【翻新故事】    ◎本报记者 陈 瑜  都 芃    提起玻璃，人们印象中每每是无色通明的。而中国原子能迷信研讨院（以下简称“原子能院”）研制的玻璃却不同凡响——它通体玄色，在阳光照耀下会收回幽蓝色的光。    近来，原子能院自立研发的两步法650毫米直径冷坩埚玻璃固化工程样机，实现90天持续运转实验，播种约52吨玻璃固化体，高喷射性废料（以下简称“高放废料”）可被“封印”此中。    “冷坩埚玻璃固化技巧是现在天下公认开始进的高放废料处置手腕。”中国迷信院院士、中国核产业团体无限公司首席迷信家叶国安告知科技日报记者，“从零起步，研发团队为此斗争了近20年。”    冲破低温烧“锅巴”    核电站核能应用后发生的高放废料，喷射周期长、辐射强度高、生物毒性年夜，可谓核废物中的“极品”。    “必定要将高放废料核辐射紧紧监禁，确保生物圈保险！”这是研发团队的初志，也是他们的执念。    此前研讨发明，玻璃是牢固喷射性核素、隔断核辐射的精良载体。而要实现高放废料的玻璃固化，就必需冲破冷坩埚技巧。    “上世纪80年月，外洋就开端开展冷坩埚技巧。但这些技巧，咱们要不来也买不来。”在叶国安看来，要想控制中心技巧，只能靠本人探索。    冷坩埚是典范的外冷内热“性情”。埚壁由一根根冷却水管围成，温度在100℃以下，埚内盛放的液态玻璃温度却高达1700℃。    “冷坩埚运转时，融化的玻璃遇到埚壁，会构成一层相似‘锅巴’的冷壳。”叶国安说，这层冷壳能够无效防止液态玻璃低温对埚体资料的侵害。    但要烧好这层“锅巴”年夜有学识——太厚，加热效力低；太薄，无奈对埚体构成无效维护。    精准把持电磁加热的磁场散布，是团队必需霸占的一浩劫点。    原子能院冷坩埚团队工艺担任人龙浩骑说明：“冷坩埚靠电磁场加热玻璃，磁场不克不及直接透过金属埚壁，只能从狭小的埚壁漏洞透过。漏洞太多，埚体强度不敷；漏洞太少，磁场强度又不敷。”    科研进程中，种种制约前提老是环环相扣。埚体直径、玻璃分量、开缝数目、漏洞宽度……都须要兼顾统筹，一着失慎，满盘皆输。    从2006年到2014年，研发团队开足马力、尽力攻关，边学边干、边干边学，先后闯过了多个技巧卡点。“试验胜利时，真有一种‘死里逃生’的感到。”龙浩骑感叹道。    现在，经由上百次试验验证、迭代改良的冷坩埚，烧出来的“锅巴”薄厚适中、平均剔透，可谓完善。    开辟配方促“消化”    2016年，冷坩埚缩小范围科研样机研发胜利。就在各人倍感奋发之时，新的挑衅却萍水相逢。    “我国核燃料燃耗越来越高，裂变发生的钼、锆、镧系元素以及贵金属也随之增多。”原子能院冷坩埚研发名目担任人鲜亮告知记者，这些元素较难熔融于玻璃液中，会以单质或化合物的情势存在，使玻璃液呈现析晶、黄相称成绩，从而梗塞出料口，招致冷坩埚运转碰壁或中止。同样的成绩，外洋偕行也常常碰到。    必需让冷坩埚不“挑食”！    但这并非易事。团队配方研发担任人谭盛恒抽象地比方：“燃耗越高，喷射性核素越‘狡诈’，越轻易‘逃走’玻璃固化体樊笼。”    要想将喷射性核素囚得多、关得牢，玻璃的配方至关主要。    高放废料中含有30余种化学元素，开辟玻璃配方不只要斟酌玻璃基体对这些元素的容纳性，还须要斟酌这些元素之间的彼此感化及其对玻璃固化体产物机能的影响。    以高放废料中大批存在的钼为例，计划出对钼容纳才能更强的玻璃配方，始终是团队研讨的重点跟难点。    团队从钼在玻璃中的容纳机理跟溶化机理动手研讨，尽力探究玻璃配方的最优解。“咱们如同切脉问诊的‘老西医’，重复斟酌化解‘病症’的‘药方’。”谭盛恒打比喻说，偶然候处理成绩的奇妙就在于一味“药引子”。    各人研讨发明，钼元素在玻璃固化体中的联合度跟稳固性，与固化体收集中阳离子场强跟电负性有直接关联。有了这味“药引子”，依靠原子能院多年积聚的“药方”数据库，钼元素软禁难的成绩水到渠成。新配方不只对钼“吃得多、消化得好”，对其余核素也有很强的容纳性。    又经由两年多尽力，研发团队胜利开辟出高容纳率的玻璃配方。    打散重构再优化    跟着冷坩埚玻璃固化技巧研发从科研样机迈向工程样机，工程困难相继而至。    这台被各人喻为高放废料“炼丹炉”的样机，由反转展转煅烧炉跟冷坩埚两局部构成。现实运转时，先由前者将高放废料煅烧转型，再经后者将煅烧产品与玻璃基料熔融、固化。因为任务情况的高喷射性，两者之间的关系操纵需经由过程近程把持机器手来实现。    “机器手远不如人手机动，为了便利机器手操纵，就得对‘炼丹炉’从新停止模块化计划。”鲜亮先容，在科研阶段，反转展转煅烧炉跟冷坩埚是两个自力集体，分辨由上千个零部件构成。步入工程计划阶段，须要将它们的零部件全体打散，而后再分类从新组合构成数十个差别的模块。    为了实现这一目的，团队发展了大批的装备外协加工任务。“在名目推动进程中，各人战胜各种艰苦，保持全员高频率、长时光出差。”龙浩骑回想，有的同道“上有老、下有小”，孩子才一岁多，从未请过一天假；有的同道刚入职便一头扎进名目中，白昼在外场调试装备，晚上在宿舍研究材料……    进料把持、扭转煅烧、密闭转接、玻璃增加、熔融固化……一个个环节揣摩，一个个模块优化。在团队与外协单元的独特尽力下，“炼丹炉”终于实现重构。“当初从表面上看没什么变更，现实上样机外部曾经‘本性难移’。”鲜亮说。    90天持续运转实验成果表现，经由优化计划的工程样机状况精良，各项机能指标均满意计划请求。    依据中核智库的最新数据，停止2024年12月31日，我海内地并网运转核电机组58台，总装机容量6088.094万千瓦；在运、在建跟批准待建核电机组共102台，总装机容量1.13亿千瓦，持续两年位居寰球首位。跟着高放废料保险高效处置技巧的冲破，我国核能开展潜能将进一步失掉开释。    党的二十届三中全会提出，“兼顾强化要害中心技巧攻关”“推进科技翻新跟工业翻新融会开展”。瞻望将来，叶国安信念满怀：“只有动摇翻新自负，咱们就必定能将核能开展的要害中心技巧紧紧攥在本人手里！”