加速器驱动次临界_加速器驱动次临界洁净核能系统

ADS加速器驱动次临界洁净核能系统的

反应堆用过的核燃料如何处理？

乏燃料（反应堆用过的核燃料）的安全处置问题，是核能界面临的共同挑战，也是尚未解决的世界性难题。这两天，由中科院高能物理研究所和近代物理研究所联合研制的上台ADS超导质子直线加速器，接受了一场严格的现场测试。结果显示，其在上次实现了超导直线加速器能量大于25MeV(兆电子伏)的连续波高功率质子束流。

这一里程碑意味着，这台超导质子直线加速器将作为样机，成为开展强流、高功率超导直线加速器合作研究的平台，在继续保持这一领域领先地位的同时，为重大科学基础设施——加速器驱动嬗变研究装置（CIADS）建设打下坚实的技术和人才基础。

什么是ADS系统？

核裂变能是一种安全、清洁、低温室气体排放且经济性好的能源，也是解决未来能源供应、保障经济可持续发展的一种战略选择。2016年核电约占世界总发电量的11.5%，在法国和瑞士甚至超过本国供电总量20%。

全球目前在运行的反应堆有449座，到2030年乏燃料（反应堆用过的核燃料）累积存量估计将达到4万吨。乏燃料的安全处置问题，是核能界面临的共同挑战，也是尚未解决的世界性难题。加速器驱动次临界系统（ADS）是公认有前景的乏燃料安全处理方案。这一概念从上世纪90年代初提出，是“分离-嬗变”燃料循环策略中的一个环节，即利用加速器产生的高能离子轰击散裂靶，再产生高通量、硬能谱的中子，驱动次临界堆芯运行，达到乏燃料嬗变的目的。、日、韩等国均制定了ADS中长期发展，尚处于关键技术突破到集成研究装置过渡阶段，但尚未有建成的ADS装置。

作为科学院战略性先导科技专项（A类），ADS系统于 2011年开始研制。一切从零开始，科研人员经过6年多的不懈努力和奋力攻关，突破了ADS强流超导质子直线加速器、高功率散裂靶、次临界反应堆等关键核心技术并部分发展。在认识到传统的ADS方案在经济上缺乏竞争力之后原创地提出了“加速器驱动先进核能系统（ADANES）”全新概念，并已通过大规模并行计算模拟研究证明了其原理上的可行性，完成了一系列模拟原理验证实验并取得了突破性进展。

ADANES是集核废料的嬗变、核燃料的增殖以及核能发电于一体的先进核燃料闭式循环技术，可将资源利用率由目前技术的不到1%提高到超过95%，处理后核废料量不到乏燃料的4%，放射寿命由数十万年缩短到约500年，使核裂变能成为近万年可持续、安全、清洁的战略能源，将为全人类和平利用核能贡献源自的原始创新。

如何理解核燃料研究的新突破？

我们核燃料领域的研究又获得新突破，据，2017年6月5日至7日，全球台ADS超导质子直线加速器，通过了中科院组织的25MeV（兆电子伏特）达标测试。

ADS概念始于20世纪90年代初，目前尚未有建成的装置。欧、美、日等国的ADS系统研发正在从关键技术攻关转入系统集成建设。这次我国原创性提出颗粒流散裂靶的概念并建成原理样机，标志着我国先进核裂变技术获得突破，这也是科学家在这场“竞争”中也有独创成果。ADS中文名为“加速器驱动次临界系统”，主要组成就是加速器、散裂靶和次临界反应堆。利用加速器产生的高能离子轰击散裂靶，再产生高通量、硬能谱的中子，驱动次临界堆芯运行，达到乏燃料嬗变的目的。都是一堆专业名词，我们或许还是不太明白，到底这次技术突破了什么？下面我们了解一下。

什么是乏燃料？

乏燃料，又称高放废料。核燃料在堆内经过中子轰击发生核反应后，燃耗深度达到卸料标准的燃料组件，从燃料堆内卸除的东西，即为乏燃料。

乏燃料总量很少，体积总量占核废料的3%，但是放射性份额占据了95%，可知危害有多大。我们平常谈之色变的核废料主要也是指这一类。乏燃料之所以危害大，是因为其含有对人体危害极大的高放射性元素。

核废料问题是核能可持续发展的关键制约因素已经毋庸置疑，一座百万kW的压水堆（PWR）核电站，每年卸出乏燃料约25 t；其中含有可循环利用的约23.75 t, 钚约200 kg, 中短寿命的裂变产物(FPs)约1000 kg；还有次锕系核素（MAs）约20 kg，长寿命裂变产物（ LLFPs）约30 kg。

什么是嬗变技术？

分离一嬗变技术(Partitioning & Tranutation,简称P-T技术)是把高放废物中锕系核素、长寿命裂变产物和活化产物核素分离出来，制成燃料元件返回到反应堆内经过一系列核反应转变成短寿命核素或稳定同位素，减少高放废液地质处理负担和长期风险，并可能更好地利用资源。

传统核反应堆产生的乏燃料，只能通过乏燃料处理后再利用，产生的高辐射的核废料只能掩埋或者储存在金属罐中。

上世纪九十年代，欧洲提出了通过先进核能系统实现“乏燃料分离-嬗变（P&T）战略”以达到先进的闭式燃料循环。其主要特点在于在回收利用和钚的基础上，进一步将次锕系元素和长寿命裂变产物分离出来，在嬗变装置中进行嬗变。

这就是大名鼎鼎的加速器驱动次临界系统（Accelerator driven sub-critical (ADS)），嬗变处理可以将高放废料的半衰期从几十万年减少至几百年。也就是说，原本需要存放几十万年的高放废料，经过处理后，只需存放几百年就可以了。

科学家这次在攻关ADS的同时，还原创性地提出全新的核能系统概念ADANES（加速器驱动先进核能系统）。ADANES除了拥有比ADS更先进的燃烧系统，还新增了“加速器驱动乏燃料再生循环系统”。

ADANES一旦实现，将把资源利用率由当前的不到1%提高到超过95%，处理后核废料量不到乏燃料的4%。这项技术的突破，将使我国万吨乏燃料变废为宝

核燃料研究有何突破？

据6月8日，中科院近代物理研究所徐副所长表示，由该院近代物理研究所原创提出的全新加速器驱动先进核能系统。该系统可将资源利用率由目前技术的“不到1%”提高到“超过95%”，处理后核废料量不到乏燃料的4%，放射寿命由数十万年缩短到约500年。

我国完成加速器驱动先进核能系统

乏燃料(反应堆用过的核燃料)的安全处置问题，是核能界面临的共同挑战，传统核反应堆产生的乏燃料，只能通过乏燃料处理后再利用，产生的高辐射的核废料只能掩埋或者储存在金属罐中。而此次，研究的乏燃料安全处理方案，又叫：加速器驱动次临界系统(ADS)，这是从上世纪90年代初提出公认有前景的乏燃料处理方案。

这些为探索更高效、更安全的核燃料循环体系奠定了基础，有望使核裂变能成为近万年可持续、安全、清洁的战略能源。在当天的发布会上，中科院近代物理研究所副所长徐瑚珊研究员表示，发展清洁、高效、安全、可靠的核裂变能，是解决未来能源供应、保障我国经济可持续发展的战略选择。

投资标的可关注核电板块龙头：

台海核电(42.03 -0.05%，诊股)：为核心核电设备提供商。

应流股份(14.04 +0.21%，诊股)：建成了国内首条中子吸收材料板生产线。

上海机电(20.23 -0.93%，诊股)：主要生产核电成套起重设备，中标秦山核电三期70万千万的核电项目。公司为的综合型装备制造业之一，形成了设备总成套、工程总承包和为客户提供现代综合服务的核心竞争优势。

中核科技(20.70 +2.32%，诊股)：作为中核旗下主要的核电用阀门生产公司，受益大力发展核电，公司顺势而为致力于打造核电用阀门新的增长极。另外，核化工用阀门是公司另外的一个较为突出的业务，核化工用阀门主要用于核燃料加工等方面。

沃尔核材(6.53 +0.31%，诊股)：是核辐射改性新材料的高新技术企业，专业从事核技术应用电子和电力新产品、新设备的技术研发、制造和销售。

什么是反应堆的次临界度

先搞清楚一个概念——反应性。

反应性ρ=（Keff-1）/Keff

可见

如果Keff=1，则ρ=0，即反应堆临界

如果Keff＜1，则ρ＜0，即反应堆次临界。那么，次临界的程度怎么表征呢？当然是通过ρ的大小了，于是我们定义|ρ|为反应堆才次临界度。

次临界度的单位也就是反应性的单位，可以用PCM，1个PCM=0.00001。

以你追问的问题为例

若Keff=0.99，则

反应性ρ=-0.01/0.99=-1/99

次临界度=1/99=100000/99PCM≈1000 PCM

马上要进行核试验！

ADS是什么材质

在上个世纪90年代之前，就有人提出用加速器来产生核能、增殖核材料和嬗变核废物，也有人提出用反应堆解决该问题，但由于加速技术及投资问题，一直处于在个别发达的研究中，未能大力发展，而反应堆技术嬗变核废物也由于中子通量密度小及核临界安全等问题受到限制。

ads是什么

ADS是加速器驱动次临界洁净核能系统（Accelerator Driven Sub-critical System）的缩写，它是利用加速器加速的高能质子与重靶核（如铅）发生散裂反应，一个质子引起的散裂反应可产生几十个中子，用散裂产生的中子作为中子源来驱动次临界包层系统，使次临界包层系统维持链式反应以便得到能量和利用多余的中子增殖核材料和嬗变核废物。在上个世纪90年代之前，就有人提出用加速器来产生核能、增殖核材料和嬗变核废物，也有人提出用反应堆解决该问题，但由于加速技术及投资问题，一直处于在个别发达的研究中，未能大力发展，而反应堆技术嬗变核废物也由于中子通量密度小及核临界安全等问题受到限制。