中國核燃料研究獲突破：全新加速器驅動先進核能系統 可將鈾利用率提到超過95%

原標題:核燃料研究獲突破：全新加速器驅動先進核能系統 可將鈾利用率提到超過95%

金投原油網（http://energy.cngold.org/）06月09日訊，【核燃料研究獲突破】伴隨核電發展，反應堆使用過的核燃料(乏燃料)如何處理已成為人們無法迴避的難題。科學家最新在乏燃料的安全處置方面取得突破。

科學院8日在北京舉行新聞發布會，中科院戰略性先導科技專項「未來先進核裂變能—ADS嬗變系統」的專項負責人介紹了相關進展。

6月8日，科學院的新聞發布會上，中科院近代物理研究所徐副所長表示，由該院近代物理研究所原創提出的全新加速器驅動先進核能系統。該系統可將鈾資源利用率由目前技術的「不到1%」提高到「超過95%」，處理后核廢料量不到乏燃料的4%，放射壽命由數十萬年縮短到約500年。

獨立完成加速器驅動先進核能系統

乏燃料（反應堆用過的核燃料）的安全處置問題，是國際核能界面臨的共同挑戰，傳統核反應堆產生的乏燃料，只能通過乏燃料處理后再利用，產生的高輻射的核廢料只能永久掩埋或者儲存在金屬罐中。而此次，研究的乏燃料安全處理方案，又叫：加速器驅動次臨界系統（ADS），這是從上世紀90年代初提出國際公認最有前景的乏燃料處理方案。

當年中核宣布加速器驅動先進核能系統的微博

關於這個反應過程，原理過於複雜，筆者簡單的介紹一下。我們都知道核裂變反應是用中子來進行鏈式反應，當裂變不在產生中子，鏈式反應無法自持，產生的物質就是乏燃料，ADS的做法就是使用加速器產生的中子流來轟擊核廢料，使之發生嬗變反應，可以大大降低放射性廢物的儲量和毒性，而在這個過程中，ADS的次臨界反應堆還可以發電，等於將核廢料變成了可以用於發電的核燃料。

反應原理如上圖

經歷這樣一個過程，就才有了前文中，「將鈾資源利用率由目前技術的「不到1%」提高到「超過95%」，處理后核廢料量不到乏燃料的4%，放射壽命由數十萬年縮短到約500年」的說法。

當然這還不是最主要的，最主要的是在這裡，請划重點：ADS項目一旦建成投用，可以使在3~5年內核武器庫存翻番。核武器庫較小，很大一部分原因來自於鈾資源匱乏加上和反應堆不多，可獲得的武器級U235（來源於天然鈾礦）、PU239（從相關生產堆中獲得）不足。雖說是資源大國，但卻是貧鈾核大國，ADS系統中，一個重要的產物就是PU239。

核武器

有些人可能會說，快堆也會產生PU239，但我們要看到，快堆用的核燃料PU239，而傳統的核反應堆用的是U235，可以說ADS系統的PU239產量比快堆，強一個數量級。在武器裝備方面，我軍已經走在了世界第一陣容，但核武器方面，由於解密的資料太少，可以說外界只知道「鳳毛麟角」，但ADS產生武器級PU239，將極大地提高核武庫的發展能力確實不爭的事實。

科學院近代物理研究所副所長徐瑚珊說，ADS中文名為「加速器驅動次臨界系統」，即利用加速器產生的高能離子轟擊散裂靶，再產生高通量、硬能譜的中子，驅動次臨界堆芯運行，達到乏燃料嬗變的目的。

ADS概念始於20世紀90年代初，目前尚未有建成的裝置。歐、美、日等國的ADS系統研發正在從關鍵技術攻關轉入系統集成建設，科學家在這場「競爭」中也有獨創成果。

「ADS系統主要組成就是加速器、散裂靶和次臨界反應堆。」徐瑚珊說，本月初，研究團隊建成國際上第一台ADS超導質子直線加速器前端示範樣機，通過了中科院組織的25MeV(兆電子伏特)達標測試。他們還原創性提出顆粒流散裂靶的概念並建成原理樣機。此外，研製的國際首台ADS研究專用鉛基臨界/次臨界雙模式運行零功率裝置通過了中科院組織的臨界達標測試，進入實驗運行。

科學家不滿足於此，他們在攻關ADS的同時原創性地提出全新的核能系統概念ADANES(加速器驅動先進核能系統)。後者除了擁有比ADS更先進的燃燒系統，還新增了「加速器驅動乏燃料再生循環系統」。

「由乏燃料『分離—嬗變』策略的『精耕細作』，改為『吃粗糧且吃干榨凈』。」徐瑚珊解釋說，ADANES一旦實現，將把鈾資源利用率由當前的不到1%提高到超過95%，處理后核廢料量不到乏燃料的4%。

專家說，2016年至2023年是ADANES原理驗證、系統集成及規模驗證階段，力爭到2030年時建成百兆瓦級工程示範項目。