中国正在研发全球首个混合核反应堆加速器,能够在其熔池中消除甚至放射性废物。
中国正在研发全球首台商业加速器驱动亚临界反应堆
新型核装置——由加速器驱动的亚临界反应堆(ADS)——迄今仅存在于实验室原型。中国科学家正迈出将其工业化应用的第一步。
什么是 ADS?
- 亚临界:活性区内不存在自维持的核裂变链式反应。
- 外部启动:高能质子(或其他粒子)流被加速至亚光速,并撞击燃料靶,产生中子,然后“支持”反应堆中的裂变。
- 优点:
- 将长期放射性废物的寿命从数十万年缩短到约1000年。
- 能利用地壳中几乎是铀的十倍丰度的钍。
- 燃烧铀的效率比传统反应堆高100倍。
CiADS 项目
- 主办方:中国科学院与现代物理研究所联合国有核公司。
- 名称:China Initiative Accelerator Driven System(CiADS)。
- 核心组件:
1. 超导线性质子加速器(能量250–500 MeV)。
2. 液态铅铋合金燃料靶。
3. 亚临界反应堆,用液体金属冷却以保持快中子谱。
- 工作原理:质子撞击靶 → 产生数百万个快中子 → 它们进入反应堆并维持受控链式反应,无自维持加速风险。
技术细节
| 参数 | 值 |
|---|---|
| 原型总热功率 | ~10 MW(2.5 MW来自加速器 + 7.5 MW来自反应堆) |
| 建设地点 | 广东惠州 |
| 工期 | 2021–2026年(加速器装置完成于2026年) |
| 首次运行系统 | 预计2027年 |
为何重要?
- 绿色安全能源:ADS不允许自维持反应,使其更可预测、风险更低。
- 减少废物体积:有效将长期活性的锕系元素转化为短寿命同位素,几乎“再利用”铀‑238,减轻地质储存压力。
- 钍的优势:凭借更丰富的钍资源,钍反应堆不依赖进口铀。
接下来?
中国正准备成为首个展示商业兆瓦级 ADS 示范器的国家。这为封闭核循环和更可持续利用地球资源铺平道路。俄罗斯已在研发其他类型快中子反应堆(BREST‑OD‑300、MBIR),但其概念与中国的 ADS 方法不同。
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