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研究堆堆芯。(圖/國際原子能機構)
研究堆可用于各種目的,從培訓核工程師和開展科學研究,到生產放射性同位素和研發先進材料。但是在國家可以啟動新的研究堆項目之前,它必須首先建設適當的基礎結構。
“原子能機構就建立和實施研究堆項目中的問題提供指導,其中包括法律和法規框架、人力資源發展、保障、安全和安保等問題。”原子能機構研究堆核基礎結構和能力建設技術負責人Andrey Sitnikov說,“原子能機構的‘里程碑’方案有助于各國有效和全面地發展其研究堆計劃,使他們能夠安全可靠地利用其研究堆。”
“ ‘研究堆綜合核基礎結構評審’工作組訪問幫助我們確定了進一步發展基礎結構的領域,包括我們的放射性廢物管理戰略和監管框架。
“里程碑”方案是一項分為三個階段的綜合計劃,列出了一個國家在19個基礎結構發展領域必須完成的任務,包括核安全、人力資源、融資和管理。它既可用于核電計劃,也可用于研究堆計劃。
雖然該方案在總體輪廓上與研究堆計劃和核電計劃大致相似,但主要區別在于利用程度:研究堆的應用范圍很廣,而核動力堆主要用于發電。
這意味著,當一個國家在研究堆方面采取“里程碑”方案時,它必須首先確定該研究堆將作何用。了解研究堆的目的,不僅對于確定所需的具體基礎結構要素(例如要聘用的專家類型和要建造的設施)至關重要,而且對于有效應用“里程碑”方案也是至關重要的。
研究堆的開發過程分為三個主要階段:編制可行性報告,以論證研究堆項目的必要性;為開始反應堆建造做準備,包括建立法律和監管框架;建造和調試新反應堆。
每個階段都有一個完成標志,或曰“里程碑”,以幫助國家在開始下一階段的工作之前跟蹤其進展并評估其準備情況。完成“里程碑1”意味著一個國家已具備啟動研究堆計劃條件;完成“里程碑2”意味著一個國家已具備開始談判反應堆建造和運行合同條件;完成“里程碑3”意味著反應堆已具備調試條件。
評估哪些基礎結構業已就緒和哪些基礎結構還需要進一步發展,是建立或擴大研究堆計劃的一個重要步驟。原子能機構根據請求,通過“研究堆綜合核基礎結構評審”工作組訪問幫助各國審查現狀和確定可能需要改進的領域。“研究堆綜合核基礎結構評審”工作組訪問是由原子能機構協調的同行評審工作組訪問,具有整體性,由原子能機構專家和具有專業研究堆核基礎結構直接經驗的外部專家組成的國際團隊進行。
在評審工作組訪問之前,有關國家將首先根據原子能機構出版物《研究堆項目的具體考慮和里程碑》完成一份關于19個基礎結構問題的自評價報告。然后,專家們根據在“研究堆綜合核基礎結構評審”工作組訪問期間收集的證據,包括戰略計劃和場址考慮,對項目情況進行評估。
評審工作組訪問結束后,“研究堆綜合核基礎結構評審”工作組編寫一份報告,就要執行的行動事項提出建議。后續評審工作組訪問可能在初始工作組訪問后兩年左右進行,以評估對建議的落實情況。根據評審結論,有關國家與原子能機構通常制定一項行動計劃,在19個基礎結構問題中的某些問題上進行有針對性的能力建設。
2018年2月,首次“研究堆綜合核基礎結構評審”工作組訪問在尼日利亞進行。尼日利亞有一座熱功率30kW的微型中子源研究堆(微堆),該反應堆自2004年開始運行,用于培訓活動和中子活化分析,但不能作其他應用。
尼日利亞當局設想建造一座功能更全的多用途研究堆,包括生產用于癌癥治療和食品保存的放射性同位素。多用途研究堆還將有助于豐富其運行大型反應堆方面的經驗,協助該國未來向可能的核電計劃邁進。
由于尼日利亞已經擁有一項研究堆計劃,因此多用途研究堆的大部分基礎結構要求已經在一定程度上得到解決;然而,運行一座更大規模的研究堆需要進一步加強和建設現有的基礎結構。“研究堆綜合核基礎結構評審”工作組提出的建議強調更加注重人力資源發展。尼日利亞計劃在2025年前使擬建的研究堆投入運行。
建一座多用途反應堆也是越南擬擴大其計劃的一部分,旨在擴大該國利用研究堆可以實現的目標范圍。越南目前運行著一座相對較小的研究堆——一座熱功率 500 kW的池式堆,用途甚多,包括有限的放射性同位素生產和中子束研發。
2018年12月在越南開展了一次“研究堆綜合核基礎結構評審”工作組訪問。評審工作組的結論是,越南在建設多用途研究堆所需的基礎結構方面取得了顯著進展。建議包括進行更詳細的多用途研究堆利用評估,同時加強監管機構的獨立性。
“擬建的熱功率10~15兆瓦研究堆將提高我們在科學研究、教育和培訓以及放射性同位素生產方面的能力。”越南原子能機構主任Hoang Anh Tuan說。越南計劃在2026年前建成多用途研究堆。“‘研究堆綜合核基礎結構評審’工作組訪問幫助我們確定了進一步發展基礎結構的領域,包括我們的放射性廢物管理戰略和監管框架。”
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2019.11Vol. 60-4