中國科學(xué)院院士詹文龍日前在中國能源研究會(huì )核能專(zhuān)委會(huì )成立大會(huì )期間舉辦的“核能未來(lái)的發(fā)展”論壇上表示，經(jīng)過(guò)中科院多年研究，加速器驅動(dòng)的先進(jìn)核能系統（ADANES）即將迎來(lái)工程實(shí)施階段。“近年來(lái)，通過(guò)先導專(zhuān)項以及重大科技基礎設施等政策推動(dòng)，整個(gè)系統各個(gè)裝置的可靠性不斷提高。今年3月，部分裝置的初步設計評審已經(jīng)完成，預計今年年內，ADANES項目將全面開(kāi)工建設。”

根據相關(guān)機構統計，世界上可經(jīng)濟開(kāi)采的鈾資源只相當于世界石油貯量的1/4。而在天然鈾中，僅有0.714%的鈾-235可以在熱中子作用下發(fā)生裂變反應。目前的核裂變發(fā)電技術(shù)對燃料的利用率不到1%，難以滿(mǎn)足核裂變發(fā)電的長(cháng)期發(fā)展。

第四代核能系統國際論壇（GIF）曾提出，四代核反應堆應以可持續發(fā)展、安全可靠、經(jīng)濟性、防范核擴散為目標。在可持續發(fā)展方面，要求新一代的核電技術(shù)應確保燃料長(cháng)期穩定供應，做到燃料利用率最大化，放射性廢物最小化。

“GIF提出的四項目標有任何一項完不成，先進(jìn)核能技術(shù)的長(cháng)遠發(fā)展都難以實(shí)現。”詹文龍說(shuō)，“簡(jiǎn)化乏燃料再生，并找到一種可控的高反應快中子燃燒器，是優(yōu)化核能系統資源利用率及廢物處理的新思路，ADANES正是基于這一思路而生。”

據介紹，ADANES系統主要由加速器驅動(dòng)的燃燒器（ADB）與加速器驅動(dòng)乏燃料再生（ADRUF）兩部分構成。其中，ADB相當于一個(gè)擁有加速器次臨界系統的長(cháng)換料周期（16-36年）的快堆，可以燃燒含約50%裂變碎片的再生乏燃料，并可以做到高反應性調控。“這種反應堆安全、靈活，從物理設計上完全可以做到40年不換料。”

上世紀90年代，中科院分別提出了ADS技術(shù)包括嬗變核廢料、加速器同位素生產(chǎn)、加速器驅動(dòng)釷堆在內的集中應用方式。“ADB將這幾種應用路徑有機結合，實(shí)現了集嬗變、增殖、產(chǎn)能為一體。”詹文龍介紹。

“ADB對燃料的優(yōu)秀處理能力，使得之后的乏燃料再生過(guò)程得到明顯簡(jiǎn)化。”詹文龍介稱(chēng)，ADRUF可以剔除乏燃料中大于50%的裂變碎片，其余部分則轉化為再生燃料，資源利用率可以達到95%以上，“此外，ADANES乏燃料為閉環(huán)過(guò)程，燃料進(jìn)入核電站反應后，整個(gè)乏燃料處理過(guò)程都在核電站內部完成，這也明顯簡(jiǎn)化了核電站在公眾溝通方面的相關(guān)工作。”

在安全性方面，詹文龍指出，ADANES具有明顯的固有安全性。“堆芯材料全部是陶瓷材料，可以承受2000攝氏度以上高溫，停堆后，堆芯吸收前100秒的衰變熱，升溫小于200攝氏度。包殼材料熔點(diǎn)高達2800攝氏度，可以保證事故工況自然空氣冷卻。”

然而，也有業(yè)內人士表示出了對ADANES系統經(jīng)濟性的擔憂(yōu)。“加速器的應用意味著(zhù)投資規模大幅增加，不僅如此，工程應用中還需要對包括發(fā)電效率、加速器能耗等各個(gè)指標進(jìn)行考慮。” 對此，詹文龍認為，加速器的應用增加投資的同時(shí)，提高了核電安全性，也大大簡(jiǎn)化了乏燃料處理過(guò)程，從全周期來(lái)看仍然具有較好的經(jīng)濟性。

中科院于2011年啟動(dòng)“未來(lái)先進(jìn)核裂變能-ADS嬗變系統”戰略性先導科技專(zhuān)項，至2017年，其研制的國際上第一臺ADS超導質(zhì)子直線(xiàn)加速器前端示范樣機，能量已突破25MeV。柴油發(fā)電機組