家药监局医疗器械检测,申请产品注册证。
 · 调强精准放射治疗计划系统 KylinRay-IMRT
 · 三维人体建模、蒙特卡罗有限笔形束剂量计算、逆向多目标优化、多维多场可视化、动态多叶光栅等。
 · 图像引导精准定位跟踪系统 KylinRay-IGRT
 · X射线/红外图像引导精准放疗、呼吸门控、肿瘤定位跟踪等。
 · 剂量引导实时验证系统 KylinRay-DGRT
 · 强度反演、剂量反演、三维剂量验证。
 · 质子/重离子调强精准放射治疗计划系统 KylinRay-IMPT
 · 扫描笔束优化和单野优化、多方法耦合剂量计算。

     

 

 
 
 

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