万年战略资源!中国的黑色技术令中国科学院惊叹太高级,无法展示......

时间:2019-02-07 20:03:24 来源:天后宫资讯网 作者:匿名



6月10日,中国科学院宣布,中国科学家首次提出新的核能系统——加速器,以驱动先进的核能系统(简称ADANES,ADS),并用计算机模拟该技术的关键部分,有望使核裂变能源持续发展。近一万年的安全,清洁的战略能源。

事实上,这是ADS技术第二次被刷新。早在去年12月23日,中国核工业集团公司网站宣布,中国的核反应堆零功率装置“七星二号”实现了其首次关键。

对于大多数普通人来说,ADS是一种完全陌生,甚至闻所未闻的技术。面对这项技术,困扰人类的乏燃料处理问题,铀资源的短缺以及未来的能源问题似乎不再是问题,而只是技巧问题。但是什么技术是ADS,如何实现乏燃料的高效利用,当这项技术能够成熟时,不用担心,苦舒为你解读。

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?需要不断添加的火堆

ADS的全称是“(质子)加速器驱动的亚临界(退化反应堆)系统”。顾名思义,该装置由质子加速器驱动,并且处于亚临界状态,可以实现具有重核元素的各种反应堆系统。

还是不明白?没关系,继续往下看。

ADS本质上是一个反应堆,核电站的反应堆,我们经常理解它依赖于核裂变反应释放核能。然而,这种类型的反应器具有处于亚临界状态的特征。

什么是亚临界的?我们可以用火来做个比喻。火,我们不关心它,如果燃烧越来越多,这被称为超临界。如果它处于一个不繁荣或灭绝的稳定状态,这被称为关键。如果必须添加它,它就会熄灭。这称为次临界。

ADS的主要结构是质子加速器和亚临界反应器。

亚临界反应堆是在没有外部干预的情况下关闭的反应堆。我们知道普通反应堆中的中子保持裂变反应,中子相当于维持反应堆燃烧的“木材”。普通反应堆的连锁反应将继续产生中子,使反应堆始终处于临界状态,不断输出巨大的裂变能。 ADS中的亚临界反应器是不同的。虽然它在裂变反应中产生中子,但它也产生大量的中子吸收材料,使反应堆不能通过自身的中子维持其燃烧状态,并保持“燃烧状态”。有必要补充外来中子,如何补充外来中子?这取决于质子加速器。?

质子加速器是ADS的另一个伟大的神器。金属中子靶放置在亚临界反应器的核心中,质子加速器布置在反应器外部。这构成了一个“中子发生器”,它用“木头”连续地填充“燃烧”反应堆。质子加速器将质子加速到高能状态,然后将其引入反应器。当高能质子轰击金属靶时,金属靶的金属核被破坏,即发生散裂反应,并且在该反应中,产生大量的中子。质子加速器轰击产生中子的效率非常高,质子可以在金属靶上产生约30个中子。这些中子散布在亚临界反应堆的核心,就像将一桶汽油倒在即将熄灭的火上一样。反应堆像鸡血一样运行,与普通反应堆一样产生大量的裂变能。

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?用于处理乏燃料的焚化炉

有些人可能会问,我们为什么要开发这样一个特立独行的反应堆?这谈到了ADS在处理乏燃料方面最重要的作用。

所谓的乏燃料是普通反应堆在“燃烧”核燃料后产生的废物。乏燃料含有大量高放射性物质,主要是act系元素和act系元素的重核元素。这些元素不仅具有强放射性,而且具有长的半衰期。它们需要储存10万年才能腐烂,对环境没有影响。 。为了长期储存这些高放射性乏燃料,有必要建造一个寿命长达10万年的强大燃料仓。这也被称为乏燃料地质的深度处理方法,这在技术上是困难且极其昂贵的。工程。

例如,芬兰建造的乏燃料地质储存地点估计耗资超过40亿欧元,仅足以储存四个芬兰核电厂的乏燃料。美国的尤卡山地质储存地也耗资超过300亿美元。面对世界上大量的乏燃料,如果它完全基于地质处置,它不仅在技术上是困难的,而且成本也将是一个天文数字,这已经成为一个难以承受的负担。各国的核电。

与此同时,所谓的乏燃料,实际上有很多有用的元素,如氦和铀,如果直接放弃,就会浪费大量的资源,所以普通反应堆产生的乏燃料仍然是一种宝贵的资源。然而,目前的后处理技术,从乏燃料中提取钚和铀不仅风险大,效率低,而且还产生大量的化学放射性废液,这也是一个难题。?

乏燃料的放射性如何在短时间内消失,同时有效利用乏燃料中的有用元素而不产生新的废物?这取决于ADS技术。

提出ADS技术来解决上述问题。 ADS就像一个乏燃料焚烧炉。在外源中子的轰击下,它可以使用几乎所有系留和束缚的重核元素作为裂变元素。在这些元素裂变后产生的轻核元素是非辐射元素。或半衰期短的放射性元素。因此,ADS燃烧的乏燃料只需要储存数百年,其放射性可以降低到不影响环境的程度,大大缩短了乏燃料的储存期和加工难度。

同时,作为反应堆,ADS还利用核能发电与各种重核的裂变反应来实现乏燃料中有用元素的有效利用。

与目前的乏燃料固体燃料储存相比,有必要建造一个寿命为10万年的固体燃料仓。利用ADS技术,只需要建立一个寿命为几百年的掩体,以便在ADS焚烧,避难所建设和技术难度和成本之后储存乏燃料。将会有一个数量级的下降,使乏燃料处理不再是困扰人类的问题。

同时,由于ADS对乏燃料的充分“燃烧”,乏燃料中几乎所有有用的元素如钍和铀都被充分利用,避免了稀缺资源的浪费。如果共用反应堆和ADS匹配,现有铀资源的利用率可以从1%提高到95%以上,因此目前已探明的铀资源储量只能通过ADS技术从目前的技术提高到100% 。一年的水平。在此期间,人类有足够的时间研究聚变能并解决未来人类能量的最终问题。

作为反应堆,肯定有人担心ADS反应堆的安全性。由于ADS反应堆本身处于亚临界状态,一旦外部中子供应关闭,反应堆就无法启动,因此ADS是比现有商用反应堆更安全的反应堆技术。

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?中国的ADS角落超车

尽管ADS技术是一种全新的甚至是革命性的核能技术,但它源于人类已拥有的技术。在某种程度上,ADS技术与核磁共振一样,是人类创新的结合。 。?

例如,ADS的质子加速器技术早已存在。美国在强大的质子流方面拥有更多的技术储备,并且长期以来一直致力于利用这种技术生产氦气。对于亚临界反应堆技术,国家研究基于现有的快堆或热中子反应堆(常见的商业反应堆都是热中子反应堆)。目前,世界上大多数关于ADS的研究都是基于现有技术。在世界上,如欧盟,日本,美国和俄罗斯,ADS技术研究几乎始于上世纪末。

与此同时,ADS技术是一项尖端技术。虽然原理很简单,但在技术实施方面面临许多困难。例如,大型质子加速器的制造,高性能中子靶的制造,亚临界反应堆的功率平衡,反应堆的冷却,材料问题以及反应堆中的燃料制造都是ADS需要解决的关键技术问题。 ?

中国的ADS技术研究始于20世纪90年代中期,相对较晚。然而,晚上有晚收益,因此我们可以充分分析ADS的国际成就和我们所走过的弯路,让我们的ADS技术更快地走上正轨。

1996年至1999年,中国开展了ADS研究概念研究和物理可行性研究,并在同一时期开展了“中能高压质子直线加速器”的研究。随后,中国启动了为期五年的“ADS物理和技术基础研究”。以上两项研究相互联系,成功实现了研究目标。

特别是在研究的第二阶段,ADS的零功率器件“齐星1号”于2005年7月在中国原子能科学研究所成功开发,成为国际AIA测试的基准器件。原子能机构。中国的ADS技术已达到国际先进水平。

2016年12月23日,中国核工业集团公司网站宣布,中国核反应堆零功率装置“七星二号”实现了首次关键。 “清兴2号”是中国自主研发的最先进的ADS系统,也是世界上最先进的ADS测试设备。

虽然“七星二号”的成功表明中国的ADS研究已经处于世界先进水平,但毕竟ADS是一个研究课题。 “奇星2号”仍然只是一个测试设备,从真正实现ADS技术的工业规模应用还有很长的路要走,“清兴2号”不是ADS技术的最佳实现,但基于多年的研究,最经典和首次实施的解决方案。 ADS研究可能还有更优化的技术解决方案。?

最新的解决方案是“加速器驱动的先进核能系统(ADANES)”,过去没有给出。中国科学院没有给出更多关于这个解决方案的细节,但是从中国科学院来看,“这种技术解决方案已经通过了大型计算机。 “模拟研究”,“完成了一系列实验验证”,“突破性进展”等信息,以及中国多年来ADS技术研究稳步发展的现状,我们可以肯定中国不仅仅是ADS研究水平最高的国家。未来将是第一个实现ADS产业推广的国家!

(本文转载自许愿智库。编辑邮箱:shguancha

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