詹文龍：加速器驅(qū)動(dòng)先進(jìn)核能系統(tǒng)

2018年1月12日，由中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院、國(guó)際能源署(IEA)、聯(lián)合國(guó)項(xiàng)目事務(wù)署(UNOPS)指導(dǎo)，中國(guó)能源研究會(huì)分布式能源專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)能源網(wǎng)等聯(lián)合主辦，國(guó)家電網(wǎng)公司、漢能控股集團(tuán)等協(xié)辦的“2018未來(lái)能源大會(huì)”在北京隆重召開。中央候補(bǔ)委員、中國(guó)科學(xué)院原副院長(zhǎng)、中科院院士詹文龍做了題為《加速器驅(qū)動(dòng)先進(jìn)核能系統(tǒng)》的主題演講。

以下內(nèi)容根據(jù)演講實(shí)錄整理摘編：

我講的是加速器驅(qū)動(dòng)先進(jìn)核能系統(tǒng)，要通過(guò)技術(shù)的創(chuàng)新?，F(xiàn)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(tǒng)?

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(qū)動(dòng)先進(jìn)核能系統(tǒng)，再談一下現(xiàn)在研究的進(jìn)展。這個(gè)先進(jìn)的核能系統(tǒng)給大家介紹一下。核能現(xiàn)在的狀態(tài)是什么樣?應(yīng)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(guó)家預(yù)報(bào)的，很多地方能源運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，核電站沒有給它加料。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(jìng)爭(zhēng)性性價(jià)比的比較。從規(guī)模和穩(wěn)定可靠來(lái)講，現(xiàn)在這個(gè)發(fā)展應(yīng)該挺不錯(cuò)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(xiàn)在被垢病的主要是兩個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是燃料沒有閉環(huán)?，F(xiàn)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(jí)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(duì)核產(chǎn)生了恐怖感。實(shí)際上你到現(xiàn)場(chǎng)去看并沒有那么恐怖，兩年前我到福島去看了。

國(guó)際四代裂變堆的論壇提出了大概四個(gè)方面：

第一，可持續(xù)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(xiàn)在兩個(gè)最大的核事故都是很罕見的事故，并不是技術(shù)的問(wèn)題。

第三，經(jīng)濟(jì)性。包括投資建造的整個(gè)周期。

第四，防范核擴(kuò)散。消除擴(kuò)散渠道，防偷盜，而我們現(xiàn)在整個(gè)核電就是到了四代裂變堆，實(shí)際上對(duì)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(xù)，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(zhǎng)，如果燒完了以后，把它的放射性激活了，對(duì)我們中國(guó)的話，到2030年按照現(xiàn)在發(fā)展的話，到時(shí)候大概有2萬(wàn)噸，美國(guó)超過(guò)了7萬(wàn)噸，現(xiàn)在這一塊在國(guó)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(duì)核能的可持續(xù)發(fā)展也是一個(gè)問(wèn)題。現(xiàn)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(tǒng)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(yùn)我們找到了一個(gè)現(xiàn)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(chǔ)研究出身的，所以用加速器來(lái)做驅(qū)動(dòng)，這一塊是幾十年前就提出來(lái)的，包括我們做基礎(chǔ)研究的這一塊，我們把這個(gè)變成是加速器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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(dāng)于超導(dǎo)的直線，然后產(chǎn)生外來(lái)的中子源，這樣的系統(tǒng)是絕對(duì)安全的。

做了這幾年的這些工作，在實(shí)驗(yàn)室模擬下做到了現(xiàn)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(guī)模化，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，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(shè)計(jì)，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(tǒng)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(zhǎng)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，特點(diǎn)應(yīng)該是從低碳變成了潔凈，在廠內(nèi)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)展的路線圖，我們很關(guān)鍵的技術(shù)解決了?，F(xiàn)在發(fā)改委的基礎(chǔ)設(shè)施，科技重大基礎(chǔ)設(shè)施，這是從今年開始做，去年年底開始通過(guò)的，預(yù)計(jì)在六年的時(shí)間，完全就可以規(guī)?；?，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(dǎo)實(shí)現(xiàn)的加速。做完以后，到現(xiàn)在這個(gè)已經(jīng)成熟了，這個(gè)是國(guó)際的樣品，我們是很有信心的，整個(gè)技術(shù)指標(biāo)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(tái)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(jié)，我們提出這么一個(gè)新的概念在加速器做出來(lái)是國(guó)際的樣機(jī)，在散裂我們是首創(chuàng)。最后我們總結(jié)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(chǔ)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。