詹文龍：加速器驅動(dòng)先進(jìn)核能系統

2018年1月12日，由中國科學(xué)院科技戰略咨詢(xún)研究院、國際能源署(IEA)、聯(lián)合國項目事務(wù)署(UNOPS)指導，中國能源研究會(huì )分布式能源專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、中國能源網(wǎng)等聯(lián)合主辦，國家電網(wǎng)公司、漢能控股集團等協(xié)辦的“2018未來(lái)能源大會(huì )”在北京隆重召開(kāi)。中央候補委員、中國科學(xué)院原副院長(cháng)、中科院院士詹文龍做了題為《加速器驅動(dòng)先進(jìn)核能系統》的主題演講。

以下內容根據演講實(shí)錄整理摘編：

我講的是加速器驅動(dòng)先進(jìn)核能系統，要通過(guò)技術(shù)的創(chuàng )新?，F在大家把核能給妖魔化了，所以我給大家講一下這個(gè)核能是怎么回事?怎么用最先進(jìn)的加速器技術(shù)來(lái)做核能系統?

今天講這么幾方面，跟大家簡(jiǎn)單介紹一下什么是加速器驅動(dòng)先進(jìn)核能系統，再談一下現在研究的進(jìn)展。這個(gè)先進(jìn)的核能系統給大家介紹一下。核能現在的狀態(tài)是什么樣?應該說(shuō)核電是核能最主要的和平利用，骨干電網(wǎng)UPS，特別2008年咱們國家預報的，很多地方能源運輸的問(wèn)題，核電站沒(méi)有給它加料。再一個(gè)它的基本屬性是一個(gè)低碳的能源，這要跟其他的低碳能源做一個(gè)競爭性性?xún)r(jià)比的比較。從規模和穩定可靠來(lái)講，現在這個(gè)發(fā)展應該挺不錯的，總的來(lái)說(shuō)還有進(jìn)一步發(fā)展的空間。

存在的問(wèn)題?，F在被垢病的主要是兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是燃料沒(méi)有閉環(huán)?，F在能源的自身還不足以把這個(gè)燃料閉環(huán)起來(lái)。兩次七級的核事故，一個(gè)是蘇聯(lián)的核泄露，一個(gè)是福島事件，讓大家對核產(chǎn)生了恐怖感。實(shí)際上你到現場(chǎng)去看并沒(méi)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(gè)方面：

第一，可持續發(fā)展。一個(gè)是燃料的利用是不是有保證?再一個(gè)排出來(lái)的廢料是不是最小化?

第二，安全可靠。從技術(shù)上來(lái)提高，實(shí)際上現在兩個(gè)最大的核事故都是很罕見(jiàn)的事故，并不是技術(shù)的問(wèn)題。

第三，經(jīng)濟性。包括投資建造的整個(gè)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(gè)核電就是到了四代裂變堆，實(shí)際上對這個(gè)組織來(lái)說(shuō)還有差距。一個(gè)是熱中子這一塊很難做到可持續，納冷堆這個(gè)技術(shù)成熟了，但是大家都清楚，出了事故，遇到空氣，是要著(zhù)火的。

給大家解釋一下核燃料循環(huán)狀況。這里頭這個(gè)放射性的毒性壽命很長(cháng)，如果燒完了以后，把它的放射性激活了，對我們中國的話(huà)，到2030年按照現在發(fā)展的話(huà)，到時(shí)候大概有2萬(wàn)噸，美國超過(guò)了7萬(wàn)噸，現在這一塊在國際上是一個(gè)難題。

從整個(gè)核裂變的發(fā)展來(lái)看，資源的綜合利用率100%來(lái)說(shuō)，這個(gè)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(fā)展也是一個(gè)問(wèn)題?，F在一些技術(shù)的發(fā)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(gè)切入點(diǎn)，就是一個(gè)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(gè)閉環(huán)的，可以再生使用。我們傳統的做法是99%提出來(lái)，剩下1%的東西。燃料進(jìn)一步燃燒，需要有一個(gè)很好的容器。非常幸運我們找到了一個(gè)現有的技術(shù)，就是高溫干式的方法，我們把燃料再生這一塊找到了一個(gè)比較好的方法。

我是做基礎研究出身的，所以用加速器來(lái)做驅動(dòng)，這一塊是幾十年前就提出來(lái)的，包括我們做基礎研究的這一塊，我們把這個(gè)變成是加速器驅動(dòng)系統的一個(gè)燃燒器。這個(gè)燃燒器包括了最先進(jìn)的技術(shù)，一個(gè)就是高能質(zhì)子加速器，相當于超導的直線(xiàn)，然后產(chǎn)生外來(lái)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(shí)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(lái)的，除了這部分是我們下一步要攻破的，這個(gè)要規?；?，整個(gè)這個(gè)過(guò)程我們已經(jīng)模擬了怎么做，用什么樣的工藝過(guò)程。

接下來(lái)的話(huà)，這一塊可以變廢為寶，就可以吃干榨凈，排出來(lái)的量很少，質(zhì)量上去以后，放射性壽命很短。整個(gè)設計，包括環(huán)境的控制，這個(gè)都比原來(lái)少，包括新材料的包容性，我們有一系列做法。

整個(gè)系統實(shí)際上包括兩部分，一個(gè)是燃燒器，在高可用性方面，往后的加速器做了一個(gè)啟動(dòng)，加上長(cháng)換料周期，這個(gè)全做下來(lái)就是幾十年。這個(gè)乏燃燒再生的話(huà)，特點(diǎn)應該是從低碳變成了潔凈，在廠(chǎng)內就可以做再生了。從安全性來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)陶瓷耐堆溫的，所以是一個(gè)非?？煽康臇|西。

從發(fā)展的路線(xiàn)圖，我們很關(guān)鍵的技術(shù)解決了?，F在發(fā)改委的基礎設施，科技重大基礎設施，這是從今年開(kāi)始做，去年年底開(kāi)始通過(guò)的，預計在六年的時(shí)間，完全就可以規?；?，這是我們的發(fā)展路徑。

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

最后做一個(gè)小結，我們提出這么一個(gè)新的概念在加速器做出來(lái)是國際的樣機，在散裂我們是首創(chuàng )。最后我們總結了一個(gè)發(fā)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(gè)基礎已經(jīng)做到4了，后面這幾年我們將在2030年把它做出來(lái)，這就是我們整個(gè)的發(fā)展路徑。