来源:中国科协创新战略研究院《创新研究报告》
第18期（总第219期）2018-4-26
编者按：印度原子能部（Department of Atomic Energy，DAE）由印度总理直接领导，旨在通过发展先进技术强大印度国家实力、创造国家财富，为印度公民提供更好的生活品质。该机构从事核电技术和放射性技术的设计、研究和应用，支持核能和相关前沿领域的基础研究，还与权威学术机构合作，旨在推进进一步的国际合作。2016—2017年，DAE 在所有细分领域中取得了卓越的成就，本文概述了DAE 在此期间做出的突出成绩与贡献。
一、第一阶段核电计划
加压重水反应堆：印度核电有限公司（Nuclear Power Corporation of India，NPCIL）被克里西尔（印度信贷评级资讯服务有限公司）信用评级为3A 标准，主要从事核电反应堆的选址、设计、建造、调试和运行等工作。目前，NPCIL 经营21座核动力堆，总装机容量达5780兆瓦。自主设计的两组700兆瓦加压重水反应堆现正在建造中，第1组（KAPP-3&4）位于古吉拉特邦的卡克卡帕拉，第2组（RAPP-7&8）位于拉贾斯坦邦的拉瓦巴塔。NPCIL 致力于升级并持续改进质量管理和质量监督、不断完善售前检查以及与监管机构对接等。
调试项目：库丹库拉姆核电项目（KKNPP-2 号机组）：2016年7月10日，库丹库拉姆核电项目二号机组实现了重大突破—各项危机后测试和低功耗物理实验成功完成。该装置于2016年8月29日首次同步至南方电网，随后反应堆功率分阶段提升，各功率级别的强制性试验均按要求进行。2017年1月，反应堆功率提升至100％。
在建项目：（1）卡克卡帕拉原子能项目（KAPP-3&4 号机组）。
在3号机组内，除内部（IC）和外围（OC）圆顶混凝土外，其余主要土建工程均已完成，各种设备或部件的安装也在有序进行。截至2016年12月底，整体实际进度约为84％。第4机组的土建工程现正在进行中。
（2）拉贾斯坦邦原子能项目（RAPP-7&8 号机组）。
该项目的土建和机械工作正在有序进行。在第7机组中，主要装置—“安装排水管”的安装已经完成，现正在进行冷却水管的安装。截至2016年12月底，整体实际进度约为69％。第8机组正在进行管道焊接、内部围墙修葺等工作。截至2016年12月底，该单位的整体实际进度约为57％。
已批准项目：库丹库拉姆核电站（Kudankulam Nuclear Power Plant，KKNPP） 第3、第4机组： 通过了选址、环境清理（Environmental Cleaning，EC）和沿海管理（Coastal Management，CRZ）的许可，并严格履行空气以及水资源的相关法律。KKNPP 第3、第4机组的挖掘工作已经完成，隧道和截水沟等其他构筑物的挖掘工作仍在进行中。目前，KKNPP 已经与俄罗斯联邦的原子能机构出口公司（ASE）签署了合同，以供应其长生产周期（LMC）设备、第一优先设备和开发工作的文件与资料。
戈勒克布尔哈里亚纳邦核电站（GHAVP）第1、第2机组：该项目已在政府行政审批、选址、厂址清理等方面获得批准。目前，已经完成了气象塔的搭建、预制边墙的安装以及施工功率的调试工作，完成了岩土工程调查并形成了终极报告。长期交付设备/ 部件、主要工程、招标等其他工作也正在进行中。
新项目/ 选址：土地征用及重新安置、环境研究、选址调查、公共宣传、技术商业讨论等各项前期工作仍在进行。其中，选址地包括马哈拉施特拉邦、拉贾斯坦邦、古吉拉特邦以及安得拉邦的合规区域。
质量保证：NPCIL 正在开展项目和操作站的质量保证/监督活动，并根据世界核电运营者协会（World Association of Nuclear Operators，WANO）的指导方针，对操作站进行了评估。NPCIL 将会继续为巴巴原子研究中心（Baba Atomic Research Center，BARC）、印度快堆运行商（BHAVINI）和国防研究与发展组织（Defense Research and Development Organization，DRDO）提供高质量的顾问服务。
前端燃料循环：前端燃料循环包括采矿、碾磨和矿石加工、燃料制造等操作。用作加压重水反应堆缓和剂和冷却剂的重水的生产也是核电计划的一个主要方案部分。
DAE 在铀矿开采和矿物加工方面拥有广泛的能力，并且在重水、锆合金部件及其他材料和供应品的生产中可以自给自足。其在海德拉巴的大型核燃料制造厂可以加工加压重水反应堆、沸水反应堆和快速增殖反应堆的燃料组件。
重水生产：重水务局（HWB）成功为核电计划的第一阶段作出了贡献，以具有成本效益的方式为所有的压力重水堆生产重水，使DAE 能够以可承受的成本向公众提供核电。目前，重水板不仅能够满足国内重水的自给自足需求，而且还可以按照DAE 的设想核电计划，生产未来可以使用的重水。现位于马努古鲁的世界最大重水加工厂（Heavy Water Plant，HWP）已经运营25年，在此期间生产重水超过500万千克。
溶剂技术：在溶剂方面，HWP 的巴罗达（Baroda）和塔尔切尔（Talcher）工厂的生产磷酸三丁酯和二磷酸的工业设备都很好地满足了核燃料综合体（Nuclear Fuel Complex，NFC）、印度轴承制造商NRB 轴承有限公司和DAE 的全部要求。
HWB 在其技术示范厂成功展示了工业原型规模的溶剂萃取技术，可用于各种核能湿法冶金操作。目前，其重点领域是流程优化和更高效设备的开发。
硼浓缩：根据核电厂二期工程所需的原料投入，拥有数十年同位素分离处理经验的HWB 率先开发、示范和部署了本土有关硼浓缩的生产技术。为了支持原型快增殖堆（PFBR）的进展，HWB 成功地为其第一个核心提供了全量的浓缩硼，这也帮助印度在世界上占有了一席之地。
钠金属：用于生产钠金属的2000安培测试电池的操作继续进行进一步微调，并建立电池组件的性能。
矿产勘查与开采：2016—2017年，原子矿物勘探和研究局（AMD）继续加速勘探活动，采用综合、多学科方法并明智地利用人力资源，重点加强铀、钍和稀有金属的勘探。这使安得拉邦、梅加拉亚邦、拉贾斯坦邦和贾坎德邦地区的额外氧化铀储备增加了15011吨。同时，对异常铀的开采也采取了有效行动。
燃料制造：NFC 为NPCIL 的加压重水堆（Pressurized Heavy Water Reactor，PHWR）和沸水反应堆（Boiling Water Reactor，BWR）制造并供应燃料束。在此期间，PHWR 燃料管束、氧化锆、海绵锆和铌金属产量快速提高。
后端燃油循环：燃料后处理与废物管理：所有的燃料后处理厂都执行了原计划的任务。其中，动力反应堆燃料后处理厂（PREFRE-2）与卡尔帕坎后处理厂（KARP）的表现较好。Tarapur 的先进燃料制造设施（AFFF）也可以向原型快增殖堆（PFBR）提供混合氧化物燃料。
在处理中间层固体废弃物以用于分离废物固定装置（WIP）中的放射性核素方面，Tarapur 和Kalpakkam 创造了最高的不间断处理记录。此外，Tarapur 和Kalpakkam 的固体废弃物管理设施（SWMF）和底层液体废弃物处理装置也满足了DAE 的要求。
健康安全与环境：在3DVIA Studio Pro 软件工具中开发的LOCA 设备认证设施的虚拟环境模型可用于生成典型假定事故场景的人因数据。其开发了一个由氡监测器、土壤探测器和累积室组成的太阳能地球观测站，可以通过探测底土的氡扰动来探测地壳的应力释放。
截至2016年12月底，NPCIL 记录了约451堆年的安全运行，并会对运营站的安全性进行定期评估。对于操作站的安全将定期进行审查。所有关于安全的重要提案和文件均由科学研究委员会（Science Research Council，SRC）审查，以符合法律法规。
由于核电站的运营，NPCIL 继续保持在公共领域的低辐射性。NPCIL 的所有操作站会继续按ISO-14001 2004 认证的环境管理体系（EMS）和IS-18001 2007 的职业健康安全管理体系（Occupational Health and Safety Management System，OHSMS）进行维护，并定期进行审查。
二、第二阶段核电计划
快速增殖反应堆：对于核能发电计划的第二阶段，英迪拉·甘地原子研究中心（IGCAR）正在开发钠冷快速增殖反应堆和相关的燃料循环技术。增殖反应堆产生的燃料比其消耗的要多得多。基于IGCAR 开发的快速增殖反应堆技术，kalpakkam即将推出500兆瓦电力原型快增殖堆。该项目由DAE 的公营部门企业BHAVINI 执行。BARC 一直致力于研究和生产快堆燃料、燃料后处理技术、废物管理和劳动者的健康与安全。
原型快速增殖反应堆：所有调试活动以及相关的一级和二级系统的预热准备工作都在进行之中。2016—2017年完成的主要工作包括：组件烧瓶的调试及随后带泵烧瓶的回收、钠管段的分段试验预热、可旋转插塞中充气密封的降压试验等。目前正在开展综合预热工作，随后将进行钠填充、燃料加载以及首次接近临界点的试验。
快速增殖试验反应堆：期间，快速增殖试验堆（Fast Breeder Test Reactor，FBTR）继续在测试燃料、结构材料和特殊的中子探测器中发挥着重要作用。涡轮发电机首次与电网同步发电，发电量为5.8兆瓦，首次将反应堆功率提高至27.3兆吨。在排放钢组件后，FBTR 又在反应堆堆芯的第12个环中装入大约72个Thoria 子组件，以用于生产铀-233（U233）。
快速增殖反应堆燃料：铀- 钚混合碳化物燃料棒被制作以用于快速增殖试验的反应堆；中子多重计数器（NMC）被开发并用于测量密度从30毫克到千克级的密封容器中的钚；用于检测后辐照的设备被扩大应用于先进的燃料和结构材料的检测。目前，在现有FBTR 的基础上将计划开展一个新的试验反应堆设施（FBTR-2）计划。
快速反应堆燃料再处理：CORAL（铅电池先进燃料紧凑后处理设施）继续运行并对FBTR 用过的燃料进行再处理。目前，已经成功地展示了铀锆燃料（100 克）在热室设备中的高温化学后处理操作。
快速反应堆相关技术：快速反应堆和相关燃料循环的研发活动包括：总瞬时堵塞单燃料组件的数值分析；核心破坏性事故后的钠火与氢气反应研究；在FBR 严重事故情况下快速排泄情况的模拟；电磁泵的设计与开发；电磁流量计的设计与开发；硅油扩散粘结超声换能器性能测试；闸阀防护塞的测试；国产450NB 钠冷冻密封蝶阀的发展等。
快速反应堆的未来：在2016—2017年度，投入了大量的试验设施，例如用于水力研究和未来FBR 设计概念验证的大型水电模型试验设备；基于移动加热方法，用于室温半导体辐射探测器装置和用于注入氦气的先进双束离子辐照装置等。600兆瓦双联机组设计取得重要进展，完成了最新设计标准的主要系统概念设计。与印度ANURAG、国防研究与发展组织（DRDO）合作开发的基于CPU 卡的处理器是可用于未来FBR 的多样化实时计算机系统。
三、第三阶段核电计划
钍反应堆：采用封闭式燃料循环的核电是满足世界能源需求的主要部分的唯一可持续的选择。世界钍资源比铀资源要大，因此，钍被广泛认为是“未来燃料”。印度核电计划第三阶段的目标是将钍用作商业规模的发电燃料。在钍燃料循环中，钍-232 被转化为易裂变同位素铀-233 核燃料。作为该计划的一部分，BARC 一直在开发300兆瓦先进重水堆（AHWR）。以钍为燃料，以轻水为冷却剂，以重水为缓和剂，该反应堆将具有多项先进的被动安全功能。
先进重水反应堆：AHWR 的被动安全隔离系统可以防止发生事故时放射性物质进入环境。已经开发的模型可以用来模拟在流动气体环境下壁面和固体冷凝，并模拟了核电装置壳典型的后LOCA 蒸汽氛围。
其他钍反应堆系统：熔盐增殖反应堆开发设施（MSBRDF）的初步安全分析报告已经完成，计划从无水氯化锆开始制备不含铪的无水氟化锆的方案也已经制定完成。此外，氟化锆的初步研究和X 射线衍射（XRD）检测也已经完成。
卡尔帕卡姆迷你（KAMINI）反应堆：KAMINI 反应堆经过定期安全审查后，获准运行至2020 年6 月。它将继续支持用于印度空间研究组织（ISRO）的热解装置的测试以及用于各种样品的活化分析和辐照。
四、放射性同位素与辐射技术及其应用
长期以来，DAE 研究的各种放射性同位素在医疗、工业、农业和研究领域的开发和应用方面发挥着重要的作用。由于DAE 的不懈努力，印度成为当今同位素技术领先国家之一。
农业领域：通过辐射诱导，植物产生育种突变，开发了两个新的芥菜品种TM108-1 和TM2014。通过γ 射线诱变育种技术，DAE 也开发了香米的高级品种TRR-1。
食品技术：DAE 在拉贾拉玛纳先进技术中心（RRCAT）完成了电子束辐照水稻和小麦种子的操作；使用双散射系统获得BARC 必要的低剂量照射也得以实现；开发了提高芒果、香蕉、番木瓜和菠萝加工的保质期和减少采摘后损失的工艺；BARC 已开发了采用认定为安全（GRAS）的化学物质延长荔枝的保质期的本土技术；使用野油菜黄单细胞菌的实验室分离物降低了生产黄原胶的生产成本。
重水的替代应用：通过正电子发射断层成像（PET）的扫描和代谢研究，实现氧-18 在核医学和生物化学研究中的潜在需求，HWP 已成功投产第一个自行研制的氧-18 水生产厂。此外，考虑到氘和重水在生命科学、制药和技术领域应用的巨大潜力，HWB 制定了以促进和培养该领域研发活动的行动计划。
癌症诊断和治疗服务：不考虑所有癌症患者的社会经济地位，塔塔纪念中心（TMC）为他们提供科学治疗。这种癌症治疗根据既定的方案进行管理，可以减少差异并提高质量，改善结果。通过国家癌症相关机构的协调努力，所有参与中心的护理人员都采用基于协议的治疗方法。目前，外科手术仍是治疗实体肿瘤的基本手段。在2016—2017年，大约进行了包括微创手术和机器人手术在内共6500次重要外科手术。在癌症治疗、研究和教育高级中心（ACTREC）开创的质子束治疗将增强高精度放疗的能力，对儿童效果尤其明显。
辐射处理/ 加工：截至2016年12月，约有5860立方米的医疗用品已在辐射和同位素技术委员会（BRIT）使用γ 辐射加工进行了消毒处理。此外，约有3985吨香料和其他产品，如草药原料、宠物饲料、色粉等也进行了相关的辐射加工。
基于辐射技术的设备和服务：DAE 向印度境内的无损检测（NDT）用户提供了100台ROLI-2 型放射照相机，并为BRIT的658名会员引进了射线照相机。此外，为提高医疗水平，DAE为印度医院提供两台铯-137 血液照射器，并在加尔各答修建了一个伽马实验室。
水净化、海水淡化和同位素水文：为了解地下水补给的机理，DAE 在兰契市区开展了同位素水文调查。而且，BARC 也开发出了用于高盐度/ 海水淡化的反渗透海水复合薄膜技术。
五、基础与应用研究
DAE方案的基础和应用研究是在其内部的研究中心进行的。以下是在报告期内，DAE 在基础研究和应用研究领域取得的显著进展。
数学与计算科学：在塔塔基础研究所（Tata Institute of Fundamental Research，TIFR），研究人员已经在代数和代数几何、微分几何、数论和组合、偏微分方程和随机微分方程领域进行了研究。技术与计算机科学学院（STCS）一直长期致力于计算机科学和系统科学领域的重要课题的研究。哈里斯钱德拉研究所（HRI）在数论、代数与几何和分析领域做出了重要贡献。而且，在具有权重的零和问题领域也已经取得了新的成果。
物理：目前，DAE 关于大气切伦科夫实验望远镜（MACE）的机械结构的研究即将完成；研发了一个设计和制造中子超级镜子的设备；开发了基于闪烁体晶体的不同类型的器件；研制的 TACTIC（大气切伦科夫望远镜与成像相机）可用于搜索来自各种银河系和超银河系源的VHE 光子。
聚变和其他等离子技术：工业等离子技术促进中心（FCIPT）通过短期项目和面向各行业的技术转让，为各种具有潜在社会效益的等离子现象开发做出了重大贡献。此外，远程处理和机器人技术开发（RHRTD）小组已经实现了虚拟现实设备在实验室中的低成本解决方案。
化学：DAE 首次合成了几种以苯为中心的三足式二甘醇酰胺（DGDA）和DGA- 树枝状大分子，并对其在锕系分离中的效率进行了评估。在TIFR，DAE 开发了一种用于捕获二氧化碳的新型功能化纳米材料。与传统材料相比，其具有更优异的捕获能力和稳定性。
材料科学：RRCAT 对材料科学进行的各种研究活动包括：研究两种超导方钴矿化合物LaPt4Ge12 和PrPt4Ge12 的热容量的温度和磁场依赖性；TbFe2Al10 中的大磁电阻和磁热效应；表面氧化物及其在超导射频腔中使用的高纯度铌的光学响应中的作用；Mn-Co-Ge 合金在室温左右的巨磁热效应；在稀土金属间铁磁体NdRu2 中观察到的磁性特质等。
癌症研究：位于新孟买Kharghar 的ACTREC 机构将继续为基础、临床、转化研究提供相关设备。而且，DAE 会将重点放在开发可以在当地发挥作用并且具有成本效益的治疗上。
六、所获奖项
DAE 近几年所做出的突出贡献让其备受世界瞩目，并囊获一系列奖项。NPCIL 及其网站在安全与性能、公共宣传活动、企业社会责任与官方语言方面获得多项奖项。2016—2017年，联合国际学院（UCIL）因其在不同领域的杰出活动而获得多项殊荣。AMD 官员被授予终身成就奖，印度电子有限公司（ECIL）被授予著名的第41 届ELCINA EFY（印度电子产业协会）发展卓越奖，HWP 与科塔（Kota） 已经获得了DAE 集团成就奖，TIFR 的科学家也获得了众多国家级奖项。
本文来源：
http：//dae.nic.in/writereaddata/areport/ar2016_17_eng.pdf
编译：庞 宇 乔新歌
《创新研究报告》编辑：方 园 张丽琴
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