关于加速器驱动次临界系统(ADS)研发促进我国核能可持续发展的建议

1分离－嬗变是实现核能可持续发展不可缺少的环节 目前，我国的核电事业即将进入快速发展期。根据发改委2005年发布的核电发展规划．2020年核电总装机容量将达到4000万千瓦．另有1800万千瓦在建，核电在总发电量中所占比重将提高到4％左右。根据对国家中长期能源发展形势和前景的分析，中国工程院在《2050年我国的能源需求》咨询报告中指出，

加速器驱动洁净核能系统散裂靶辐射损伤研究 Ⅱ.气体产生

对加速器驱动洁净核能系统散裂中子靶和靶窗材料分别在中子和质子入射情况下氦气产生截面、氦气产生率以及氦气产生率与原子位移率的比值进行了研究。

加速器驱动洁净核能系统中的燃耗行为分析

研究了加速器驱动洁净核能系统 (ADS)次临界反应堆内核素的演化。分析结果表明 :ADS具有嬗变长寿命核废物的能力。从快堆和热堆的比较可知 ,ADS的快堆具有输出功率大、长寿命超铀放射性废物的累积水平低、裂变产物对反应堆反应性和能量增益影响小等优点。这些优点在利用U Pu燃料循环的次临界堆中十分明显。对于利用Th U燃料循环的次临界堆 ,热堆和快堆都是可以工作的 ;而对于U Pu燃料循环的系统 ,快堆则是较好的选择。

对加速器驱动洁净核能系统散裂靶问题的探讨

简述了加速器驱动洁净核能靶系统的研究现状和存在的问题，对进一步可开展的工作提出了建议．

固体径迹探测器在加速器驱动洁净核能系统中的应用

介绍了加速器驱动洁净核能系统 (ADS)中次临界反应堆物理实验研究的内容 ,固体径迹探测器 (白云母 ,CR - 39)

加速器驱动洁净核能系统中的核素平衡条件

对加速器驱动洁净核能系统 (ADS)次临界堆内核素的转换进行了研究。研究结果表明 :ADS具有充分利用核资源的可能性。次临界热堆只能工作在 φ <1× 10 14 cm- 2 ·s- 1的中子注量率下 ,快堆则在 φ =10 15～ 10 16cm- 2 ·s- 1下仍可稳定工作 ,且平衡时的易裂变核素 ( 2 33U和2 39Pu)数目与初始装料核素的比值远高于热堆的。ADS中 ,外源中子可有效地将可裂变核素转换成易裂变核素。为加速达到平衡 ,初始装料中加入少量2 33U及2 39Pu是一种可行的选择。

强流加速器驱动的洁净核能系统中的一个关键问题——束晕-混沌的物理机制及控制对策

强流加速器具有极其重要的应用发展前景。强流加速器驱动的放射性洁净核能系统,比常规核电更安全、更干净、更便宜,但是它对加速器的要求比现有的加速器超过数十至上百倍。实验和理论都发现束晕-混沌现象,这成为强流离子束应用中,特别是放射性洁净核能系统的关键问题之一。为了提出一套有效设计新型强流加速器的方法,不仅必须深入研究这类束晕-混沌的特性及其产生的物理机制,而且需要研究如何实现对束晕-混沌的控制策略及技术。本文讨论了迄今国内外在研究产生束晕-混沌的若干物理机制方面的进展和可能的控制策略,并提出我们探索的新思路及控制对策。这是正在研究中的一个极富挑战性的新课题。

加速器驱动的放射性洁净核能系统

叙述了核能发展中遇到的主要问题，介绍了国内外对加速器驱动的放射性洁净核能系统的研究计划。特别阐述了钍资源在这一领域中的应用。

加速器驱动先进核能系统及其研究进展

针对现有商业反应堆核燃料利用效率低和乏燃料安全处置难等问题,中国科学院原创性地提出了加速器驱动先进核能系统(ADANES)的概念。对ADANES进行了初步物理研究,对超导直线加速器、高功率散裂靶、堆芯结构材料、乏燃料处理和新型燃料制备等进行了大规模前期计算与关键参数实验,论证了系统的可行性。目前,加速器驱动嬗变研究装置已得到“十二五”国家重大科技基础设施的支持,计划于2019年动工。

加速器驱动先进核能系统的乏燃料循环再生研究

乏燃料后处理是核燃料循环的关键环节,制约核电的可持续发展。借助于加速器驱动先进核能系统(ADANES)提供的高通量、硬能谱的外源中子,其乏燃料后处理只需除去乏燃料中的挥发性裂变产物和影响次锕系元素嬗变的中子毒物,长寿命的次锕系元素Np、Am、Cm可与二氧化铀一起转化为新的燃料元件在加速器驱动燃烧器中燃烧、嬗变、增殖和产能。基于此,本课题组提出了加速器驱动的乏燃料后处理及再生制备的技术路线,包括高温氧化粉化与挥发、选择性溶解分离和燃料再生制备。本文主要介绍了近几年本课题组在这三方面所取得的一些成就,希望能为加速器驱动先进核能系统的乏燃料后处理提供基础数据。

与加速器驱动的核能系统有关的核化学研究

提出了与加速器驱动的洁净核能系统有关的核化学研究课题，研究领域涉及到散裂反应产物与它们的产额分布、长寿命废料的嬗变、中子反应参数测量以及中子的诊断．

加速器驱动次临界系统装置部件用材发展战略研究

加速器驱动次临界系统(ADS)由强流高能离子加速器、高功率散裂靶和次临界反应堆三大分系统组成。作为未来先进核裂变能——加速器驱动先进核能系统(ADANES)的重要组成部分,ADS装置的研发对推动我国能源革命、促进能源转型以及刺激核能行业创新发展具有重大作用。本文以ADANES研发为背景,阐述了ADS装置的研发现状、可能的发展趋势以及ADS部件对材料的需求,重点探讨了ADS装置中高功率散裂靶和次临界反应堆部件用关键材料的研发进展与存在问题,面临的发展机遇和挑战;最后提出了几点发展对策,力求助力我国ADS装置的建设与先进核裂变能技术创新,推动未来先进核裂变能的安全高效和可持续发展。

与ADS相关的强流3.5MeV RFQ加速器的束流动力学特性

为了适应我国加速器驱动洁净核能系统 (ADS)项目的需要 ,一台注入能量为 75keV ,输出能量为3 5MeV ,频率为 3 5 2 2MHz,质子流强为 5 0mA ,四翼型强流RFQ加速器正由国家科技部“973”项目支持 ,在中科院高能物理所建造当中。本文论述了这台RFQ加速器的动力学设计特性。

加速器驱动系统的燃料选择

对装载不同增殖材料的现实加速器驱动系统(ADS)的安全及嬗变超铀核素特性进行研究。分别 以(U,TRU)O2和(Th,TRU)O2作为堆芯燃料,先用LAHET和MCNP程序对ADS进行稳态模拟计 算,再耦合MCNP和ORIGEN2程序计算燃耗过程中的核素密度变化。结果显示,装载钍基燃料的 ADS对超铀核素的嬗变效果较好,且在燃耗过程中其反应性和质子流强波动较小;装载铀基燃料的 ADS则具有更安全的多普勒效应和缓发中子有效份额。总体来看,如果需要堆长时间安全嬗变超铀核 素,装载钍基燃料会取得更好的效果。

用于洁净核能源的ADS-EA方案

加速器驱动系统 (ADS)是一种新型的洁净能源装置 ,它采用加速器提供的强流高能量质子束驱动次临界的核反应堆 ,既有安全可靠和产生核废料少的优点 ,还可以处理传统反应堆留下的核废料 .能量放大器是一个基于回旋加速器组合的 ADS方案 ,由三级回旋加速器组成的加速器系统可以产生流强为 1 2 m A和能量为 1 .2 Ge V的质子束 (束流功率 1 4.4MW) ,用以驱动 1 50 0 MW的核反应堆 .

我国建成首台强流质子直线加速器为洁净核能的开发等奠定重要技术基础

6月23日．由中国科学院高能物理研究所建造的强流质子直线加速器通过专家鉴定。这是我国建成的首台强流质子直线加速器．标志着我国在加速器驱动洁净核能系统的研究方面步入国际先进行列。

输运-燃耗程序系统及ADS基准题的计算

为了对加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven System)的中子经济性和安全性做进一步研究,IAEA启动了ADS合作研究计划,提出了ADS基准题。基准题分为几个阶段,第一阶段主要致力于ADS的中子性能和核数据库及计算程序的验证。本文开发了ANS N-DOT4.2-ORIGEN2输运-燃耗程序系统,并对该基准题进行了给定次临界度下的富集度、零燃耗下的径向与轴向功率分布、空泡效应、外源价值和燃耗的计算,取得了满意的结果。

放射性洁净核能系统

能源是人类社会发展的基本因素。对于我国经济发展来讲更是个严峻问题。据资料介绍,我国人均能源及电能占有量均只有世界人均值的1/5。单位GNP 增长要求能源的增长为1.5倍(即所谓'弹性系数')。如当前我国人均 GNP 增长到2030年中等发达国家水平,在采取强有力的节能措施大大降低单位GNP 的耗能条件下,也将把能源需求量从目前10亿吨标准煤增长到四五十亿吨!煤是'全程'污染能源。从小范围的粉尘污染到大范围的酸雨。

中科院金属所成功制备ADS系统用5吨级SIMP钢

加速器驱动次临界ADS（Accelerator Driven Subcritical）系统是未来先进核嬗变能系统，不仅可以用以处理高放核废料，将其变为低放核废料，还可以利用期间产生的核能发电。ADS系统由加速器、散裂靶、反应堆三部分组成，其中散裂靶用结构材料需要同时具有耐高温、抗辐照、抗液态金属腐蚀等性能，目前国内外还没有可供参比的同类材料，因此其研发具有挑战性。