今年3月4日，中國原子能科學研究院在微型反應堆臨界裝置上開展低濃鈾凈堆首次臨界實驗，并安全達到臨界，這標志著微堆燃料富集度從原先的90%降至12.5%是成功的，微堆低濃化工作由此進入全面實施階段。

在隨后于荷蘭海牙舉行的第三屆核安全峰會上，中國亮出了自己的成績單，其中提到：高濃鈾低濃化改造是核安全峰會確定的加強國際核安保的重要措施之一，中國承諾愿意幫助有需要的國家開展高濃鈾研究堆改造工作。“可以說，現在中國掌握了技術，能夠為其它國家設計建造的高濃鈾微堆更換低濃鈾燃料。”中核集團董事長、黨組書記孫勤在海牙接受采訪時表示，中國在微型核反應堆高濃燃料的低濃化改造方面取得積極進展，對全球核安全進程貢獻突出。

作為我國和平利用原子能的窗口，原子能院人從微堆研制、開發到商業推廣應用，經歷過從艱苦創業到創造輝煌的歷程。近年來，隨著國際形勢發生變化，微堆低濃化改造已成為象征人類在追求核安全的道路上不斷向前探索的一個風向標。而原子能院作為我國微堆研制、開發的領軍者，注定將要再次迎接新的挑戰。

從自主研發到自主改造

原子能院微型反應堆的研究建造可以追溯到上世紀70年代末、80年代初，當時我國自行研制微堆的工作正全面展開。在科技工作者的不懈努力下，經過多種物理設計方案的理論計算和零功率實驗驗證，克服了一個又一個困難，1984年3月，原子能院自主開發、研究、設計、建造的北京原型微堆順利建成并投入滿功率運行。

1985年，原子能院開始進行商用微堆的定型設計，在原型微堆基礎上發展起來的商用微堆主要供大學、科研單位等進行教學、活化分析、培訓等。

原有微堆的燃料元件使用的是高濃鈾。近年來，由于受到國際大環境、燃料低濃化和應用多樣化等研究堆發展趨勢的影響，我國設計建造的高濃鈾微型反應堆受到國際原子能機構（IAEA）的高度重視，IAEA多次提出，希望微堆燃料實施低濃鈾轉化。

1995年，原子能院微堆室開展了“微堆堆芯物理方案改善的探討”課題研究，對當前設計的微堆堆芯的物理特性進行了分析、評估，探討了優化堆芯的途徑，對微堆燃料低濃化進行了初步的分析和計算。在此基礎上，在不改變微堆堆芯和燃料元件基本幾何尺寸的前提下，最終設計出適宜于商用微堆堆芯尺寸的優化低濃二氧化鈾陶瓷燃料方案，并對這種優化堆芯的物理特性做了比較仔細的理論分析。

從2006年開始，原子能院微堆室多次參加了IAEA組織的微型反應堆低濃化會議，對微堆低濃化可行性進行了計算和分析。2008年，鑒于原子能院在微堆研發方面的成熟技術，IAEA建議首先在原子能院微堆上進行高濃鈾的低濃化轉換實驗。

2010年9月，在IAEA的協調下，原子能院與美國阿貢實驗室簽訂了微型反應堆低濃化實驗合同，合同于2012年4月生效。

從全力攻關到“趕鴨子上架”

微堆低濃化合同生效后，原子能院微堆室立即進入攻關備戰階段，相繼組織開展了微堆低濃鈾堆芯的物理設計、結構設計等相關工作。微堆低濃化轉化即以低濃鈾燃料替代原有的高濃鈾燃料，轉化后還需利用原有筒體裝料運行，要求堆芯尺寸不能改變。另外，為保證微堆的固有安全性，低濃鈾微堆后備反應性須限制在3.5~4mk內，這些條件對物理設計提出了很高的要求。

通過多次計算模型的驗證，微堆室完成了優化的低濃鈾堆芯物理設計，由于低濃鈾堆芯的燃料芯體和包殼材料與之前不同，其熱工、物理性能等均有較大不同，需重新進行物理、熱工和結構設計，且只能在原有小尺寸的堆芯空間內做出合理調整，從而增加了設計難度。通過反復的理論計算和力學分析，微堆室完成了既滿足物理設計要求，又滿足結構設計要求的低濃鈾堆芯設計。

從設計成功到付諸現實還有很漫長的一段路要走，尤其是對低濃鈾燃料的加工制造。低濃鈾燃料是核心部件，它的加工是否順利是微堆低濃化的關鍵環節。在確定好加工制造單位之后，微堆室全體員工上下一心，開足馬力進入備戰階段。然而這時，新的問題又出現了，由于種種復雜的原因，在很短的時間內，堆芯元件加工制造的成本一下子上漲了近乎一倍。于是微堆低濃化零功率實驗陷入了兩難的境地，一方面因缺少資金使得關鍵部件遲遲不能加工制造，另一方面上級下達的完成臨界日期不能改變。

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