国家磁约束核聚变能发展研究专项2018年项目申报指引-国家科技部

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汇总中国科技创新十大成果

文件编号： A1-8B -85-54-13整理人尼克中国科技创新十大成果全国科技成果统计汇总表单位名称（盖章）：单位负责人（签章）：填表人（签章）：联系电话: 填表时间：年月日中华人民共和国科学技术部制定2019年表1 全国科技成果统计汇总表表号：CG0031制定机关：科学技术部单位名称：２０年有效期至：2021年12月单位负责人：统计负责人：填表人：联系电话：报出日期：20 年月日表2 全国应用技术成果统计汇总表表号：CG0032制定机关：科学技术部单位名称：２０年有效期至：2021年12月单位负责人：统计负责人：填表人：联系电话：报出日期：20 年月日全国科技成果统计汇总表指标说明全国科技成果统计汇总表包括表1（全国科技成果统计汇总表）和表2（全国应用技术成果统计汇总表）两部分。

表1统计范围：应用技术成果、基础理论成果和软科学成果；表2统计范围：应用技术成果。

独立科研机构（JB2710）指有明确的任务和研究方向，有一定学术水平的业务骨干和一定数量的研究人员，具有研究、开发、开展学术工作的基本条件，主要进行科学研究和技术开发活动，并且在行政上有独立的组织形式，财务上独立核算盈亏，有权与其他单位签订合同，在银行有单独户头的单位。

包括国务院各有关部门、中国科学院、中国社会科学院和各省、自治区、直辖市以及地（市）以上[含地（市）]各部门所属的国有独立的科学研究与技术开发机构。

大专院校（JB2720）指国务院各有关部门或省、自治区、直辖市所属的大专院校。

隶属于大专院校的科研机构列入此栏。

企业（JB2730）包括国有企业、集体企业、股份合作企业、联营企业、有限责任公司、股份有限公司、私营企业、个体经营、港澳台商投资企业、外商投资企业、其他企业。

隶属于企业的科研机构，大专院校、科研机构开办的、具有独立法人资格的企业列入此栏。

科研机构转制型企业（JB2731）指1999年1月1日以后转制为企业的科研机构。

“国家磁约束核聚变能发展研究专项”2021年度项目申报指南

考核指标：
（1）给出仿星器位形三维成形技术的优化方案，
评估优化方案对等离子体湍流输运和新经典输运及宏观磁流体稳
定性的影响；（2）在理解和控制快粒子重分布方面有新的进展；
（3）实现波对等离子体有效启动和维持；
（4）定性评估热壁对等
离子体与壁相互作用的影响。
8. 高分辨热相干散射、安全因子、中子探测诊断技术研究
快速监测误差为±10%，等离子体位移测量误差为±2 厘米，时间
分辨率为 1 微秒，空间分辨率为 2 厘米；
（3）研发高时空分辨中
子探测阵列：中子能量分辨率为 5%@2.45 MeV，时间分辨率小
— 13 —
于 50 毫秒，主离子温度测量精度优于 20%。
9. 聚变堆等离子体加料、离子加热模块研发
研究内容：面向聚变堆高能量增益运行，开展稳态运行下等
机制、实现未来聚变堆高密度运行为目标，研究限制托卡马克等
离子体密度提升的关键因素和主要物理机制，探索聚变堆等离子
体高参数运行条件下进一步提高等离子体密度的新理论、
新技术、
新方法。
考核指标：
（1）揭示国内外托卡马克实验的一些放电过程中
等离子体密度超过 Greenwald 极限的原因及参数依赖关系，解释
考核指标：
（1）研制热相干散射诊断系统：等离子体离子密
度测量范围>1019 m-3，主离子温度测量误差为±15%，时间分辨率
为 5 微秒，空间分辨率为 2 厘米，重复频率为 20Hz；
（2）研发基
于激光或微波技术对等离子体位移和密度及中心安全因子快速监
测系统：等离子体密度测量范围为 1018~1021 m-3，中心安全因子
聚变实验堆”
（ITER）计划相关的聚变能源技术研究和创新，发

国务院关于印发《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的通知

国务院关于印发《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》的通知文章属性•【制定机关】国务院•【公布日期】2005.12.26•【文号】国发[2005]44号•【施行日期】2005.12.26•【效力等级】国务院规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】科学技术综合规定正文国务院关于印发《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》的通知（国发[2005]44号）各省、自治区、直辖市人民政府，国务院各部委、各直属机构：现将《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》印发给你们，请结合本地区、本部门实际，认真贯彻实施。

国务院二○○五年十二月二十六日国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020年)（中华人民共和国国务院）目录一、序言二、指导方针、发展目标和总体部署1．指导方针2．发展目标3．总体部署三、重点领域及其优先主题1．能源（1）工业节能（2）煤的清洁高效开发利用、液化及多联产（3）复杂地质油气资源勘探开发利用（4）可再生能源低成本规模化开发利用（5）超大规模输配电和电网安全保障2．水和矿产资源（6）水资源优化配置与综合开发利用（7）综合节水（8）海水淡化（9）资源勘探增储（10）矿产资源高效开发利用（11）海洋资源高效开发利用（12）综合资源区划3．环境（13）综合治污与废弃物循环利用（14）生态脆弱区域生态系统功能的恢复重建（15）海洋生态与环境保护（16）全球环境变化监测与对策4．农业（17）种质资源发掘、保存和创新与新品种定向培育（18）畜禽水产健康养殖与疫病防控（19）农产品精深加工与现代储运（20）农林生物质综合开发利用（21）农林生态安全与现代林业（22）环保型肥料、农药创制和生态农业（23）多功能农业装备与设施（24）农业精准作业与信息化（25）现代奶业5．制造业（26）基础件和通用部件（27）数字化和智能化设计制造（28）流程工业的绿色化、自动化及装备（29）可循环钢铁流程工艺与装备（30）大型海洋工程技术与装备（31）基础原材料（32）新一代信息功能材料及器件（33）军工配套关键材料及工程化6．交通运输业（34）交通运输基础设施建设与养护技术及装备（35）高速轨道交通系统（36）低能耗与新能源汽车（37）高效运输技术与装备（38）智能交通管理系统（39）交通运输安全与应急保障7．信息产业及现代服务业（40）现代服务业信息支撑技术及大型应用软件（41）下一代网络关键技术与服务（42）高效能可信计算机（43）传感器网络及智能信息处理（44）数字媒体内容平台（45）高清晰度大屏幕平板显示（46）面向核心应用的信息安全8．人口与健康（47）安全避孕节育与出生缺陷防治（48）心脑血管病、肿瘤等重大非传染疾病防治（49）城乡社区常见多发病防治（50）中医药传承与创新发展（51）先进医疗设备与生物医用材料9．城镇化与城市发展（52）城镇区域规划与动态监测（53）城市功能提升与空间节约利用（54）建筑节能与绿色建筑（55）城市生态居住环境质量保障（56）城市信息平台10．公共安全（57）国家公共安全应急信息平台（58）重大生产事故预警与救援（59）食品安全与出入境检验检疫（60）突发公共事件防范与快速处置（61）生物安全保障（62）重大自然灾害监测与防御11．国防四、重大专项五、前沿技术1．生物技术（1）靶标发现技术（2）动植物品种与药物分子设计技术（3）基因操作和蛋白质工程技术（4）基于干细胞的人体组织工程技术（5）新一代工业生物技术2．信息技术（6）智能感知技术（7）自组织网络技术（8）虚拟现实技术3．新材料技术（9）智能材料与结构技术（10）高温超导技术（11）高效能源材料技术4．先进制造技术（12）极端制造技术（13）智能服务机器人（14）重大产品和重大设施寿命预测技术5．先进能源技术（15）氢能及燃料电池技术（16）分布式供能技术（17）快中子堆技术（18）磁约束核聚变6．海洋技术（19）海洋环境立体监测技术（20）大洋海底多参数快速探测技术（21）天然气水合物开发技术（22）深海作业技术7．激光技术8．空天技术六、基础研究1．学科发展（1）基础学科（2）交叉学科和新兴学科2．科学前沿问题（1）生命过程的定量研究和系统整合（2）凝聚态物质与新效应（3）物质深层次结构和宇宙大尺度物理学规律（4）核心数学及其在交叉领域的应用（5）地球系统过程与资源、环境和灾害效应（6）新物质创造与转化的化学过程（7）脑科学与认知科学（8）科学实验与观测方法、技术和设备的创新3．面向国家重大战略需求的基础研究（1）人类健康与疾病的生物学基础（2）农业生物遗传改良和农业可持续发展中的科学问题（3）人类活动对地球系统的影响机制（4）全球变化与区域响应（5）复杂系统、灾变形成及其预测控制（6）能源可持续发展中的关键科学问题（7）材料设计与制备的新原理与新方法（8）极端环境条件下制造的科学基础（9）航空航天重大力学问题（10）支撑信息技术发展的科学基础4．重大科学研究计划（1）蛋白质研究（2）量子调控研究（3）纳米研究（4）发育与生殖研究七、科技体制改革与国家创新体系建设1．支持鼓励企业成为技术创新主体2．深化科研机构改革，建立现代科研院所制度3．推进科技管理体制改革4．全面推进中国特色国家创新体系建设八、若干重要政策和措施1．实施激励企业技术创新的财税政策2．加强对引进技术的消化、吸收和再创新3．实施促进自主创新的政府采购4．实施知识产权战略和技术标准战略5．实施促进创新创业的金融政策6．加速高新技术产业化和先进适用技术的推广7．完善军民结合、寓军于民的机制8．扩大国际和地区科技合作与交流9．提高全民族科学文化素质，营造有利于科技创新的社会环境九、科技投入与科技基础条件平台1．建立多元化、多渠道的科技投入体系2．调整和优化投入结构，提高科技经费使用效益3．加强科技基础条件平台建设4．建立科技基础条件平台的共享机制十、人才队伍建设1．加快培养造就一批具有世界前沿水平的高级专家2．充分发挥教育在创新人才培养中的重要作用3．支持企业培养和吸引科技人才4．加大吸引留学和海外高层次人才工作力度5．构建有利于创新人才成长的文化环境党的十六大从全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化建设的全局出发，要求制定国家科学和技术长远发展规划，国务院据此制定本纲要。

国家磁约束核聚变能发展研究专项2019年度项目视频答辩评

30
15
SQ2019YFE030085
基于激光散斑数字图像相关法的偏滤器靶板热负荷过程诊断研究
8
第三组视频答辩安徽2 2020年9月10日 11:00-11:30
30
16
SQ2019YFE030018
托卡马克壁滞留过程的激光解吸附光谱诊断研究
8
第三组视频答辩黑龙江1 2020年9月10日 11:30-12:00
3
SQ2019YFE030027
聚变堆等离子体无量纲归一化参数区稳态运行模式实验验证研究
4
SQ2019YFE030024
氘氚聚变等离子体中磁流体过程的理论和模拟研究
5
SQ2019YFE030003
基于非线性回旋动理学的氘氚聚变等离子体约束改善理论和模拟研究
6
第一组视频答辩安徽1 第一组视频答辩安徽2 第一组视频答辩四川2 第二组视频答辩四川2 第二组视频答辩四川2 第二组视频答辩安徽1 第二组视频答辩安徽1 第二组视频答辩浙江1 第二组视频答辩安徽2
大尺寸金刚石膜片金属化及其微波窗口封接关键技术研究
10
第四组视频答辩陕西1 2020年9月10日 10:00-10:30
30
28
SQ2019YFE030029
金刚石微波窗多功能复合金属化及低温封接技术研究
10
第四组视频答辩黑龙江1 2020年9月10日 10:30-11:00
30
29
SQ2019YFE030023 大尺寸光学级金刚石制备关键技术研究 10
第四组视频答辩陕西1 2020年9月10日E030036
大尺寸光学级金刚石微波窗封接技术研究

国家磁约束核聚变能发展研究专项2014年项目申报指南和申报要求【模板】

附件1国家磁约束核聚变能发展研究专项2014年项目申报指南和申报要求一、项目指南1. EAST内部部件实时检测、分析及快速更换关键技术通过对三维磁场下粒子轨迹、以及与第一壁材料相互作用的模拟，预测可能的损伤和燃料滞留，发展在真空环境下对东方超环（EAST）内部部件表面形貌的实时监测、表面损失的实时分析、表面损伤小部件快速更换的方法、技术。

实现在实验期间，等离子体放电中、放电间的实时测量，以及损伤小部件的智能快速更换。

2. HL-2M装置大功率低杂波系统技术研究在中国环流器二号M装置（HL-2M）上建成2MW长脉冲低杂波系统，发展高功率相控阵列天线技术，高功率微波传输及测量技术，多管高压平衡与微波输出功率平衡以及快速保护技术。

针对HL-2M装置放电特点，优化低杂波系统设计，实现低杂波与等离子体的高效耦合。

重点在国内形成3.7GHz大功率微波部件的设计、加工和测试能力，接近或达到国际先进水平。

3. 支持远程参与的稳态先进控制和数据采集系统针对EAST稳态运行发展新的动力学控制算法，实现先进等离子体位形（如雪花偏滤器位形）的控制，研究先进的支持远程参与和稳态高参数条件下的稳态等离子体控制技术并开展实验研究。

发展未来跨洋海量数据的传输、储存、可视化和虚拟化技术，实现准实时的海量数据分析和存储；支持远程国际参与的实验和数据模拟；研究在大规模国际合作的环境中有效的数据存储和数据安全。

4. 聚变材料研究用小型高通量高能氘铍中子源关键问题针对磁约束核聚变工程用材料的筛选与快速评估，开展小型高通量高能氘铍中子源关键技术研究，包括：通过对超导加速器的束流输运和系统耦合的研究，研制高效、稳定、低束流损失的低β超导加速模块；研制安全、稳定、可靠运转的新型铍靶系统，并探索新型的靶材料；对小型大通量高能氘铍中子源进行整体模拟研究和参数优化设计。

5. CFETR超导模型线圈的关键技术针对中国聚变工程实验堆（CFETR）超导磁体的关键科学和技术问题，开展对模型线圈的设计与分析、绕制、热处理、绝缘等关键技术问题研究，完成模型线圈的研制。

国科发基〔2019〕381号.doc

附件国家磁约束核聚变能发展研究专项2019年度项目申报指南聚变能源由于资源丰富和近无污染，成为人类社会未来的理想能源，是最有希望彻底解决能源问题的根本出路之一，对于我国经济、社会的可持续发展具有重要的战略意义，是关系长远发展的基础前沿领域。

本专项总体目标是：在“十三五”期间，以未来建堆所涉及的国际前沿科学和技术目标为努力方向，加强国内与“国际热核聚变实验堆”（ITER）计划相关的聚变能源技术研究和创新，发展聚变能源开发和应用的关键技术，以参加ITER计划为契机，全面消化吸收关键技术；加快国内聚变发展，开展高水平的科学研究；以我为主开展中国聚变工程试验堆（CFETR）的详细工程设计，并结合以往的物理设计数据库在我国的“东方超环”（EAST）、“中国环流器2号改进型”（HL-2M）托卡马克装置上开展与CFETR物理相关的验证性实验，为CFETR的建设奠定坚实科学基础。

加大聚—1—变技术在国民经济中的应用，大力提升我国聚变能发展研究的自主创新能力，培养并形成一支稳定的高水平聚变研发队伍。

2019年，本专项将以聚变堆未来科学研究为目标，加快国内聚变发展，重点开展高水平的科学研究、大规模理论与数值模拟，CFETR关键技术预研及聚变堆材料研发等工作，继续推动我国磁约束核聚变能的基础与应用研究。

按照分步实施、重点突出原则，2019年拟优先支持11个方向，国拨总经费2.7亿元。

本专项的项目执行期一般为5年。

原则上所有项目应整体申报。

指南方向1–7，每个指南方向拟支持1~2个项目，须覆盖相应指南研究方向的全部考核指标，下设课题数不超过4个，每个项目参与单位数不超过6个。

指南方向1–7，原则上只立1项，仅在申报项目评审结果相近、技术路线明显不同的情况下，可同时支持2个项目，并建立动态调整机制，根据中期评估结果确定后续支持方式。

指南方向8–11为青年科学家项目，不设课题，每个指南方向拟支持不超过5个项目。

—2—申报单位根据指南支持方向，面向解决重大科学问题、突破关键技术及建立规模化资源共享平台进行整体设计、合理安排课题；项目负责人应具备较强的组织管理能力。

国家磁约束核聚变能发展研究专项 2021 公示

国家磁约束核聚变能发展研究专项 2021 公示2021年，国家磁约束核聚变能发展研究专项公示，再次引起了广泛关注。

作为一个备受关注的领域，核聚变能一直被认为是未来清洁能源的重要候选者。

这一领域的研究发展对于我国能源结构的转型升级具有重要意义。

接下来，我们将从多个角度对这一专项公示进行深入分析，以期更好地了解和把握国家在核聚变能发展方面的最新动向。

（1）专项背景让我们来了解一下国家磁约束核聚变能发展研究专项的背景。

近年来，随着我国能源结构调整和提升的需求不断增长，清洁能源的地位变得愈发重要。

而核聚变能作为一种理论上具有巨大潜力的清洁能源，在我国的能源发展战略中扮演着重要角色。

国家对于磁约束核聚变能的发展研究一直高度重视，这也是此次专项公示的背景之一。

（2）专项内容我们来看一下国家磁约束核聚变能发展研究专项的具体内容是什么。

从公示内容来看，此次专项将重点关注磁约束核聚变能关键技术研究、设备研制，以及与核聚变能相关的材料科学等方面的研究。

这一专项不仅仅着眼于核聚变能的理论探索，更加注重实际应用和技术突破，为推动我国清洁能源产业的发展奠定了坚实基础。

（3）我对专项的理解和期待让我们聊一聊我对这一专项的理解和期待。

作为一名研究人员，我对于我国在核聚变能研究领域的不懈探索感到自豪，也对其未来发展充满期待。

我相信，通过这一专项的公示和实施，我国在核聚变能领域的技术实力和创新能力将得到进一步释放，为全球清洁能源事业做出更大贡献。

不仅如此，这一专项也将为相关学科的交流和合作搭建更加广阔的评台，进一步促进了我国在清洁能源领域的国际影响力。

总结而言，国家磁约束核聚变能发展研究专项 2021的公示，无疑是我国清洁能源领域的一次重要举措。

在此次专项的推动下，相信我国在核聚变能领域的研究将取得更大突破，为我国能源结构的转型升级作出更大贡献。

希望通过我们的深入分析，您对这一专项有了更清晰的认识，也对我国在核聚变能研究领域的未来发展保持更加乐观的态度。

国家磁约束核聚变能发展研究专项2018

国家磁约束核聚变能发展研究专项2018年度
项目申报指南编制专家组名单
序号姓名工作单位职称
中国科学院
研究员1 李建刚
合肥物质科学研究院
中国科学院
研究员2 万宝年
合肥物质科学研究院
研究员3 田佳树中国核工业集团公司
高工
4 刘永核工业西南物理研究院研究员
5 冯开明核工业西南物理研究院研究员
6 陈长安中国工程物理研究院研究员
7 王宇钢北京大学教授
8 王晓钢哈尔滨工业大学教授
9 王龙中国科学院物理研究所教授
10 胡希伟华中科技大学教授
11 庄革中国科学技术大学教授
—1—。

核聚变能源的开发与利用

TECHNOLOGY EXPLORATION|科技探索摘要：核聚变能是一种取之不尽、用之不竭的人类未来理想飾清洁能源，尙未实现商业应用，还处在开发利用的研究阶段，离未来商业运用还有很长的路要走，全世界的聚变科学家正在为了人类聚变能源梦想不懈奋斗。

国际热核聚变实验堆计划是人类现有的最大的国际性实验研究项目构成部分，主要是指全世界联合起来建造第一个聚变实验堆。

基于EAST全超导托卡马克装置，着眼于ITER实验运行，瞄准未来中国聚变工程试验堆，中国科学家在人类核聚变研究征途中发挥着越来越重要的作用。

关键词：人造太阳；核聚变；实验堆；工程技术I核聚变能源的开发与利用■文/叶华龙国际热核聚变实验堆（ITER）计划是当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程计划，项目实施共有34个国家参与研究，其中包括中国、俄罗斯、欧盟等。

成员国协作出资，在法国南部地区建造第一个核聚变实验堆，旨在全面验证聚变能源开发和利用的科学可行性、工程可行性，它是人类受控热核聚变研究走向实用的关键一步。

1.核聚变能：人类理想的未来清洁能源非可再生资源的运用开发，始终面临着资源终竭的危机，为规避能源危机对人类发展造成的影响，寻求可替代性能源是最直接、最有效的资源管理形式。

核能是清洁性、可循环利用的新型能源形态，它具有能源强度大、应用形式广等优势。

依据核能研究的基本理论，可将其分为裂变和聚变两种形态。

前者当前已经被大众作为电力开发与供应的主要方式，后者的开发与运用，始终是社会能源开发中的难题。

核聚变是两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核的一种核反应形式，两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量。

核聚变能的物理基础是氢的同位素気和氣发生聚变核反应。

核聚变能以氢的同位素氛和氟作为燃料，氛可直接从海水中获取，且将其与锂混合后会产生一定反应。

依据实验评估可知，1L海水中所提出的资源，与300L汽油燃烧所产生能量相等。

核聚变的燃料和产物都不具有放射性。

国家磁约束核聚变能发展研究专项2018年度项目申报指南-国家科技部

附件国家磁约束核聚变能发展研究专项2018年度项目申报指南聚变能源由于资源丰富和近无污染，成为人类社会未来的理想能源，是最有希望彻底解决能源问题的根本出路之一，对于我国经济、社会的可持续发展具有重要的战略意义，是关系长远发展的基础前沿领域。

本专项总体目标是：在“十三五”期间，以未来建堆所涉及的国际前沿科学和技术目标为努力方向，加强国内与“国际热核聚变实验堆”（ITER）计划相关的聚变能源技术研究和创新，发展聚变能源开发和应用的关键技术，以参加ITER计划为契机，全面消化吸收关键技术；加快国内聚变发展，开展高水平的科学研究；以我为主开展中国聚变工程实验堆（CFETR）的详细工程设计，并结合以往的物理设计数据库在我国的“东方超环”（EAST）、“中国环流器2号改进型”（HL-2M）托卡马克装置上开展与CFETR物理相关的验证性实验，为CFETR的建设奠定坚实科学基础。

加大聚变技术在国民经济中的应用，大力提升我国聚变能发展研究的自主创新能力，培养并形成一支稳定的高水平聚变研发队伍。

2018年，本专项将以聚变堆未来科学研究为目标，加快国内聚变发展，重点开展高水平的科学研究、CFETR关键技术预研及聚变堆材料研发等工作，继续推动我国磁约束核聚变能的基础与应用研究。

按照分步实施、重点突出原则，2018年拟优先支持13个方向，国拨总经费3.5亿元。

指南方向1~9，每个指南方向拟支持1~2个项目。

指南方向10~13，每个指南方向拟支持4个项目，国拨总经费不超过4800万元。

本专项的项目执行期一般为5年。

原则上所有项目应整体申报。

指南方向1~9项目须覆盖相应指南研究方向的全部考核指标，下设课题数不超过5个，每个项目所含单位数不超过20个。

指南方向10~13的项目下不设课题。

对于指南方向1~9，原则上只立1项，仅在申报项目评审结果相近、技术路线明显不同的情况下，可同时支持2个项目，并建立动态调整机制，根据中期评估结果确定后续支持方式。

西安交通大学科技成果——±10kV机械式直流断路器

西安交通大学科技成果——±10kV机械式直流断路器项目简介柔性直流输电是解决风电等可再生能源高效开发利用的重要途径，作为新一代电网技术，直流电网已成为世界各国电力系统发展的重要方向，而高压直流开断技术是迫切需要解决的关键问题。

2018年本团队研制了±10kV机械式直流断路器，开断电流10kA，开断时间小于3ms。

该产品在国家智能电网输配电设备质检中心（广东）通过了短路开断试验，这也是国内机械式直流断路器首次采用低频发电机进行的高压直流短路开断试验，与常规的LC源试验相比，具有与实际直流系统更强的等效性。

该产品已在世界规模最大多端交直流混合柔性配网互联工程（国家能源局首批支持能源消费革命的城市-园区双级“互联网+”智慧能源示范工程物理层项目）中成功投运。

这是国际上机械式直流断路器在交直流混合柔性配网中的首次工程应用。

技术指标±10kV机械式直流断路器，开断电流10kA，开断时间小于3ms。

市场前景及应用柔性直流输电是解决风电等可再生能源高效开发利用的重要途径，作为新一代电网技术，直流电网已成为世界各国电力系统发展的重要方向，而高压直流开断技术是迫切需要解决的关键问题。

基于强迫过零的机械式高压直流断路器具有通态损耗小、成本低等优势，在未来直流电网的发展中具有广阔的应用前景。

技术成熟度工程样机本研究团队自2004年起就围绕直流开断中的关键问题，开展了基于强迫过零的真空直流开断技术研究，在直流开断技术领域已承担863课题、国家自然科学基金-国家电网公司智能电网联合基金项目、国际热核聚变实验堆（ITER）计划专项课题等重要科研项目。

经过十余年的研究，本团队已掌握了机械式直流断路器拓扑结构及参数优化设计、开断过程仿真、电弧特性控制、控制系统设计，及高速操动机构设计等关键技术。

本团队研究成果也受到其他领域的关注。

项目负责人作为首席科学家主持国际热核聚变实验堆（ITER）计划专项项目“磁约束聚变工程与技术关键问题研究”，将这一技术拓展到磁约束聚变领域。

973国家计划经费申报表

项目（课题）名称船舶航运安全机理及事故预测理论的研究塔里木盆地荒漠—绿洲过渡带生态系统对环境变化响应机制与适应对策大连海事大学塔里木大学第三军医大学
承担单位
项目（课题）负责人王祖温马春晖曾春雨程涛李霞陈明龙黄建洪葵周建林陈谦明曾春雨雷寒姚新生俞春东李丽英李丽英
炎症致动脉粥样硬化泡沫细胞形成及他汀类药物耐药的潜在新机制重庆医科大学
T淋巴瘤／白血病和乳腺癌患者TCR CDR3 遵义医学院谱系漂移和TCR二次重排研究转录协同因子SRC-3在肝癌发生和发展中厦门大学的作用与机理首都医科大学首都医科大学 4
2008CB517400 重要疾病发病机理及治疗新方法研究 2008CB517401 肝脏纤维化的发生机制研究
2008CB117012 西藏青稞农家品种特色品质鉴定 2008CB117013
青藏高原红景天种质资源评价：有效成分与药用亲缘学研究
1
序号项目（课题）编号 14 15 16 17 18 X2 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28
项目（课题）名称营养元素对新疆棉纤维品质形成机制影响的研究洄游性鱼类适应环境盐度的分子机理研究红肉桃果实花青苷合成机理及其关键基因的分离与鉴定新疆牛病毒性腹泻病毒遗传进化与持续感染分子调节机制研究利用RNAi技术培育抗病毒加工番茄优质材料的研究新疆农业大学宁波大学青岛农业大学
2008CB517300 癌症与心血管疾病防治新方法研究 2008CB517301 白血病状态下正常造血损伤机理的研究 2008CB517302 2008CB517303 2008CB517304 2008CB517305 2008CB517306 2008CB517307

国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)

国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020年)（中华人民国国务院）目录一、序言二、指导方针、发展目标和总体部署1．指导方针2．发展目标3．总体部署三、重点领域及其优先主题1．能源（1）工业节能（2）煤的清洁高效开发利用、液化及多联产（3）复杂地质油气资源勘探开发利用（4）可再生能源低成本规模化开发利用（5）超大规模输配电和电网安全保障2．水和矿产资源（6）水资源优化配置与综合开发利用（7）综合节水（8）海水淡化（9）资源勘探增储（10）矿产资源高效开发利用（11）海洋资源高效开发利用（12）综合资源区划3．环境（13）综合治污与废弃物循环利用（14）生态脆弱区域生态系统功能的恢复重建（15）海洋生态与环境保护（16）全球环境变化监测与对策4．农业（17）种质资源发掘、保存和创新与新品种定向培育（18）畜禽水产健康养殖与疫病防控（19）农产品精深加工与现代储运（20）农林生物质综合开发利用（21）农林生态安全与现代林业（22）环保型肥料、农药创制和生态农业（23）多功能农业装备与设施（24）农业精准作业与信息化（25）现代奶业5．制造业（26）基础件和通用部件（27）数字化和智能化设计制造（28）流程工业的绿色化、自动化及装备（29）可循环钢铁流程工艺与装备（30）大型海洋工程技术与装备（31）基础原材料（32）新一代信息功能材料及器件（33）军工配套关键材料及工程化6．交通运输业（34）交通运输基础设施建设与养护技术及装备（35）高速轨道交通系统（36）低能耗与新能源汽车（37）高效运输技术与装备（38）智能交通管理系统（39）交通运输安全与应急保障7．信息产业及现代服务业（40）现代服务业信息支撑技术及大型应用软件（41）下一代网络关键技术与服务（42）高效能可信计算机（43）传感器网络及智能信息处理（44）数字媒体容平台（45）高清晰度大屏幕平板显示（46）面向核心应用的信息安全8．人口与健康（47）安全避孕节育与出生缺陷防治（48）心脑血管病、肿瘤等重大非传染疾病防治（49）城乡社区常见多发病防治（50）中医药传承与创新发展（51）先进医疗设备与生物医用材料9．城镇化与城市发展（52）城镇区域规划与动态监测（53）城市功能提升与空间节约利用（54）建筑节能与绿色建筑（55）城市生态居住环境质量保障（56）城市信息平台10．公共安全（57）国家公共安全应急信息平台（58）重大生产事故预警与救援（59）食品安全与出入境检验检疫（60）突发公共事件防与快速处置（61）生物安全保障（62）重大自然灾害监测与防御11．国防四、重大专项五、前沿技术1．生物技术（1）靶标发现技术（2）动植物品种与药物分子设计技术（3）基因操作和蛋白质工程技术（4）基于干细胞的人体组织工程技术（5）新一代工业生物技术2．信息技术（6）智能感知技术（7）自组织网络技术（8）虚拟现实技术3．新材料技术（9）智能材料与结构技术（10）高温超导技术（11）高效能源材料技术4．先进制造技术（12）极端制造技术（13）智能服务机器人（14）重大产品和重大设施寿命预测技术5．先进能源技术（15）氢能及燃料电池技术（16）分布式供能技术（17）快中子堆技术（18）磁约束核聚变6．海洋技术（19）海洋环境立体监测技术（20）大洋海底多参数快速探测技术（21）天然气水合物开发技术（22）深海作业技术7．激光技术8．空天技术六、基础研究1．学科发展（1）基础学科（2）交叉学科和新兴学科2．科学前沿问题（1）生命过程的定量研究和系统整合（2）凝聚态物质与新效应（3）物质深层次结构和宇宙大尺度物理学规律（4）核心数学及其在交叉领域的应用（5）地球系统过程与资源、环境和灾害效应（6）新物质创造与转化的化学过程（7）脑科学与认知科学（8）科学实验与观测方法、技术和设备的创新3．面向国家重大战略需求的基础研究（1）人类健康与疾病的生物学基础（2）农业生物遗传改良和农业可持续发展中的科学问题（3）人类活动对地球系统的影响机制（4）全球变化与区域响应（5）复杂系统、灾变形成及其预测控制（6）能源可持续发展中的关键科学问题（7）材料设计与制备的新原理与新方法（8）极端环境条件下制造的科学基础（9）航空航天重大力学问题（10）支撑信息技术发展的科学基础4．重大科学研究计划（1）蛋白质研究（2）量子调控研究（3）纳米研究（4）发育与生殖研究七、科技体制改革与国家创新体系建设1．支持鼓励企业成为技术创新主体2．深化科研机构改革，建立现代科研院所制度3．推进科技管理体制改革4．全面推进中国特色国家创新体系建设八、若干重要政策和措施1．实施激励企业技术创新的财税政策2．加强对引进技术的消化、吸收和再创新3．实施促进自主创新的政府采购4．实施知识产权战略和技术标准战略5．实施促进创新创业的金融政策6．加速高新技术产业化和先进适用技术的推广7．完善军民结合、寓军于民的机制8．扩大国际和地区科技合作与交流9．提高全民族科学文化素质，营造有利于科技创新的社会环境九、科技投入与科技基础条件平台1．建立多元化、多渠道的科技投入体系2．调整和优化投入结构，提高科技经费使用效益3．加强科技基础条件平台建设4．建立科技基础条件平台的共享机制十、人才队伍建设1．加快培养造就一批具有世界前沿水平的高级专家2．充分发挥教育在创新人才培养中的重要作用3．支持企业培养和吸引科技人才4．加大吸引留学和海外高层次人才工作力度5．构建有利于创新人才成长的文化环境党的十六大从全面建设小康社会、加快推进社会主义现代化建设的全局出发，要求制定国家科学和技术长远发展规划，国务院据此制定本纲要。

磁约束核聚变研究

1965年，他负责三线基地，即原二机部585所的筹建工作，1969年底，随三线建设迁至四川乐山原二机部 585 所，即现核工业西南物理研究院。文化大革命结束后，任二机部 585 所所长，任职期间，他指导了中国环流器一号装置的设计建设，领导了这一装置和全所的等离子体物理与聚变工程技术的研究工作。 70年代初，他在国内率先提出了聚变裂变共生堆的概念李正武先生1980年被选为中国科学院院士 1988年，为了指导我国受控聚变事业的发展，他及时提出了中国环流器二号的概念设计框架，成为中国环流器二号计划的早期基础。
为什么加入ITER
据2006年6月国际能源巨头BP公司发布的《BP世界能源统计》[11]的数据
中国的石油和天然气储量都占世界总储量的1.3%，煤炭占总储量的12.6%
90%上的能源为不可再生能源
可能的轻核聚变反应
D T He (3.5MeV) n (14.1MeV)
4
50% D D T (1.01MeV) p (3.02MeV) 50% He3 (0.82MeV) n (2.45MeV) D He3 He 4 (3.6 MeV) p (14.7MeV) 51% T He3 He 4 p n 12.1MeV 43% He 4 (4.8MeV) D (9.5MeV) 6% He5 (2.4 MeV) p (11.9MeV) p Li6 He 4 (1.7 MeV) He3 (2.3MeV) p B11 3He4 8.7 MeV
1993年6月9日，中共中央政治局常委、全国政协主席李瑞环同志在安徽省委书记卢荣景陪同下，来等离子体所考察
1996年10月24日，中科院副院长路甬祥来等离子体所视察

水中氕、氘、氚同位素的分离技术研究现状

!第!"卷第#期核!化!学!与!放!射!化!学$%&'!"(%'# !#)#!年!月*%+,-.&!%/!(+0&1.,!.-2!3.24%0516478,9:;,<#)#!水中氕氘氚同位素的分离技术研究现状施章宏赵庆凯陈长安"中国工程物理研究院材料研究所%四川江油!"#?@)D摘要氢的同位素氕#E$&氘#F$和氚#G$在医疗&核能&国防等领域都有着广泛的应用%特别是在碳达峰&碳中和的'双碳(背景下%采用氘氚核聚变能被认为是我国的重要能源战略)故实现氢同位素的有效分离具有极其重要意义%然而自然界中氘和氚的相对丰度却极低%国内外学者相继开展了广泛的科学研究)本文首先对水中氢同位素分离的技术原理进行了概述!然后%从工程化应用角度%重点综述了电解法&精馏法和化学交换法!从实验室研发角度%重点综述了膜分离法和多孔材料吸附法)最后%对几种典型技术的分离因子和能耗进行了对比分析%并展望了未来水中氢同位素分离技术的发展趋势%以期为水中氢同位素的高效分离提供指导)关键词同位素分离!氕!氘!氚中图分类号 H I@?!!文献标志码 :!!文章编号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收稿日期 #)#=>)!>?!!修订日期"#)#=>?)>)@!!基金项目国家磁约束聚变能发展研究专项##)##A B C)=?D)))?$!!"通信联系人陈长安!!氢有=种同位素"氕#E $&氘#F %重氢$和氚#G %超重氢$%其中氚具有放射性)氢的同位素在医疗&核能&国防等领域都有着极其广泛的应用)例如"在医药研究上%利用氘减缓代谢的原理%氘代药物能提高药物疗效及作用时间+,!在核裂变能的重水核反应堆中%用重水作为慢化剂和冷却剂+#,!在被认为人类终极能源的聚变堆中%主要依靠氘&氚核聚变反应产生能量+=,!在国防领域中%氘&氚是构成核武器---氢弹的重要材料+!,)此外%在学术研究方面%氘和氚还是追踪氢元素参与某些物理化学过程的示踪元素)然而%自然界中氢的同位素F 和G 相对丰度却极低%F 相对丰度约为)')?I"[%而G 相对丰度低于)'))?[)E &F &G 因具有相同的电子结构%其化学和物理性质差别甚微%很难通过常规的物理或化学手段进行分离)目前研究较多的一般为气体氢分子形态的同位素#E #&F #&G #&E F &E G 和F G $分离%已开展了丰富的研究并取得了显著的成果)近年来%面对核能的快速发展产生的含氚废水及福岛事故产生的含氚废水的处理问题%人们将目光转向了水中氢同位素#E #P&E F P &F #P &E G P &F G P 及G #P $的分离研究)因含氚废水中的氚主要以氧化氚#E G P $形式存在%E G P 的危害是气态元素氚E G 的#'I 万倍+I ,)而福岛核事故自#)?=年起已累积产生了活度浓度约为)"\]*^的含氚废水?=)多万吨+",无法有效处理%引起了国际社会的高度关注%其最终去向已成为全世界讨论的热点问题)如何经济有效地对水中氢的同位素进行分离%对于核能的可持续发展&聚变堆燃料循环以及氚处理工艺有着非常重要的意义)目前%已发展了多种水中氢同位素的分离技术%如图所示%按照分离原理的不同大体可分为五类"#?$利用饱和蒸汽压的差异%如精馏法#_F $&膜蒸馏法等!##$利用动力学性质的差异%如热扩散法&膜渗透法等!#=$利用热力学性质的差异%如双温交换法#`4,2&1,>L +&/421$&气相催化交换法#$U S C $&液相催化交换法#^U S C $等!#!$利用化学反应动力学的差异%如电解法#_C $&联合电解催化交换法#S C S C $等!#I $利用吸收光谱上的差异%如激光法等)其中%各分离方法发展的时间轴如图#所示)图!水中氢同位素分离的主要原理及方法B 4O <?!U ,4-04;&17.-26185%27%/V .81,592,%O 1-47%8%;171;.,.84%-图#!水中氢同位素分离方法发展的时间线B 4O <#!G 461&4-1%/V .81,592,%O 1-47%8%;171;.,.84%-6185%27"J 核化学与放射化学!!第!"卷<!工程化技术电解法&精馏法和化学交换法出现的较早#图#$%经过持续的发展%目前技术成熟度较高%已成为工业上广泛采用的主要工程应用技术)<=<!电解法电解法是利用电解槽将电能转化为化学能%水分子在直流电的作用下阳极发生氧化反应生成氢气%阴极发生还原反应生成氧气)水分子分解生成氢气的过程中%同位素在电极上析出速率不同%产生显著的同位素效应)对于氢>氚同位素体系%随电解技术类型的不同%分离因子在#!?I范围内+#?>#=,)如表?所示"水的电解按电解温度的不同可以分为低温电解和中高温电解技术!按照传导离子的不同%可分为碱性#P E a$电解&质子#E b$传导电解和氧离子#P#a$传导电解技术)值得注意的是%与低温电解技术相比%中高温电解效率可以接近))[)表!几种典型的电解技术G.X&1?!G9;40.&/1.8+,17%/1&108,%&9747;,%017717电解技术电解质电解原理迁移离子电解温度电解效率现状低温电解碱性#P E a$电解#:_C$液体P E a#)!J)c I@[!J)[已商用固体聚合物电解#L U C$固体#聚合物电解质膜$P E a#)!#))c实验室阶段E b#)!#))c"I[!J#[即将商用中高温电解固体氧化物电解#L P C S$固体#陶瓷氧化物$E b I))!?)))c接近?))[实验室阶段P#a I))!?)))c接近?))[样机阶段P#a D I)!@))c实验室阶段DJ第#期!!施章宏等"水中氕&氘&氚同位素的分离技术研究现状!!自?@=#年科学家W,19+J,发现氘之后%就首先用电解法分离氘)在#)世纪中叶%水溶液电解就已成为挪威&加拿大和苏联的第一种工业化方法获得重水的技术)首先%人们对碱性电解分离氢同位素进行了较多的研究%发现与E F P体系相比%碱性电解更适合E G P体系+#!,)但处理高浓度的氚时存在碱水溶液的自辐射分解%引起周期性维护计划频率较高%导致更换电解质会产生较多的二次放射性废物)此外%碱性溶液还会对管路系统产生较强的腐蚀作用%如今已逐渐被L U C电解技术替代)L U C电解需要用质子交换膜作电解质%最常用的是(./4%-型+#I>#",的全氟磺酸盐膜)与传统的碱性电解相比%具有体积小&电流密度与电解效率高&使用寿命长&系统工艺简单等优点%已被广泛用于水电解制氢领域%生产能力可以从^*5到!))6=*5)在氢的同位素分离方面%孟建波+#D,研究了L U C电解技术对E*F同位素的分离性能%发现在!)c&@)6:*06#条件下%M,3+*(./4%-& D*U X:O&M,3+*(./4%-&?D*G4(4=&M,3+*(./4%-& D*(4和S*(./4%-&?#*U8>G4P#T C:电极的E*F 分离因子分别为!'!@&='!J&='?!和!'I=)温雪莲等+#J,研制了L U C固体电解质氚水浓集装置%对约\]*^的含氚水进行了电解浓集实验%得到了='D倍的浓度富集系数)该装置经过一年的运行%性能稳定%为含氚废水的处理提供了新途径)因氚具有放射性%在处理高浓度含氚废水时%质子交换膜的稳定性也引起了学者的关注)M V.4等+#@,发现在高达I))R`9电子束的辐射剂量下%膜仍保持机械强度%但如果剂量超过)))R`9%则离子电导率会降低)随后%学者对(./4%-??D和(./4%-???)膜的抗辐射性也进行了研究+=)>=?,%发现在比活度约为='D d?)=\]*R O氚化水的情况下%膜的状态会发生相应的变化)为了将氚浓缩到较高的值#约?)=\]*R O$%建议使用带有U2>:&合金膜的双极电池+=#,)要进一步浓缩到更高的值#)I\]*R O$%M7%X1等+==,建议使用带有硬氧化物陶瓷电解质的电解装置)电解法的优点在于能获得高的分离因子%是目前国内外正在应用的水中氘&氚有效分离的辅助方法之一)但无论哪种电解技术%其能源成本都极高#电解为氢气的能耗约!!I'IR_5*6=$%使用电解作为大量含氚水脱氚的单独工艺在经济上并不可行%如今该技术广泛用作基于氢与水的化学同位素交换%即S C S C工艺的一部分%主要用于较高浓度含氚废水的进一步浓缩处理)<=>!精馏法精馏法也是最早实现重水分离的方法%是利用不同含氢同位素水分子的饱和蒸汽压差异&较轻的同位素分子更易挥发的特性#表#$)在?@==年研究电解法分离氢同位素的同时%用精馏分离氢同位素的实验也在同步开展%并验证了技术的可行性)随后\4O1&1471-+=!,利用量子统计理论%提出了$.;%+,U,177+,1M7%8%;1C//108#$U M C$理论"由于不同氢同位素分子挥发性的不同%引起冷凝#液体$相和气态相的同位素组成不同)这是所有蒸馏分离技术的基础%并通过混合液体分馏的瑞利方程进行建模+=I,)经过多年的发展%该工艺已用于重水工业生产与升级+=",%是目前最广泛的分离方法之一)表#!氢同位素氧化物的沸点和蒸气压对比G.X&1#!S%6;.,47%-%/X%4&4-O;%4-8.-2Z.;%,;,177+,1%/592,%O1-47%8%;1%K4217!!水精馏浓集氚的实验研究在#)世纪D)年代至J)年代已深入开展+=D,%该工艺具有处理量大&装置结构简单&易操作&不需催化剂等优点)中国工程物理研究院核物理与化学研究所基于精馏工艺建立了一套小试规模的含氚轻水处理验证装置%该装置的处理量为R O*5+=J,%能够在全回流条件下实现氚水大于?))倍的贫化+=@,%中国工程物理研究院材料研究所基于多年氢同位素分离技术积累%建立了!)R O*5的水精馏预浓集装置%作为中试平台用于含氚废水处理的评估验证)填料是精馏工艺中影响分离效果的核心因JJ核化学与放射化学!!第!"卷素%它提供了气液两相接触传质和传热的表面%与塔内件一起决定了填料塔的性能)目前%国内外均广泛采用磷青铜填料+!),%中国工程物理研究院核物理与化学研究所+=J %!?,&中国工程物理研究院材料研究所+!#>!=,等针对磷青铜&不锈钢等精馏填料进一步开展了深入研究%考察了不同规格&形式和处理工艺的填料分离效率%发现不锈钢填料经优化后性能媲美磷青铜%能大幅降低填料成本)精馏的主要优点是工艺过程中没有水分子与氢分子间的催化交换&无氢爆燃危险%装置的结构简单&坚固%没有腐蚀问题%是获得重氧和低氘水的主要方法+!!>!I ,)未来通过耦合热泵&废热能源%可以显著降低整体能耗%有望用于大量&低浓度含氚废水的处理)<=?!化学交换法化学交换法是指利用化学平衡的原理对氢同位素进行浓缩%当同一元素的两种化合物在一定条件下相接触时%同位素在不同的化学组分间的分配不同而达到分离目的)化学交换法分离水中氢同位素可分为两大类"一类是以E #L 为载体参与的双温交换法!另一类是以氢气为介质%贵金属作催化剂%实现气态氢与液态水的催化交换法%且按水的工作状态及交换条件的不同%可进一步分为$U S C &^U S C %其中^U S C 可以和电解法组成S C S C 工艺)<=?=<!`4,2&1,>L +&/421#`L $工艺!双温交换法被称为`4,2&1,>L +&/421双温硫化氢交换法%依赖于水#E #P *E F P $和硫化氢#E #L *E F L $之间随温度变化其氢同位素交换反应速率的差异)如图=+!",所示%其主要由保持在=#c 的冷循环和=)c 的热循环组成)在冷循环中%硫化氢气体中的F 优先转移到液态水中%而在热循环中%水中的F 优先转移到硫化氢气体中)其分离因子为'J !#'=%能源成本较高)`14X 和L ;1Z .0R 发明了这个`L 工艺+!D ,%`L 在这里代表`4,2&1,>L +&/421%`4,2&1,是该公司的名称%该公司设计了美国第一个双温交换法的分离工厂+!J >!@,)双温交换法的特点是可以只改变一种同位素的浓度%同位素交换的热力学&动力学以及由氚引起的放射性废物等问题均可以被最小化)`L 工艺的优势是仅需要几个阶段即可生产大量重水+!J ,%是目前全世界生产重水最主要的工业方法)例如%加拿大`L 工艺生产重水的能力可达?"))吨*年%主要提供给S :(F W 反应堆)美国两座I ))吨*年的重水生产厂和印度))吨*年的重水生产厂均采用`L 工艺+I ),)早期`L 工艺的厂房建设非常大%三座塔高@)6%直径@6+!J ,)后来用于气体交换的硫化氢被氨或氨基甲烷代替%减少了电力需求%使工厂规模更小%并避免了硫化氢工艺典型的腐蚀问题)此外%其优点是不需要用电解池来进行相转化%克服了电解工艺过程耗能大的缺点%但要求化学交换反应在高低温的分离因子之差必须尽可能大%才具有应用价值)图=!双温交换法生产重水的简单反应过程+!",B 4O <=!`L ;,%0177/%,851;,%2+084%-%/51.Z 9V.81,+!",<=?=>!$U S C 工艺!$U S C 的原理是实现氚的相转换%即将E G P #或F G P $加热汽化后在交换柱内与高纯E ##或F #$进行同位素交换反应%进入气相中的氚再通过下一步的低温精馏技术#S F $浓集分离)$U S C 含氚重水除氚工艺中%首先将含氚重水进行汽化%在催化交换塔中%汽化的含氚重水分子与通入的纯氘进行气>汽并流催化交换%在催化剂的作用下%发生同位素传质交换反应%将重水中的氕和氚转移到氘气中)?@D #年法国在`,1-%X &1核研究中心^.+1^.-O 1Z 4-研究所建立了世界上第一套气相催化交换的重水脱氚装置%该装置处理含氚重水的能力为J '!R O*5+I ?,%使反应堆重水中氚的比活度降低至?'DS 4*R O #?S 4e ='D d ?))\]$)?@J J 年加拿大安大略水电公司#P -8.,4%E 92,%$在参照法国`,1-%X &1脱氚工艺流程的基础上%对技术稍加改进%在达林顿#F .,&4-O 8%-$建造了一座迄今为止世界上最大的重水脱氚装置)该脱氚装置的规模约为法国的#)倍%塔高=)6%处理含氚重水的能力为=I )R O*5%年平均处理含氚重水能力为#)))吨+I #,)$U S C 流程中采用的是亲水催化剂%需要多级串联运行%@J 第#期!!施章宏等"水中氕&氘&氚同位素的分离技术研究现状每一级反应都需要在高温##))c$进行%能耗高)另外%对于每一级交换%蒸汽与E##或F#$是同向并流%交换效率相对较低"含氚重水需要反复汽化和冷凝%工艺流程&设备非常复杂)该方法虽然成熟%已工业化生产%但技术路线落后%已被^U S C 工艺取代)<=?=?!^U S C工艺!由于$U S C工艺中使用的亲水型催化剂的载体具有亲水性%若在液态水环境下%水会将催化剂的活性组分覆盖%从而使催化剂失活)^U S C是随着疏水型催化剂的发明出现的%该催化剂能够使交换反应在液体中或者在极潮湿的环境中进行%液态水和氢气直接进行氢同位素间催化交换%不需反复汽化和冷凝%简化了蒸汽相催化交换的过程)该工艺采用逆流交换反应的模式%即含氚重水从^U S C塔的顶部进入催化交换塔%纯氘从催化交换塔的底部进入催化交换塔%在催化反应床内进行气>液两相间的氢同位素催化交换反应%使含氚重水中的氚由液相转移到气相氘中%即F G P转化成F G)加拿大S5.&R34Z1,实验室开发出疏水催化剂%有效解决催化剂液态水覆盖导致中毒的问题后%该工艺以其操作条件温和&能耗低等优点而迅速取代了$U S C工艺) @J I年%加拿大S5.&R34Z1,实验室首先建立了基于^U S C bS F流程的含氚重水提氚验证试验装置+I=,)@@)年%加拿大原子能有限公司#:C S^$建立了^U S C重水脱氚的中试装置%该装置对含氚重水的处理能力可达#IR O*5%能够去除J)[的氚和@)[的质子+I!,)随后欧洲S:(F W类型的重水反应堆均建立了I))8*.的重水脱氚装置%均采用^U S C工艺+I I,)在加拿大的帮助下%韩国于#))"年在月城#_%&7%-O$建成了处理能力))R O*5&除氚因子=I的重水除氚系统%每年能够去除D T S4氚%能有效减少场区约"@'?[的氚排放+I",)^U S C脱氚工艺的特点是需要采用疏水催化剂%目前%主要以多孔聚四氟乙烯为载体的载铂催化剂或以聚四氟乙烯疏水化处理的活性炭为载体的镀铂催化剂#U8*S*U G B C型催化剂$为主)这种类型的疏水催化剂广泛用于液态水和氢同位素单质气体间的同位素交换和氢的催化氧化+=?%I D,)罗马尼亚+I J,&印度+I@,和中国+")>"?,也在开发制造疏水催化剂的技术)俄罗斯和日本则选择苯乙烯>二乙烯基苯共聚物#L F\S$为疏水载体%将活性金属#U8$直接沉积在其上+"#>"=,)<=?=@!S C S C工艺!S C S C流程其实是^U S C 流程的扩展%电解在S C S C工艺中的重要作用是提供相转化功能%完成^U S C催化塔下部的回流倒相任务)同时%由于电解过程中重组分将在电解液中浓缩%所以电解还能增加S C S C进一步预浓缩氘或氚的能力)与气相催化交换$U S C和^U S C工艺相比%S C S C对含氚气体具有浓缩功能%能大幅减少输送到S F的含氚气体量%有效减轻S F的负担%降低后端能耗)因此%联合电解催化交换法的应用越来越受到重视%其被国际热核聚变实验堆#M G C3$选为水去氚化的重要技术路线+"!,)加拿大+I!,&美国+"I,&日本+"",电站&俄罗斯+"D,以及我国均建立了不同规模的S C S C装置)其中%德国卡尔斯鲁厄氚实验室#G^f$发展并建立了名为G3C(G:的聚变能源含氚水处理系统%采用了S C S Cb S F的级联工艺+"J,%其中S C S C装置中的^U S C柱高J6%电解池产氢能力为#'#6=*5)G^f于#)??年利用S C S C装置对欧洲联合环状反应堆#*C G$产生的?J)^含氚水进行了处理%获得了减容=)倍的结果+"@,)日本福岛核事故后%日本东京电力公司也曾考虑把S C S C作为其大量核废水除氚设施建设的技术路线+=J,)国内S C S C相关工艺发展较晚%主要有中国工程物理研究院和中国原子能科学研究院相关装置的报道)其中%中国工程物理研究院在'十五(期间建立了一套基于S C S C和色谱工艺级联的含氚重水处理演示系统)之后%中国工程物理研究院核物理与化学研究所建立了一套S C S C 含氚水处理系统%采用了L U C膜电解池%大大降低了系统的氚滞留量%将氚水的浓集倍数提高到=#倍以上)吴栋等+D),针对内陆核电&国际热核聚变实验堆和福岛核电站=种含氚废水#轻水$体系开展了基于联合电解催化交换工艺的深度净化除氚的技术研究%给出了具体的工艺设计示例%并提出了在含氚水进料量较大的情况下%宜采用模块化的设计方案)S C S C工艺也需要用高成本贵金属铂疏水催化剂!能量强度较大%费用较高+D?,)另外%其规模还受电解池电解能力的制约)因此%该工艺目前仅适用于少量氚水的脱氚#处理能力为每小时数十升$+D#,)>!实验室技术>=<!膜分离法膜分离技术分为膜渗透蒸发和膜蒸馏两种工)@核化学与放射化学!!第!"卷艺+D =>D I ,)这两种分离方法均发生液体到蒸汽的相变%两种方法的关键区别在于膜的作用)渗透蒸发时%膜是亲水性的%驱动力来自进料液和渗透蒸汽之间的化学势差!膜蒸馏时%膜仅作为汽>液的界面%是疏水性的%驱动力源于组分之间的蒸汽压差+D ",)>=<=<!渗透蒸发!渗透蒸发可以分离沸点相近的混合物%这些混合物很难通过蒸馏分离)水同位素分离非常适合这种膜工艺)如图!所示%将进料的液体混合物加热%同时在另一侧调节蒸汽压差)如实验室中可通过真空泵调节%工业生产中可采用冷却渗透蒸汽的办法+D D ,%实现进料液被膜吸附并扩散通过膜%在另一侧蒸发+D J ,)美国橡树岭国家实验室的\5.Z 1等+D @,用L :U P >=!和^G :分子筛作为膜材料%开展了氚水的渗透蒸发分离实验%其实验装置示于图I )结果表明%用不同的f >^G :膜样品观察到E G P *E #P 分离因子和理想选择性均有显著提高)有趣的是%f >^G :膜会优先选择性地渗透E #P %导致滞留物中的E G P 浓度高于渗透物)\5.Z 1等+D @,还发现使用^G :膜%f >^G :中的总蒸汽渗透率比L :U P >=!高一个数量级#))))!#))))06=*#06#.7.06E O $$)可以想象%与目前最先进的S C S C 工艺相比%通过高渗透^G :膜和氚化水的分子筛分离%多级级联后将能经济有效地从大量低浓度含氚废水中分离氚化水+J ),%有着诱人的应用前景)图!!渗透蒸发示意图+D D ,B 4O <!!F 4.O ,.6%/851;1,Z .;%,.84%-;,%0177+D D,>=<=>!膜蒸馏!膜蒸馏最适合于进料成分主要是水的情况%如水的同位素分离)该过程由加热进料液体和渗透物之间的蒸汽压差驱动)必须使用疏水膜作为汽>液界面)疏水表面防止液体溶液进入孔%这被称为孔润湿)该膜为水和渗透侧之间的接触提供了大的表面积%并充当进图I !用于分离氚化水的膜渗透蒸发系统示意图+D @,B 4O <I !L 0516.840%/851;1,Z .;%,.84%-797816/%,85171;.,.84%-%/8,484.812V .81,+D @,料和逆流相之间的物理屏障)已进行水同位素分离测试的膜蒸馏装置包括直接接触膜蒸馏#F S T F $+J ?>J #,&气隙膜蒸馏#:`T F $+J =>J !,&真空增强膜蒸馏#$C T F $+J !,和压力驱动气隙膜蒸馏#U F >:`T F $+J I ,#图"+J ",$)其中%在比较改进的膜蒸馏工艺时%:`T F 被用作比较基准+J!,)氧化石墨烯#`P $膜是主要用于水中氢同位素膜蒸馏的材料%#)?I 年%L 1Z 4O -9等+J D ,首次利用制作的`P 薄膜完成了氢同位素水蒸气的分离实验)实验表明`P 薄膜对水中F *E 和G *E 的分离因子约为'#和?'"%表现出极强的分子筛分性能%远远优于传统微孔高分子膜的分离能力)#)#)年%T %5.66.24等+JJ ,利用类似的压力驱动过滤装置研究了`P 纳米片的大小和氧化程度对同位素分离效率的影响%发现不同操作条件下的同位素传质行为具有较大差别)针对以上`P 膜分离的一些定性的研究%文明等+D !,通过在`P 膜表面引入含氟二氧化硅纳米颗粒层%实现了对`P 膜的超疏水改性)结果表明%膜的超疏水涂层可以有效地阻止液态水渗透到膜中%从而在膜中提供纯蒸汽过程)同时%与纯`P 和商用聚合物膜相比%合成膜在膜蒸馏中具有优越的同位素选择性)分离因子均值为'?I ?%连续测试长达@)5%复合膜的性能稳定%不影响膜的选择性和通量)在机理研究上%S 54-O +J ",采用不同厚度和还原程度的`P 膜%证明了`P 与邻近水分子和氧官能团的氢键强度不同%导致不同氢同位素的水分子扩散速率#分子扩散$不同%选择性吸附和解?@第#期!!施章宏等"水中氕&氘&氚同位素的分离技术研究现状图"!四种主要的膜蒸馏工艺+J",B4O<"!T16X,.-124784&&.84%-;,%01770%-/4O+,.84%-7+J",吸#吸附效应$不同)实验结果还表明%增加`P厚度可以增加吸附位点数量%能改善F*E的分离性能)S54-O+J",还对膜技术的能耗和分离因子与其它分离技术进行了对比%可以看出用膜技术进行水中氢同位素的分离时%具有较低的能耗和较高的分离因子%在未来工程应用中具有显著的竞争优势)>=>!吸附法近年来%利用无机和有机多孔材料进行选择性吸附+J@>@#,被认为是最有前途的低成本分离方法)分子筛作为最常用的多孔吸附材料%在早期E G P选择性吸附实验研究中%取得了一定的研究成果%得到了初步的吸附>解吸机理)(.7471等+J,最早开展了分子筛多孔材料吸附E G P的研究工作%但结果并不理想%未能发现有明显的选择性)f46等+@=,首先从实验上证明了多孔材料对E G P分子具有一定的优先选择性%并用多种无机和有机的分子筛多孔材料对I"S4*6^E G P 进行了去氚研究)在镁分子筛&镍分子筛&铁分子筛&铝分子筛&多孔氧化铝&多孔硅胶&沸石&海藻&壳聚糖等中%筛选出镁分子筛的效果最佳%可去除D'"[的E G P)这一结果为多孔材料处理含氚废水提振了信心)f46等+@=,为了解释多孔材料对E G P分子的选择性吸附%提出了四种初步的吸附>解吸机理"氢离子交换机理&金属离子配位机理&与碱基的氢键机理&与孔隙中水簇的二次氢键机理)接着%新型介孔二氧化硅#T S T>!?$材料被发现%G.O+054等+@!,注意到T S T>!?与其它分子筛相比%孔径分布更窄&比表面积更大#大于)))6#*O$%将更有利于E G P分子的吸附)经实验后获得多孔材料对E G P去除效果的排序" T S T>!?#^G:#I:$#低二氧化硅TP3$G: #!:$#高二氧化硅TP3)测得T S T>!?对E G P的分离因子为?'#"%对比需要加热的废水精馏除氚的工艺#平均分离因子约?')=!?')I$%应用前景极大)近期文献+@I,报道了一种可以利用温度调节孔道尺寸的多孔配位聚合物#U S U7$结构%在不同尺寸的孔道中水分子同位素的扩散速率不同%从而实现了室温下对水分子中氢同位素的有效分离)如图D所示%低温下扩散通道小于水分子的动力学直径%孔笼的通道关闭%水分子无法扩散!高温下通过热振动孔笼的通道被打开%水分子进#@核化学与放射化学!!第!"卷。

2018年度国家自然科学基金资助项目数据分析结果-G管理科学部

学科代码 G G01 G0101 G0102 G0103 G0104 G0105 G0106 G0107 G0108 G0109 G010901 G010902 G010903 G0110 G0111 G0112 G0113 G0114 G011401 G011402 G011403 G0115 G0116 G0117 G0118 G0119 G02 G0201 G0202 G020201 G020202 G0203 G0204 G0205 G0206 G0207 G020701 G020702 G020703 G0208 G020801 G020802 G0209 G020901 G020902 G0210 G0211 G021101 G021102 G0212 G0213 G0214
经济科学博弈论与信息经济行为经济与实验经济计量经济与经济计算经济发展与贸易经济增长与发展贸易经济货币政策与财税政策金融管理银行体系管理金融市场管理金融创新管理人口资源环境经济与劳动经济劳动经济人口资源环境经济农林经济管理林业经济管理农业经济管理农村改革与发展食物经济管理区域经济与产业经济区域经济管理产业经济管理宏观管理与政策公共管理公共管理基础理论政府组织管理社会与区域治理政策科学理论与方法非营利组织管理科技管理与政策科学计量学与科技评价科研管理知识产权管理创新管理与政策卫生管理与政策卫生政策药事管理医院管理社区卫生管理健康服务管理中医药管理与政策教育管理与政策文化与休闲产业管理公共安全与危机管理社会福利管理环境与生态管理资源管理与政策区域发展管理区域发展战略管理城镇发展与管理信息资源管理图书情报档案管理社会与政府信息资源管理
青年项目 828 233 2 29 11 4 11 7 2 9 5 0 1 2 15 30 3 10 24 10 1 9 2 7 12 14 36 208 8 27 1 23 26 10 34 23 27 1 15 8 5 3 2 2 1 0 8 24 19 3 4 6 4

国家磁约束核聚变能发展研究专项2013年项目申报指引-国家科技部

附件1：国家磁约束核聚变能发展研究专项2013年项目申报指南和申报要求一、项目指南1. EAST长脉冲高功率NBI的关键技术和实验研究在EAST上发展4MW大于10秒的长脉冲中性束加热系统，特别是研制出能可靠用于长脉冲条件下的兆瓦级稳态离子源，并利用该系统在EAST托卡马克上开展离子加热、电流驱动、约束改善等物理实验。

研究在长脉冲中性注入加热条件下的等离子体行为和机理。

2. 利用多功能内部线圈控制ELM和RWM的关键技术和实验针对ITER未来第一类ELM和高磁比压下RWM（电阻壁模）控制的关键科学与技术问题，开展利用多功能内部线圈实现对等离子体一类ELM和RWM控制的物理模拟、线圈关键技术预研、线圈研制以及实验所涉及的关键科学技术问题开展研究，其重点是在托卡马克上实现利用内部线圈对一类ELM和RWM控制，为未来ITER提供有用的参考。

13. 大功率电子回旋共振加热新技术研究开展大功率回旋管无氦超导磁体运行技术应用，多管高压平衡与微波输出功率平衡以及高频调制技术的研究；研究大功率集束天线阵技术，环向与极向实时联合控制技术；研究大功率真空传输技术，微波极化参数实时控制技术；开展PSM电源技术、高压建立、固态开关、快速调整与保护技术的研究。

4. HL-2A装置高能量粒子物理研究在HL-2A装置上利用大功率加热手段（ECRH、NBI、LHCD）对高能量粒子（包括高能电子和高能离子）的约束、输运、不稳定性进行实验研究和理论、数值模拟研究。

了解高能量粒子驱动阿尔芬本征模、快粒子模及造成快粒子损失的机制，探索克服这些不稳定性及快粒子损失的对策；研发具有高空间、时间及能量分辨的高能电子及高能离子诊断；改进加热系统使之满足高能量粒子物理实验的需要；发展数值模拟编码对高能量粒子相关实验现象进行分析和研究。

5. 长脉冲条件下高热负荷的有效控制关键技术和实验研究开展针对未来ITER运行时，长时间10MW/m2热负荷苛刻条件2下等离子体安全运行的关键技术和物理问题研究，开展能快速控制、移除10MW/m2热负荷以及高能量粒子流的关键技术预研、技术集成，以及在托卡马克上开展实验，探索在长脉冲条件下对高热负荷、高粒子通量有效控制的手段，发展实现有效控制的新方法，通过实验和模拟的对比研究其机理。

变革性技术关键科学问题重点专项2018年度项目申报指南

附件2“变革性技术关键科学问题”重点专项2018年度项目申报指南变革性技术是指通过科学或技术的创新和突破，对已有传统或主流的技术、工艺流程等进行一种另辟蹊径的革新，并对经济社会发展产生革命性、突变式进步的技术。

“变革性技术关键科学问题”重点专项重点支持相关重要科学前沿或我国科学家取得原创突破，应用前景明确，有望产出具有变革性影响技术原型，对经济社会发展产生重大影响的前瞻性、原创性的基础研究和前沿交叉研究。

根据专项实施方案和“十二五”期间有关部署，2018年本重点专项将围绕信息、能源、地学、制造、材料、生命科学及交叉等6个领域方向部署项目，优先支持37个研究方向。

同一指南方向下，原则上只支持1项，仅在申报项目评审结果相近、技术路线明显不同时，可同时支持2项，并建立动态调整机制，根据中期评估结果，再择优继续支持。

2018年度专项拟部署项目的国拨经费总概算为9.7亿元。

申报单位根据指南支持方向，面向解决重大科学问题和突破关键技术进行一体化设计。

鼓励围绕一个重大科学问题，从基础—1—研究到应用研究全链条组织项目。

鼓励依托国家重点实验室等重要科研基地组织项目。

项目应整体申报，须覆盖相应指南方向的全部考核指标。

每个项目下设课题不超过5个，每个项目所含单位数不超过6家。

项目执行期一般为5年，申报项目须提出明确、有显示度的5年总体目标和2年阶段目标和考核指标（或研究进度）；立项项目实行“2+3”分段式资助，在项目执行2年左右对其目标完成情况进行评估，根据评估情况确定项目后续支持方式。

1.脑信息认知技术基础研究研究内容：面向仿脑、类脑、人—机互联等技术发展需求，探索构建脑信息认知的核心方法体系。

研究电磁光声等多手段脑信息联合获取技术；研究生物神经环路的计算原理与数学建模方法；研究复杂神经模式的脉冲计算模型；研究多脑区神经元功能连接与联合解析原理；研究神经元锋电位、局部场电位、事件相关电位、头皮脑电等脑信息的单模态及多模态解码的新机制与新算法；研究多时空尺度、多脑区协同解码模型与方法。