《中国核工业》杂志
葛维维 杨金凤
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文
2016年3月26日，一个普通的休息日。中国原子能科学研究院的微堆实验大厅打破了往日的宁静，这里正紧锣密鼓地进行着一项实验——微堆低浓化后首次满功率运行。二三十位穿着白大褂的人，围绕着直径2.7米的水池，见证了安静的池水瞬间发出的幽蓝色的光，电脑屏幕上跃动的数据显示一切正常，这标志着中国第一座微堆低浓化工作圆满成功。
这一成功也是向几天后举行的第四届核安全峰会献上的一份贺礼。这次核安全峰会上习近平主席宣布，中国兑现了2014年海牙核安全峰会上的承诺，中国原子能科学研究院高浓铀微堆已经顺利完成改造，开始使用更为安全的低浓铀燃料，中国协助加纳改造其高浓铀微堆的项目也取得了积极进展。一时间，“微堆”，这个高压锅大小的反应堆声名鹊起，令人不禁对其中的来龙去脉产生了浓厚的兴趣。
溯源：从转民到低浓化
保军转民。微堆是微型中子源反应堆（MNSR）的简称。上世纪70年代末到80年代初，在核工业保军转民方针的指引下，为推广核能和核技术在国民经济中的应用，原子能院开展了小型民用核设施微堆的研究。在周永茂等一大批科学家的不懈努力之下，1984年春天，我国第一座微堆在原子能院建成投运。
与大、中型反应堆相比，微堆显著的特点就是结构简单、使用方便、运行安全、对环境污染小，不需要建筑群，没有复杂的冷却系统，没有高耸的烟囱，也不需要厚厚的安全壳。仅仅一间几十平方米的普通实验室、一个圆形水池、一个高压锅大小的反应装置、一台简单的操作设备，便构成了整个微堆。实验员可以在水池旁，通过简单的传动装置进行操作，获得实验所需数据。微堆本身具有固有安全性，中国研制的微堆与加拿大的Slow
Poke堆、美国TRIGA堆都是固有安全反应堆型。而目前，大堆中只有四代反应堆具有固有安全性。除此之外，微堆还是一个环境友好型的反应堆。实验测得，在微堆满功率运行时，厂房任何部位辐射剂量水平均低于剂量仪器的最小探测值。
商用推广。微堆的诸多优势为我国做出研究商用微堆的重大决策方向提供了条件。第一座微堆满功率运行之后，原子能院开始了其商用推广研究，仅一年后就取得成功。商用后的微堆可以建在大中城市人口稠密的大学、科研院所、医院等单位，用作实验教学培训、中子活化分析、少量短寿命放射性核素的制备、中子肿瘤治疗等。
在第一座微堆成功研发并商用的基础上，原子能院积累了大量经验，并且培养了一支微堆研究队伍。商用后的微堆也受到国内外市场用户的欢迎。从1988年开始，原子能院协助深圳大学、济南地质科学实验研究院和上海测试技术研究所建造了3座微堆。从1989年～2004年，又分别为巴基斯坦、加纳和尼日利亚等国建造了共5座商用微堆。迄今为止，中国建造的这些微堆全部安全运行，得到各用户的称赞和高度评价。
开始低浓化。在商用取得良好前景的同时，微堆使用90%高浓铀燃料的特点为其推广带来了风险和阻碍。一旦微堆中的燃料棒流失，就可能造成核材料扩散的威胁。随着国际形势的发展要求，高浓铀在国外的使用备受关注，“国际原子能机构（IAEA）多次提出，希望微堆燃料实施低浓铀转化。”原子能院反应堆工程技术研究部主任杨红义介绍说。
为了符合核不扩散的国际政策，也为了利于微堆在国内外推广，微堆燃料低浓化工作势在必行。原子能院在已有积累的基础上，开始着手对低浓化进行初步的分析和计算。从2006年开始，原子能院多次参加IAEA组织的微堆低浓化会议。鉴于原子能院在微堆研发方面的成熟技术，IAEA建议首先在其微堆上进行高浓铀的低浓化转换实验。IAEA同时还积极推动促成中方与美国阿贡实验室的合作。2010年9月17日，原子能院与美国阿贡实验室签订微堆低浓化零功率实验合同，中国微堆低浓化工作正式开始。
