中国建成首个商业ADS反应堆:利用核废料发电

中国计划于2027年在广东省惠州市启动首个商业原型加速器驱动系统(ADS)。这种粒子加速器与核反应堆的混合反应堆承诺使用核废料作为燃料产生绿色且安全的能源,持续数百年。

根据中国科学院(CAS)的说法,该系统可以比传统反应堆高效燃烧铀百倍,并将放射性废物的寿命减少到其当前持续时间的不到千分之一。废物不再需要数十万年才能变得无害,而只需几百年。

ADS的工作原理

反应堆在亚临界状态下运行,这意味着它不能自行维持链式反应。它依赖于由粒子加速器产生的外部中子供应。

  • 如果质子束被切断,反应会自动停止,消除了失控反应的风险。
  • 该系统使用高电流质子束撞击铅铋液体靶,通过一种称为散裂的过程释放中子。
  • 这些中子维持裂变并轰击锕系元素(核废料中最危险的元素),将它们转化为寿命更短的同位素。
  • 此外,它将铀-238转化为钚-239,一种可裂变燃料。

正如研究员何元总结的那样:“化废为宝”

核废料
绿色能源的未来依赖于核废料。

核废料的问题

传统反应堆产生的废物在数万年内仍然危险。到目前为止,唯一的解决方案是深地质储存,这是一种昂贵且长期存在不确定性的策略。

ADS提供了一种可能彻底改变核废料管理的替代方案。

背景和国际竞争

  • 中国于2011年开始研究这项技术,并于2021年实现了小规模的操作原型。2027年向1兆瓦反应堆的跃进将是实现商业可行性的第一步。
  • 欧洲在比利时开发MYRRHA项目,设计类似但规模更大(100兆瓦热功率),计划于2035年完成。
  • 日本在其与J-PARC综合体相关的ADS计划中工作,但仍处于实验阶段。
  • 印度、韩国和俄罗斯也有活跃的项目,但没有一个建造了实际功率的原型。

战略重要性

中国在该项目上投入数十亿人民币,作为其能源独立和碳中和战略的一部分。与其他国家不同,中国认为核裂变是与可再生能源、核聚变和实验技术(如钍反应堆)一起实现这些目标的关键。

惠州的ADS反应堆代表了一个技术和环境的飞跃:将危险废物转化为清洁和安全的能源。如果能够实现承诺,它可能重新定义世界核能的角色,并为放射性废物问题提供前所未有的解决方案。

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