■創新驅動發展

　　本報通訊員 王麗麗鮮 亮本報記者 陳 瑜

　　厚重的混凝土墻體外，巨大的機械臂暫時“歇息”，隔著鉛玻璃窺視窗，剛剛經歷過一個多月緊張工作的機械手在熱室內靜靜地與之遙遙相望。近日，我國科研人員在此成功完成了我國首次實驗室規模動力堆乏燃料後處理熱試驗，標誌著我國核科技領域核心技術自主創新取得重大突破。

　　發展核電，經濟性和安全性最受關注。

　　將反應堆中使用過的核燃料（即乏燃料）進行化學處理，除去其中的裂變産物，並分離和回收易裂變核素及可轉換核素的過程被稱為乏燃料後處理。它是提高核電經濟性、確保核能可持續發展並降低放射性廢物長期危害的最佳途徑。

　　這次採用的先進無鹽二迴圈流程是我國歷經二十餘年自主研發的後處理工藝流程，以“經濟、安全、廢物最小化”為目標，通過“無鹽”技術的應用，簡化了工藝流程，減少了廢物量，提高了鈾钚分離系數，充分體現了保障核能可持續發展的先進理念。

　　核電大國呼喚自主乏燃料後處理技術

　　根據2012年國務院《核電中長期發展規劃（2011—2020）》：到2020年我國核電運作裝機容量達到5800萬千瓦、在建裝機3000萬千瓦。

　　按照我國目前核電發展規模和速度測算，到2020年我國將累計産生乏燃料0.75萬噸—1萬噸，2030年將達到2萬噸—2.5萬噸。但目前我國尚未建成商用大型乏燃料後處理廠，只有一座動力堆乏燃料後處理中間規模試驗工廠。

　　今年9月，中核集團宣佈，由其負責建設，法國阿海琺集團承擔總體技術責任的中國核迴圈項目將在2020年開工。除與法國合作，中核集團亦在不斷加快其自主技術的乏燃料後處理項目佈局。在中核集團“龍騰2020”科技創新計劃中，具有自主智慧財産權的200噸大型商用乏燃料後處理示範工程是首批8個科技創新示範工程之一。

　　“核燃料後處理技術是一項高、精、尖的複雜技術。”中國原子能科學研究院（以下簡稱原子能院）放射化學研究所所長鄭衛芳説，後處理廠投資巨大、建設週期長，一般需要十年，目前世界上擁有後處理工廠的國家並不多，有限的後處理技術國際合作也無法實現真正核心技術交流。作為世界在建核電規模最大的國家，我國必須擁有自主乏燃料後處理技術。

　　生逢其時的放化大樓

　　9月1日，我國首次實驗室規模動力堆後處理熱試驗在我國重要的核燃料後處理研究平臺——放化大樓成功啟動。

　　“放化大樓承載著幾代放化人的夢想，如今建成投用，恰逢其時，趕上了國家新時期核能建設的重要任務。”國防科工局副局長王毅韌這樣評價。

　　這次熱試驗，我國科研人員已期盼多年。

　　“今天這一刀切下去，多年的夢想終於開始成為現實。”放射化學領域專家王方定院士見此情景發出由衷感慨。

　　在原子能院中心位置有一排南北走向、看起來並不起眼的平房，外觀由水泥混凝土建造，在高聳的通風煙囪下顯得安靜祥和。

　　這是我國第一座甲級放射性實驗室，這個當時為解決緊急任務之需而搭建的臨時性放射性工作場所，設計安全使用壽命只有15年。由於種種原因，該實驗室服役時間長達半世紀。在這裡，科研人員對模擬乏燃料料液開展了多次冷鈾試驗和溫試驗。

　　但隨著後處理技術的不斷發展，超期服役的實驗室已越來越不能滿足科研需要（我國後處理中間規模試驗工廠需要進行的熱驗證試驗是通過國際合作于1996年在俄羅斯完成的）。

　　建造一個高水準的、綜合性的放化實驗大樓成為幾代放化人的夢想。2003年放化大樓經國防科工局正式立項；2008年，大樓開工建設；歷時6年，2014年大樓建成並通過國防科工局的驗收。

　　“放化大樓雖已建成，但並不意味著馬上可以投入應用並開展熱試驗。從建成到熱試投用似乎只有一步之遙，但這一步走過來卻非常艱難和艱辛。”鄭衛芳説。

　　放化大樓是從事強放射性試驗的設施，裝備系統十分複雜，要保證其可靠、安全地運作，短時間內完成各系統的調適、整改工作難度極大。

　　熱室運輸機是擔負各熱室間轉運物品任務的重要系統，該系統的運作主要是通過兩部電機驅動鏈條來帶動。為保證雙蓋容器運輸車在各站點與熱室底板密封蓋精準對接，運輸車水準定位誤差必須小于兩毫米。熱室線運輸機鏈條總長幾十米，要實現每一個站點水準精確定位，必須經過大量反覆調試才能摸索出一套精準的控制方法。

　　熱室是密封包裹強放射性的特殊設施，如同關放“老虎”的籠子，安裝在熱室內的所有設備不僅要求耐輻照、耐腐蝕，而且還必須有高可靠性（不能輕易出問題），設備一旦出現問題（包括設備維修、更換），只能隔著熱室墻，通過機械手來遠距離完成。因此熱室安裝的東西必須越簡單越好，最大程度減少使用易損部件，儘量不使用電子元器件、轉動部件。即便是一個小小的閥門，為了方便機械手操作，其把手結構的設計也先後試驗了五六種才最終定型。

　　 考驗意志的熱試驗

　　熱試驗是對真實反應堆乏燃料進行處理，處理對象成分極為複雜並具強放射性，這是後處理技術研發中最重要和最具挑戰性的環節。

　　按照流程，在成功完成元件剪切、溶解後，試驗進入關鍵的第三階段，即化學分離部分的首個環節——鈾钚共去污分離迴圈。

　　該迴圈主要由數個透明材料製成的萃取槽組成，其中鈾钚共萃取槽（1A萃取槽）是整個化學分離流程中第一個萃取設備，將從乏燃料溶解液中提取出鈾钚，同時産生高放廢液。這是最強放射性操作單元，是化學分離流程中最關鍵、也最容易出問題的單元，它的正常運作與工藝效果將直接影響整個熱試驗成敗。

　　該單元的試驗是在10月1日晚上啟動的。雖然正值國慶假期，但放化大樓內燈火通明，全體試驗人員都在現場忙碌著，緊張等待強放料液進入1A萃取槽的那一刻。

　　21點50分，經過調料的乏燃料溶解液順利進入1A萃取槽，萃取槽進料級顏色略顯加深，但未見異常。大家緊張的心稍稍放鬆下來，然而僅僅運作不到30分鐘，萃取槽進料級附近出現大團黑色絮狀物。

　　這是鄭衛芳最不願意看到的境況。很快，試驗人員向他反映，萃取槽中液面在上漲，説明萃取槽液流通道已不暢，大團絮狀物造成的影響已經顯現。

　　憑著專業知識，鄭衛芳清楚，槽中絮狀物會越積越多，那樣試驗將難以繼續。雖然試驗前已有準備，讓他始料未及的是，界面污物來得這麼快、這麼猛。

　　試驗原計劃持續100小時，如今運作不到30分鐘就出現突發情況，鄭衛芳腦海裏閃過一個詞“死定了”，在強放熱室裏，萃取設備發生堵塞是一件極難處理的事。

　　大家都變得束手無策。參加熱試驗的這支隊伍平均年齡不到35歲，鄭衛芳是唯一親歷過熱試驗的人。看著萃取槽中上漲的液面，他很快冷靜下來，根據絮狀物的形態和性狀，立即組織現場試驗人員討論，很快提出了應急措施。

　　“下來了，液面下來了”，現場人員無比激動，應急措施奏效了。

　　然而，絮狀物並沒有徹底清除，萃取槽堵塞的情況隨時可能再出現。

　　“不管怎樣，只要能運作，能堅持多久是多久。”這是鄭衛芳和所有試驗人員一致的想法。

　　他吩咐大家，務必要時刻盯著萃取槽中的液面和出口物流情況，及時發現異常並採取措施。熬到2日淩晨一點多，設備還在運作，鄭衛芳惴惴不安地回家休息。

　　一夜竟然沒有電話。

　　“是試驗停了，他們沒告訴我，還是試驗一直堅持到現在？”鄭衛芳不敢打電話，直接跑去了放化大樓。到了現場，得知試驗還在進行，他沒有想像中興奮，只有一種感受，置之死地而後生。

　　接下來是煎熬的漫長等待。

　　“試驗只要能進行10小時就會開始有樣品。”團隊成員互相鼓勵， 10小時， 20小時……50小時，線上監測系統表明鈾、钚萃取正常，萃取槽液面不再上漲，出口液體流出通暢。同時出口料液的分析數據表明，鈾钚回收率與裂片元素等的凈化率均滿足工藝的要求。最終，這個環節的試驗持續了近90小時，達到了既定目標。

　　試驗結束後，大家檢查發現，槽內多半是黑色糊狀的東西。

　　“這是後處理過程中比較常見的東西。”鄭衛芳説，乏燃料組成成分複雜，包括四五十種元素，每種元素形態不一。雖然經過了溶解、過濾，但看起來清亮的濾液裏面有固體微粒，進入化學分離階段後，在強輻照場下，固體微粒發生團聚。在整個試驗過程中，還發生了好幾次有驚無險的事件，研究人員都一一化解了。

　　“這是我國第一次開展實驗室規模的動力堆乏燃料後處理熱試驗，積累實戰經驗非常重要。”鄭衛芳説，在放射化學領域，至少需要十年，才能讓一個人對整個熱試驗流程融會貫通。他告訴記者，近期將再開展一次熱試驗，對流程進一步檢驗，也可以進一步鍛鍊這支年輕的隊伍。讓他自豪的是，試驗是模擬工廠真實情況下所做的試驗，對工廠設計、工藝運作能起直接指導作用。