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ADS:为核废料处理处置提前布局谋篇—新闻—科

发布时间:2017-12-04 阅读:

  ADS:核废料处理寻求文章前的布局 - 新闻 - 科学网

  太高级,无法显示? !近日,微信加速驱动次临界系统(ADS)的一篇文章引发了激烈的争论。 ADS是鬼吗?你不能显示它有多先进?这个核新技术是否可靠? “中国科技报”记者就这些问题采访了从事ADS研究的专家。

  最有潜力的核废料嬗变装置

  因为这个新的研究方向还不为人知,所以会提出有争议的话题,太过先进,无法展示。中国核工业集团公司中国原子能科学研究院研究员史永谦等不及要开始记者招待会:ADS是一种新型核能利用装置,集成了两大核工程加速器和反应堆技术,用于发展核科学,技术在20世纪。

  ADS装置由强流质子加速器,重金属散裂靶和亚临界反应堆三个子系统组成,其原理是利用加速器产生的高能质子轰击重金属靶,产生散裂中子,作为外部中子源驱动亚临界反应堆,与亚临界反应堆中的核物质反应,保持亚临界反应堆的稳定运行。

  史永谦告诉记者,目前国际上的重点是利用ADS进化的作用。

  一旦使用到一定程度,核燃料需要排放成为乏燃料。乏燃料的安全处理和处置是中国乃至国际核能界不可回避的重大课题。这也是一个未解决的全球性问题。

  中国科学院合肥物质研究所研究员吴一婵在工程上写道,由于其具有强中子谱,高通量,能量分布范围广,minor系嬗变和寿命长等特点裂变产物,核废料的嬗变极大地降低了核废料的放射性危害,减少了核废料的处置,同时放大了能量,提高了核资源的利用率。

  ADS的亚临界反应堆也可以发电,相当于将核废料转化为可用于发电的核燃料,发电后产生的废物可以相对安全地处理。

  据估计,2030年非化石能源占我国2030年一次能源消费量的20%,2030年的核电装机容量将达到1.5亿〜2亿千瓦,乏燃料累计库存量将达到2.35万吨左右到2030年。乏燃料,特别是长寿命高放废物的安全处置,将成为影响我国核电可持续发展的瓶颈之一。

  原子能研究院研究员朱庆福说,ADS将作为世界上最有前景的核废料嬗变装置,在中国大规模核可持续发展的闭环燃料循环战略中发挥重要作用。

  探索先进核能系统的战略举措

  ADS的概念首先是在意大利科学家Carlo Rubbia于20世纪90年代初提出的能量放大器的基础上发展起来的。曾经提出能量放大器的概念,受到国际核能界的高度重视,核能国家进行了研究。

  我国启动还不迟。史永谦从上个世纪90年代开始参与ADS的研究。他回忆说,当时中国科学院院士丁大钊,何佐玲,方淑贤等科学家认为这是一个很有希望的方向,可以发展,应该积极推动中国ADS的研究。在象山会议后,中国工程院副院长史常旭提出,ADS技术没有不可逾越的困难,建议申请973。

  因此,1997年两个973项目的基础研究由国际原子能机构牵头。强流ECR离子源,ADS特殊中子和质子显微数据评估数据库,亚临界反应堆物理和技术的探索一系列的成就。 2005年7月成功建成金星I,并成为国际原子能机构试点研究开展的ADS基准测试仪。

  同时,中科院重点支持超导加速器技术的研发,结合相关研究机构的优势,对ADS重大项目进行了前期研究。

  起初,很多人对ADS并不乐观,但随着研究的进展,我们认为这个方向还是很有前途的。史永谦说。

  2011年,中国科学院根据中国核电可持续发展的主要需求和现有研发布局,结合国际发展趋势,在技术可行性的基础上提出了我国ADS发展路线图。第一阶段是原理验证阶段,即建立加速器驱动的嬗变研究装置;第二阶段为技术验证阶段,即建立加速器驱动的嬗变演示装置;第三阶段为产业推广阶段。

  同年,中国科学院启动了先进的前体裂变能源ADS嬗变系统,旨在通过三个研发阶段,自主开发ADS从中试厂到示范厂的全部核心技术和系统集成技术。

  中国科学院院士詹文龙表示,对我国长期持续的ADS研究,是在全面的核发展形势下,作为一个负责任的大发展中国家,提前处理核废料处置布局的战略举措在世界上。

  2015年12月,国家发展和改革委员会(NDRC)正式批准了CIADS项目,并将成为世界上第一个兆瓦级加速器驱动次临界系统研究项目。

  难度相当于两颗炸弹和一颗星星

  在全球范围内,所有欧盟国家,美国,日本,俄罗斯等发达国家的ADS中长期发展规划正在从关键技术研究向系统集成ADS原理验证设备阶段。

  从技术发展的阶段来看,中国的ADS发展正处于第二阶段,与世界最先进的ADS研发国家处于同一发展阶段,朱庆福说。

  去年底,中国第一台铅基反应堆零功率器件金星二期顺利完成第二阶段,是一项重要成果,金星二号创新采用了水堆和铅堆双核心的结构,以不同富集程度的国家级铀棒棒为核燃料,以水或铅为多反应器物理综合实验研究平台。

  所谓零功率反应堆,是指运行功率一般只有千瓦几瓦到几十瓦的研究堆。原子能研究院反应堆物理实验室理论小组负责人周琦解释说,其主要目的是获取像航空工程中的风洞一样的新知识。任何新型的反应堆物理设计都需要在零功率反应堆上进行研究和优化。

  在许多专业人士看来,ADS像两颗炸弹和一颗星一样坚硬,没有任何经验可以借鉴。反应堆和加速器是大项目,两者都涉及很多新问题。原子能研究院高级工程师坦言。

  中国是世界上第一个开展大规模ADS系统项目的国家。目前,ADS嬗变系统在世界上的工程应用还没有先例。 Venus II将为ADS嬗变系统的工程研究提供重要的实验数据。

  在金星II第一次达到临界之后,研究小组立即集中研究ADS特定的重金属散裂目标和次临界反应堆的耦合以及目标和缓冲区对反应堆的影响。两组核心系统验证实验研究。因为他们认为:虽然远没有工程应用,但不能说ADS技术是无用的,不可行的。

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