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先进裂变核能:刚刚起步的长征
今年1月,中国科学院宣布,今年将启动5个先导科技专项,其中之一就是未来先进核裂变能。
不管是对学术界还是产业界而言,“先进核裂变能”都是一个新鲜的词汇。对此,在接受《科学时报》记者采访时,中国科学院基础科学局大科学工程与核科学处副处长彭子龙的解释是:“‘未来先进核裂变能’专项的定位,就是瞄准核燃料的稳定供应和核废料的安全处置两大关键问题,开展钍基核能系统和加速器驱动次临界系统(ADS)嬗变系统两大内容的前瞻性、基础性研究,储备未来先进核能的核心技术和人才,并与我国已有或正在部署的其他重要内容一起,构成近中远相结合的核能发展完整布局,保障其长期持续发展。”
彭子龙表示,该专项的目标之一是要满足核燃料多样化的要求。与铀238类似,钍232也是潜在的核燃料,它吸收一个中子后转变为易裂变的铀233。与现有的核电前沿技术相比,基于钍铀燃料循环的钍基核能系统具有许多突出优势。例如,钍资源丰富,地壳中的钍储量是铀的3~4倍,我国的钍资源已探明储量居世界前列,同时核废料少、放射性低等。
“专项的另一目标是要彻底解决核废料的长周期放射性问题。”彭子龙说,目前国际核能界正致力于发展核的嬗变技术,以便于进一步对分离出来的核废料在经嬗变(使其放射性寿命从数百万年降低到约700年)后再地质深埋,从而使人类能够在现有的技术条件下(特别是材料)较好地保证安全性。
就理论而言,快中子反应堆和ADS系统都能嬗变核废料。不过,据彭子龙介绍,国际原子能机构研究认为,ADS具有更高的中子余额和更硬的中子能谱,对嬗变更有利,是安全处置核废料最有潜力的工具。在多次组织院士就此问题咨询时,得出的结论是:“从我国核能可持续发展战略中的地位看,快堆侧重于核燃料增殖,ADS侧重于核废料嬗变,是比较合理的选择。”
在徐銤看来,对钍基核能系统的研究现在还只是处于科研阶段,还有大量的基础工作要做。作为未来核电技术的一种替代性选择,目前可以着手进行一些预研性工作,为未来的发展指明方向。
谈及ADS系统,徐銤表示,中国原子能科学研究院已与中国科学院高能物理研究所就此展开相关合作,但具体项目尚未启动。
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