詹文龍：加速器驅動先進核能系統

2018年1月12日，由中國科學院科技戰(zhàn)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(yè)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(chuàng)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(tài)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(guī)模和穩(wěn)定可靠來講，現在這個發(fā)展應該挺不錯的，總的來說還有進一步發(fā)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(huán)?，F在能源的自身還不足以把這個燃料閉環(huán)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(xù)發(fā)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(xù)，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(huán)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(fā)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(fā)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(xù)發(fā)展也是一個問題?，F在一些技術的發(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(huán)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(guī)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(huán)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?？煽康臇|西。

從發(fā)展的路線圖，我們很關鍵的技術解決了?，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(guī)模化，這是我們的發(fā)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(chuàng)。最后我們總結了一個發(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(fā)展路徑。