中国核学会
一、引言
由自然科学与技术科学交叉形成的核科学技术始于20世纪前半叶，它是国家科技水平和综合国力的标志。核科学技术始终保持旺盛的生命力。目前的发展特点：一是深入探索物质深层次结构，另一是各种核技术（如核武器、核能、加速器、同位素与核辐照等）得到广泛应用。
核科学技术研究是核事业生存与发展的先导和基础，更是核能利用、核燃料循环、核技术应用三大产业发展的技术支撑。核科学技术已形成几十个分支学科。本报告重点研究发展较为成熟、与国计民生密切相关且反映当前国内外核科技水平的若干分支学科。
二、我国核科学技术学科的发展简历
我国的核事业已取得辉煌的成就：①成功地研制出原子弹、氢弹、核潜艇等武器装备；②核电建设取得初步成就；③建成独立完整的核科技与工业体系；④核技术应用领域不断扩大；⑤培养和造就了高素质的人才队伍。
20世纪50年代中，中国开始发展核工业。1964年10月16日爆炸第一颗原子弹；1967年6月17日进行首次氢弹试验；1971年9月第一艘核动力潜艇下水。“两弹一艇”的伟业标志我国已初步建立完整的核工业体系，跨入世界核大国行列。
改革开放后，开发核电掀开了我国核工业发展的新篇章。我国自主设计建设的秦山核电站于1991年投产。至今，秦山二期、秦山三期、大亚湾核电站、岭澳核电站、田湾核电站已陆续投入商业运行；已形成门类齐全、专业配套的核科学技术体系。在核电技术研发、工程设计、设备制造、工程建设、营运管理等方面具备了相当的基础和实力，能自主设计建设30万千瓦和60万千瓦压水堆核电机组，也具备“以我为主、中外合作”建设百万千瓦级机组的能力。
中国还积极开展其他形式核能利用研究：建成多个核聚变试验装置；启动串列加速器重点实验室研究计划；完成低温核供热工程试验研究；高温气冷堆达到临界；实验快堆正在建造之中；先进研究堆等重大科学工程进展良好。
在核电发展带动下，通过引进和自主开发，对核燃料循环工业体系进行技术改造，在某些关键环节实现工艺技术更新换代。
其他核技术已广泛应用于工业、农业、医疗卫生、环境保护、矿产勘探、公共安全、科研等诸多领域，取得显著社会经济效益。
我国还建立了相对完整的核安全与环境保护、核应急等保障体系，以及与国际接轨的安全法规监督体系、组织管理体系；各核设施保持良好安全运行记录。
三、国际核科学技术发展的现状与趋势
（一）核基础研究领域
核物理研究提高了核多体计算的精确度。在核反应和核结构研究方面，主要目标是发展高同位旋、高角动量的极端条件。高能加速器在高能量前沿、高亮度前沿和新技术、新原理3个方面有发展。超导磁铁和超导高频腔在加速器中广泛应用。激光加速、等离子体尾场加速和双束加速器等研究取得突破性进展。以国际热核实验堆（ITER）计划的启动为标志，磁约束核聚变研究已经完成科学（等离子体物理学）可行性验证。
已建立先进核临界安全研究设施和实验平台，形成并公布了许多临界安全基准数据。在核安全方面，重点研究严重事故、数字化控制与保护系统、人因工程、非能动安全、老化管理、概率安全评价、防恐怖和防核扩散等技术。
（二）核能技术领域
世界核电发展正处于复苏时期，在役核电站要尽量延寿运行，同时大力开展新堆型研发。
先进压水堆技术已形成以非能动安全系统、先进反应堆芯、模块化设计、数字化仪表与控制等为代表的新潮流。第三代压水堆已形成EPR和AP-1000两种设计；已提出以高放废物最小化、核能可持续发展和强化核不扩散为目标的第四代（共6种）先进核能系统，其中有3种是快堆（钠冷快堆、铅冷快堆和气冷快堆）。快堆技术发展逾30年，主要核电发达国家都已掌握快堆技术。高温气冷堆已建成2个实验堆并完成3个商业示范电站设计。
军用核动力技术重点向自然循环能力强、体积小、重量轻的一体化布置目标发展。在空间堆方面着重空间核反应堆电源的研究，提高军事卫星的攻防能力和生存能力。
(三)核燃料循环技术领域
探明铀资源储量可满足全球核工业发展需求。数字化铀矿山与循环经济是国际铀矿开采的总体发展趋势；地浸采铀技术已获发展和推广应用。国际铀浓缩技术由气体扩散法向更有效、经济与可靠的气体离心法发展。研究试验堆的燃料转向低浓化；提高压水堆燃料元件生产效率和制造能力，改进自动化和数字化控制水平，增加其在堆内的安全运行可靠性。
在核燃料循环后段方面，多数国家走核燃料闭式循环（后处理）之路；部分国家选择 “一次通过”（直接处置）方式；少数小国 “等着瞧”。用于后处理的水法PUREX流程已经成熟，一段时期内仍是后处理工艺的主体；对未来的先进反应堆乏燃料，倾向于干法处理。
放射性废物处理与处置的改进目标是：实现废物最小化，提高净化效果，延长设备使用寿命，减少维修和降低工作人员受照剂量。
(四)核技术应用领域
欧共体开展BRITE研究与发展计划，推动高分子材料的辐射改性；日本和美国制定“推进辐射技术计划”。全球现有近300台放射性同位素生产装置，包括约100座研究堆和180台加速器。约50个国家拥有同位素生产设施，大部分属于经济合作和发展组织。主要的同位素生产国还有中国、印度、俄罗斯和南非。放射损伤诊断技术正实现自动化和系统化。
辐射技术也得到较快发展，并渗透到经济社会的许多领域。
四、近年来我国核科学技术学科的发展
（一）核基础研究和支撑技术领域
1．辐射物理与技术
(1) 裂变物理
研究与测量铀、钚各核素的中子裂变截面、产额、动能分布、能谱等数据。在242Am(sf)和252Cf(sf)中子能谱，159Tb、197Au、209Bi靶及252Cf(sf)三分裂变等研究中获可喜成果。
(2) 中子物理
在中子源、中子探测、中子与原子核作用、理论计算程序的建立、中子数据库与计算宏观中子学、中子散射、散裂中子源及其应用方面都有进展。
(3) 核物理基础
分别建成RIBLL和GIRAFFE放射性束流线。CSR接近完成。合成了259Db和265Bh超重核及若干质子滴线核与同核异能素。晕结构、反应道耦合效应、核天体物理等也获成果。
(4) 核理论
在相对论平均场和无规位相近似，超重元素结构与衰变，三体核力，核的高自旋、超形变、摇摆运动、微观光学势模型、核运动随机性，核的形状相变等理论上都有进展。
2．粒子加速器
对正负电子对撞机工程和串列加速器做重大改造；在重粒子加速器上开展了多项工作；建立了强流回旋加速器；开始HIRFL-CSR工程；建成强流质子RFQ加速器和超导腔实验室；“神龙一号”投入使用。同步辐射加速器及光源、医用电子直线加速器等也有成果。
3．核安全与辐射防护
（1）核安全
基本掌握核设施厂址、建（构）筑物、设备、调试与运行、安全管理与事故分析、辐射防护、质量保证、概率风险、人因工程、核反应堆堆芯、专设设施、控制与保护系统、供电、辅助系统等分析评价技术。
（2）核临界安全
建成铀溶液临界实验装置配套设施；改进和优化部分临界安全测量方法。开发和引进多个临界安全计算程序包；增补核素的截面和临界安全数据；开展计算程序比对。启动燃耗信任制研究。
（3）辐射安全与环境保护
完善了相应法规与标准。改进个人剂量、铀矿职工剂量及氡、放射性气载/液态流出物监测技术。开展中国非人类物种保护和铀、钚、氚、131I对啮齿动物代谢规律、遗传损伤等研究。探测空间辐射。
（二）核能技术领域
1．裂变堆工程技术
（1）动力堆
已掌握用于先进压水堆的物理、燃料组件、热工水力设计程序，具备对大型压水堆含钆可燃毒物长循环低泄漏堆芯和燃料管理的设计能力。对应付全厂断电工况非能动余热排出、主冷却剂和主蒸汽管道破口工况的非能动安全壳冷却和安注等系统做了重点研究。研制出核电站仪控系统用计算机原理样机，建立先进控制室开发平台和半实物仿真系统。
（2）研究试验反应堆
已开工建设两座新研究堆（CMRR和CARR），并正筹建一座新的工程试验堆。
（3）快中子堆
正在建设采用钠冷堆型的中国实验快堆，大部分设备由本国生产，预计2008年建成并达临界。
（4）高温气冷堆
自主设计、建造的10MW高温气冷实验堆已满功率运行且并网发电；高温气冷堆核电示范工程也已启动。
（5）加速器驱动次临界洁净核能系统（ADS）
建立世界第一个ADS次临界反应堆实验平台、配套专用计算机软件系统及专用中子、质子微观数据评价库，开展工程概念优化方案计算。
2．核聚变工程技术与等离子体物理学
已建成HT-6B、HT-6M和超导HT-7、EAST等托卡马克装置。在HL-2A和HT-7上开展国际前沿物理研究；完成不同堆型（磁镜、托卡马克）、不同用途（混合堆、工程实验堆、商用堆、D-3He 聚变堆）的托卡马克聚变堆系列设计研究；加入国际热核试验堆计划；开始惯性约束激光核聚变装置（神光Ⅲ）的建造；“快点火”技术和软件平台建设取得较大进展。
（三）核燃料循环技术领域
1．核燃料与工艺技术
提出铀成矿区划新理论并予重新划分；指明每个矿带成矿类型及成矿时代。对可地浸砂岩成矿理论与预测、热液型成矿有新认识。地球物理、地球化学找矿方法和钻探技术有创新。
以地浸、堆浸、原地爆破浸出作为铀采冶新工艺。地浸钻孔、浸出液与溶浸剂、离子交换提取等取得新成果。堆浸及原地爆破浸出技术也有改进。在铀浓缩方面重点研究离心机，提高其可靠性并降低制造及运行成本；同时研究级联理论、流体力学及其辅助系统的改进。成熟应用各项铀转化、铀金属材料制备和铀型材加工技术以及弥散型芯体、二氧化铀陶瓷芯块制备技术；开发燃料元（组）件零部件加工、组装技术和设备；建立整套质量检验方法。
2．乏燃料后处理技术
以“无盐”流程为研发核心，开展模拟料液台架实验；研究重点为流程性能确认、工艺参数优化及无盐试剂应用。自主设计建设多用途中试厂。研发有知识产权的高放废液分离先进流程；完成关键技术、设备与流程台架试验。
3．放射性废物处理与处置
研究深入且普遍应用低、中放废液水泥固化法；已实施废液水力压裂注浆处置。对高放废液玻璃固化工艺配方和固化体性能测试做了大量研究，正筹建热运行车间。固体废物分别实现焚烧法和压实法减容。建成西北和广东低、中放固体废物处置场。高放废物地质处置在作技术准备。
4．核设施退役
开展各种化学和物理去污方法及机具的研究；应用多项设备切割技术；基本掌握气帐设计、制造技术；对铀矿地质勘探场址和铀矿冶设施进行环境整治；开始地浸设施地下水污染治理研究。
（四）核技术应用领域
1．同位素制备及应用
现有在役反应堆4座、专用回旋加速器2台。某些同位素（如123,125,131I、99Mo-99mTc）制备技术获重大改进。放射性药物制备、PET、放射免疫分析技术达新水平。210Po-Be、238Pu-Be、252Cf中子源、金钯覆盖层钚-238α源带及工业探伤源已研制成功。
示踪技术在油田、环境、水文、地质等领域中获广泛应用，还被用于工厂排放CO2测定、温室气体途径调查及大气排放物的在线监测。
2．辐射技术应用
工业上主要用于半导体加工、材料辐照改性、医疗用品消毒和射线无损检测，已有300余种热缩材料、辐射交联电缆和辐射乳液聚合产品。研制成加速器源和钴-60集装箱检测系统；同位素仪表已产品化。农业上用于辐射诱变育种、辐射不育防治虫害和同位素示踪；食品辐照能力居世界首位。医学中主要应用于辐射成像、放疗和放射性药物等。环保上用于烟道气辐射脱硫、脱氮及废水处理。
五、我国核科学技术学科前景展望
（一）核基础研究和支撑技术领域
一些大型研究平台正在完善与建设。加快各种强流加速器和同步辐射加速器的发展。跟踪国际核安全先进技术发展趋势。完善辐射防护法规标准体系；着重个人剂量和核设施放射性流出物监测与评价、核能与其他能源环境影响比较、多堆厂址环境管理等研究。
（二）核能技术领域
核电发展采用热堆-快堆-聚变堆方针。近期以压水堆为主，适时建造先进压水堆电站。继续开发快堆与高温气冷堆发电、海水淡化、低温供热等，并逐步产业化。研制新型空间核动力系统。积极参与ITER计划，加强国内磁约束聚变研究基地建设，开展DEMO战略研究和关键技术预研。研制大功率激光器，验证和实现“快点火”技术。
（三） 核燃料循环技术领域
建立与核电配套的核燃料循环产业，技术上达到或接近国际先进水平，经济上有竞争力。加强铀矿地质研究，扩大资源储量。建立新的天然铀采冶发展战略。深入研制铀同位素分离用离心机。燃料元件制造适应各种新堆型技术要求。加强核燃料后处理技术开发，及时启动大型商用厂建设。放射性废物处理最小化，加强高放废液分离-嬗变工艺、高放废物与α废物处置、场址清污等技术研发。提升核设施退役技术水平。
（四）核技术应用领域
改进“三高”同位素制备技术；深入开展生物医药研究与应用；制备钴源辐照站、γ刀、工业CT、检测系统成像用强辐射源以及各种标记化合物；促进新型示踪剂和示踪技术在能源开发、环境治理上应用。大力推广辐射应用技术。
六、保障措施和对策建议
（1）大力培养科研人才，拓宽人才渠道。
（2）优化科研资源配置，创新科研体制与运行机制。
（3）建立核科技研发中心和发挥重点实验室作用。
（4）加强科研基础设施的改造和建设。
（5）增加对核科研的经费投入。
（6）加大国际交流与合作的力度。
（7）做好科研基础性管理工作。
（8）健全核工业法规的建设。
Nuclear Science and Technology
Nuclear science and technology, as an interdisciplinary field of nature science and technical science, is a major symbol of a national science and technology level and comprehensive capacity. The scientific research in the nuclear science and technology area is believed to be the pioneering effort and foundation of nuclear undertakings and even technical support for the development of nuclear energy, nuclear fuel cycle, and nuclear technology application, they constitute three pillars of nuclear industry. Now, a comprehensive research system of nuclear science and technology has been formed in China, it comprises basic research, application research and engineering research. This report focuses on the current development in 20 mature branches of nuclear science and technology at home and abroad, they are all closely related to the national economy.
This report begins with a brief review on the splendid achievements of nuclear undertakings in China. A full range system of nuclear industry was preliminarily established during the period of 1960s-1970s, it leads to a successful development of atomic bomb, hydrogen bomb, and nuclear submarine. Since the policy of reform and opening-up, China has witnessed a new expansion of nuclear science and technology. Up to now, 11 units with a total nuclear installed capacity of more than 900,000 kW have been put into commercial operation; other forms of the utilization and research efforts on nuclear energy are underway, like nuclear fusion, low temperature heating reactor, high temperature gas-cooled reactor, and fast breeder reactor; the corresponding capacity expansion and technology upgrading are actively carried out in nuclear fuel cycle sectors; nuclear techniques are widely used in industry, agriculture, medical and health care, environmental protection among others, and achieved excellent social-economic benefit; safeguard systems are established for nuclear safety, environmental protection, nuclear emergency; nuclear facilities have always kept a good safe operational record. With a comprehensive and harmonized set of disciplines and professions, a research and development system for nuclear science and technology has been well set up.
Next, the report introduces the current status and recent trend in the various branches of nuclear science and technology at international level, in order to compare with China’s situations so as to identify the discrepancy.
The report gives, at a large extent, a detailed summary and scientific evaluation of plentiful and substantial accomplishments made in the field of nuclear science and technology, including new progress, achievement, insight, viewpoint, methodology, and technology. These involve the areas as follows:
1. The field of nuclear basic research and support technology includes radiation physics and technology ( fission physics, neutron physics, nuclear physics basis, and nuclear theory ), full range of particle accelerators, nuclear and radiation safety ( nuclear safety, nuclear criticality safety, radiation safety, and environmental protection ).
2. The field of nuclear energy technology includes fission reactor engineering ( power reactor, research reactor, fast breeder reactor, high temperature gas-cooled reactor, accelerator-driven sub-criticality nuclear system ) , nuclear fusion engineering and technology and plasma physics.
3. The field of nuclear fuel cycle includes nuclear fuel and process ( geological exploration of uranium ores, uranium mining and milling, uranium enrichment, fuel element fabrication ), spent fuel reprocessing, treatment and disposal of radioactive waste, and nuclear facility decommissioning.
4. The field of nuclear technology applications includes isotope preparation and application, non-isotope nuclear technology application.
Subsequently, by comparison with the world top level in the above-mentioned various branches and in combination with Chinese specific situations, the prospects and goals are put forward that are practical and sensible for the short, medium, and long terms.
Finally, in order to advance nuclear science and technology, suggestions about taking eight assurance measures and countermeasures are offered, they are in the aspects of personnel training and utilization, deployment and optimization of scientific resources, construction and reconstruction of infrastructure, fund assurance, international cooperation, and establishment of laws and regulations, and so on.
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