站在巨人肩膀上开拓创新的核技术

核技术是指以核性质、核反应、核效应和核谱学为基础,以反应堆、加速器、辐射源和核辐射探测器为工具的现代高新技术[1]。核技术广泛应用在各个领域,为国民经济的发展、日常生活的改善和科技进步做出了巨大的贡献:当核技术应用在医学领域时,就形成了核医学,如正电子发射型计算机断层显像(PET)、电子计算机断层扫描(CT)、胸透等,我们在医院中经常见到的检测设备都是核技术的具体应用;把核技术引入到农业领域时,就诞生了核农学,如中国科学院近代物理研究所通过核技术的方法选育的高糖含量的甜高粱品种已经得到了大规模的推广种植[2];核技术应用到其他领域,同样可以形成新的成果,并促进行业发展或人类进步,如电子加速器消毒灭菌[3]、集装箱无损检测、加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)等[4]。核技术是一门非常具有前景,值得深入研究和推广的综合性交叉学科。

国家重大科技基础设施HIAF及CiADS建设进展与展望

国家重大科技基础设施“强流重离子加速器装置(HIAF)”和“加速器驱动的嬗变研究装置(CiADS)”正在广东省惠州市建设。HIAF拟建成国际领先水平的下一代强流重离子加速器装置,于2018年开工,建设周期7年,已全面进入批量加工与测试、进场安装与调试阶段;CiADS拟建成全球首个实现高功率耦合运行的兆瓦级加速器驱动嬗变研究装置,于2021年开工建设,建设周期6年,分阶段推进工程建设,强流直线加速器已开始逐步进场安装,高功率散裂靶样机研制完成,次临界反应堆正在进行工程设计。本文在之前介绍HIAF及CiADS项目专题文章的基础上,进一步介绍了HIAF及CiADS项目科学及工程目标、工艺及土建进展,并对未来发展进行了展望。

CiADS中LBE散裂靶的放射性核素研究

铅铋合金(LBE)作为中国加速器驱动系统(CiADS)散裂靶的候选材料,长期辐照使其具有很强的放射性。散裂靶放射性核素的研究仅考虑了质子束的散裂反应,而忽略了反应堆裂变中子的活化作用。本文采用FLUKA和MCNP耦合计算LBE和及其结构件的放射性产物。比较了裂变中子和高能质子在放射性产物的活度、主要放射性核素、毒性和衰变光子等方面的贡献。裂变中子的活化作用对主壳、导管和射束管有显著影响。当反应堆趋于临界状态时,裂变中子对LBE的活化作用是高于质子束流的。在LBE中,96.66%的^(210)Po是由裂变中子诱导的。这些结果表明,裂变中子在LBE及其结构部件的活化计算中是必不可少的。此外,本研究为CiADS的辐射防护提供了参考数据,也为ADS系统中散裂靶的放射性核素研究提供了更准确的方法。