前沿丨基于四代核电技术而生的加速器驱动先进核能系统即将开建-北极星核电网

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中国科学院院士詹文龙日前在中国能源研究会核能专委会成立大会期间举办的“核能未来的发展”论坛上表示，经过中科院多年研究，加速器驱动的先进核能系统（ADANES）即将迎来工程实施阶段。“近年来，通过先导专项以及重大科技基础设施等政策推动，整个系统各个装置的可靠性不断提高。今年3月，部分装置的初步设计评审已经完成，预计今年年内，ADANES项目将全面开工建设。”

根据相关机构统计，世界上可经济开采的铀资源只相当于世界石油贮量的1/4。而在天然铀中，仅有0.714%的铀-235可以在热中子作用下发生裂变反应。目前的核裂变发电技术对燃料的利用率不到1%，难以满足核裂变发电的长期发展。

第四代核能系统国际论坛（GIF）曾提出，四代核反应堆应以可持续发展、安全可靠、经济性、防范核扩散为目标。在可持续发展方面，要求新一代的核电技术应确保燃料长期稳定供应，做到燃料利用率最大化，放射性废物最小化。

“GIF提出的四项目标有任何一项完不成，先进核能技术的长远发展都难以实现。”詹文龙说，“简化乏燃料再生，并找到一种可控的高反应快中子燃烧器，是优化核能系统资源利用率及废物处理的新思路，ADANES正是基于这一思路而生。”

据介绍，ADANES系统主要由加速器驱动的燃烧器（ADB）与加速器驱动乏燃料再生（ADRUF）两部分构成。其中，ADB相当于一个拥有加速器次临界系统的长换料周期（16-36年）的快堆，可以燃烧含约50%裂变碎片的再生乏燃料，并可以做到高反应性调控。“这种反应堆安全、灵活，从物理设计上完全可以做到40年不换料。”

上世纪90年代，中科院分别提出了ADS技术包括嬗变核废料、加速器同位素生产、加速器驱动钍堆在内的集中应用方式。“ADB将这几种应用路径有机结合，实现了集嬗变、增殖、产能为一体。”詹文龙介绍。

“ADB对燃料的优秀处理能力，使得之后的乏燃料再生过程得到明显简化。”詹文龙介称，ADRUF可以剔除乏燃料中大于50%的裂变碎片，其余部分则转化为再生燃料，资源利用率可以达到95%以上，“此外，ADANES乏燃料为闭环过程，燃料进入核电站反应后，整个乏燃料处理过程都在核电站内部完成，这也明显简化了核电站在公众沟通方面的相关工作。”

在安全性方面，詹文龙指出，ADANES具有明显的固有安全性。“堆芯材料全部是陶瓷材料，可以承受2000摄氏度以上高温，停堆后，堆芯吸收前100秒的衰变热，升温小于200摄氏度。包壳材料熔点高达2800摄氏度，可以保证事故工况自然空气冷却。”

然而，也有业内人士表示出了对ADANES系统经济性的担忧。“加速器的应用意味着投资规模大幅增加，不仅如此，工程应用中还需要对包括发电效率、加速器能耗等各个指标进行考虑。” 对此，詹文龙认为，加速器的应用增加投资的同时，提高了核电安全性，也大大简化了乏燃料处理过程，从全周期来看仍然具有较好的经济性。

中科院于2011年启动“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”战略性先导科技专项，至2017年，其研制的国际上第一台ADS超导质子直线加速器前端示范样机，能量已突破25MeV。

原标题：加速器驱动先进核能系统即将开建

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