清华大学工程物理系能源专家讲座—先进核能系统与反应堆物理

“领异标新二月花”
——《先进核能系统与反应堆物理研究方法》报告感想核能基于基础科学发现，起步于军事应用。

从微观粒子的相继发现到费米提出链式反应的基本观念，再到1942年芝加哥大学实现可控链式核裂变反应，1954年前苏联OBNINSK核电站成功并网发电。

从第一代核反应堆到如今的第三代到不久的未来的第四代反应堆，核能系统不断走向更加先进。

今天，王侃教授给我们带来了“先进核能系统与反应对物理方法发展”的讲座，是我们对核能系统和核反应堆物理又增进了了解。

光有核裂变是没有裂变核能的，裂变核能的实现需要有链式反应。

反应堆的定义是能维持可控自持（续）核裂变链式反应的装置。

所以研究的核心内容是如何使可控的链式核裂变反应自持下去。

从中子的角度，即要达到平衡，所以要定量设计系统。

开始的种子从哪里来呢？目前有五种产生中子方式：自发裂变、水慢化动力堆启动（含10^5kg的U238）、中子诱发裂变，强流质子加速器、中子衰变。

而快堆比热堆对于铀资源利用率更高，且可以焚烧掉一些核废料，比功率比热堆大。

冷却剂不同。

从中子模型到裂变，再到链式核裂变，这一系列的技术发展，为后来的链式核裂变的实际应用打下基础。

在1942年建立反应堆，实现可控的链式核裂变反应，由科学研究到“可控”，即到了工程应用领域。

然后王教授说：我们现在要两条腿走路，要建造与研发一同进行。

下一个问题就是第四代反应堆代际的标准。

怎么叫第四代？达到四类标准：可持续经济性、安全与可靠性、防核扩和物理实体保护标准。

然后王侃老师谈了很多关于反应堆物理与方法。

物理与核物理区别，但又有关系，核物理是反应堆物理基础，核物理学的研究内容是反应堆物理的起点，比
如中子与物质的相互作用。

有别于传统的物理研究方式之外，现在还可以高效利用计算机资源,完成精细求解(三维全堆云计算,蒙特卡洛算法)问题。

王侃老师强调要瞄准蒙卡方法，即终极手段（超算支撑），因为先进蒙卡程序能和现在超算架构相结合的，把程序拿到计算机上跑，只要进行并行可扩展性。

据说中国目前是世界范围内是唯一完成基准题全堆满循环计算。

听完报告之后，我感想最深的地方是反应堆物理研究方法的不断革新。

这样方法的革新得益于两方面：（1）人们在长期的试验中，积累了经验，发现反应堆物理领域诸多新的问题，建立理论去解决，于是，研究的侧重点和研究渠道不断向更高效合理的方向靠近；（2）随着现代计算机技术的长足发展，优化了很多计算，模型处理，精细求解的工作，甚至使人们得以尝试模拟多种猜想，提高了研究的速率，推动反应堆物理研究进程。

从最初的科研成果到今天有望承担未来国家能源大任的技术，核物理与反应堆物理的发展诠释了科学技术对于人类社会和人的生活应有的贡献。

相信未来的反应堆系统会更加智能化，更加科学先进，并且可持续，经济、安全可靠。