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詹文龍:加速器驅動先進核能系統

2018-01-18 09:13:26 中國能源網

2018年1月12日,由中國科學院科技戰略咨詢研究院、國際能源署(IEA)、聯合國項目事務署(UNOPS)指導,中國能源研究會分布式能源專業委員會、中國能源網等聯合主辦,國家電網公司、漢能控股集團等協辦的“2018未來能源大會”在北京隆重召開。中央候補委員、中國科學院原副院長、中科院院士詹文龍做了題為《加速器驅動先進核能系統》的主題演講。

以下內容根據演講實錄整理摘編:

我講的是加速器驅動先進核能系統,要通過技術的創新。現在大家把核能給妖魔化了,所以我給大家講一下這個核能是怎么回事?怎么用最先進的加速器技術來做核能系統?

今天講這么幾方面,跟大家簡單介紹一下什么是加速器驅動先進核能系統,再談一下現在研究的進展。這個先進的核能系統給大家介紹一下。核能現在的狀態是什么樣?應該說核電是核能最主要的和平利用,骨干電網UPS,特別2008年咱們國家預報的,很多地方能源運輸的問題,核電站沒有給它加料。再一個它的基本屬性是一個低碳的能源,這要跟其他的低碳能源做一個競爭性性價比的比較。從規模和穩定可靠來講,現在這個發展應該挺不錯的,總的來說還有進一步發展的空間。

存在的問題。現在被垢病的主要是兩個問題,一個是燃料沒有閉環。現在能源的自身還不足以把這個燃料閉環起來。兩次七級的核事故,一個是蘇聯的核泄露,一個是福島事件,讓大家對核產生了恐怖感。實際上你到現場去看并沒有那么恐怖,兩年前我到福島去看了。

國際四代裂變堆的論壇提出了大概四個方面:

第一,可持續發展。一個是燃料的利用是不是有保證?再一個排出來的廢料是不是最小化?

第二,安全可靠。從技術上來提高,實際上現在兩個最大的核事故都是很罕見的事故,并不是技術的問題。

第三,經濟性。包括投資建造的整個周期。

第四,防范核擴散。消除擴散渠道,防偷盜,而我們現在整個核電就是到了四代裂變堆,實際上對這個組織來說還有差距。一個是熱中子這一塊很難做到可持續,納冷堆這個技術成熟了,但是大家都清楚,出了事故,遇到空氣,是要著火的。

給大家解釋一下核燃料循環狀況。這里頭這個放射性的毒性壽命很長,如果燒完了以后,把它的放射性激活了,對我們中國的話,到2030年按照現在發展的話,到時候大概有2萬噸,美國超過了7萬噸,現在這一塊在國際上是一個難題。

從整個核裂變的發展來看,資源的綜合利用率100%來說,這個廢料毒性去除率,利用率很低,另外毒性尚未消除,這對核能的可持續發展也是一個問題。現在一些技術的發展,我們也希望可以把廢料完全解決,但是效率也不高,最理想的就是把它吃干榨凈。

所以從這個切入點,就是一個資源的利用率要盡可能高,把放射性的毒性基本上解決,所以要把它做成一個閉環的,可以再生使用。我們傳統的做法是99%提出來,剩下1%的東西。燃料進一步燃燒,需要有一個很好的容器。非常幸運我們找到了一個現有的技術,就是高溫干式的方法,我們把燃料再生這一塊找到了一個比較好的方法。

我是做基礎研究出身的,所以用加速器來做驅動,這一塊是幾十年前就提出來的,包括我們做基礎研究的這一塊,我們把這個變成是加速器驅動系統的一個燃燒器。這個燃燒器包括了最先進的技術,一個就是高能質子加速器,相當于超導的直線,然后產生外來的中子源,這樣的系統是絕對安全的。

做了這幾年的這些工作,在實驗室模擬下做到了現在。這些東西要怎么樣做,再怎么再生?這些都是我們自己做出來的,除了這部分是我們下一步要攻破的,這個要規模化,整個這個過程我們已經模擬了怎么做,用什么樣的工藝過程。

接下來的話,這一塊可以變廢為寶,就可以吃干榨凈,排出來的量很少,質量上去以后,放射性壽命很短。整個設計,包括環境的控制,這個都比原來少,包括新材料的包容性,我們有一系列做法。

整個系統實際上包括兩部分,一個是燃燒器,在高可用性方面,往后的加速器做了一個啟動,加上長換料周期,這個全做下來就是幾十年。這個乏燃燒再生的話,特點應該是從低碳變成了潔凈,在廠內就可以做再生了。從安全性來說,這是一個陶瓷耐堆溫的,所以是一個非常可靠的東西。

從發展的路線圖,我們很關鍵的技術解決了。現在發改委的基礎設施,科技重大基礎設施,這是從今年開始做,去年年底開始通過的,預計在六年的時間,完全就可以規模化,這是我們的發展路徑。

下面簡單給大家看一下這里面關鍵的技術,在科研這一塊是多個研究所和多個研究單位組成的,我們做了這幾年,這是我們前面六年時間做下來的,主要是一個超導實現的加速。做完以后,到現在這個已經成熟了,這個是國際的樣品,我們是很有信心的,整個技術指標和性能都超過了我們的想象。我們用顆粒流的概念做下來,通過幾年時間也做成一個小平臺了。從顆粒流的高層下來,到時候可以是一個高溫的,到900度,另外又是很安全的。

最后做一個小結,我們提出這么一個新的概念在加速器做出來是國際的樣機,在散裂我們是首創。最后我們總結了一個發展路徑,最近這幾年,在中科院科技部基金的支持下,我們把這個基礎已經做到4了,后面這幾年我們將在2030年把它做出來,這就是我們整個的發展路徑。




責任編輯: 李穎

標簽:詹文龍,核能系統,加速器