ads加速器驱动次临界洁净核能系统

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1、ADS加速器驱动次临界洁净核能系统1ADS加速器驱动次临界洁净核能系统2ADS概念研究组 ADS加速器驱动次临界洁净核能系统-ADS加速器驱动次临界洁净核能系统ADS是加速器驱动次临界洁净核能系统（AcceleratorDrivenSub-criticalSystem）的缩写，它是利用加速器加速的高能质子与重靶核（如铅）发生散裂反应，一个质子引起的散裂反应可产生几十个中子，用散裂产生的中子作为中子源来驱动次临界包层系统，使次临界包层系统维持链式反应以便得到能量和利用多余的中子增殖核材料和嬗变核废物。在上个世纪90年代之前，就有人提出用加速器来产生核能、增殖核材料和嬗

2、变核废物，也有人提出用反应堆解决该问题，但由于加速技术及投资问题，一直处于在个别发达国家的研究中，未能大力发展，而反应堆技术嬗变核废物也由于中子通量密度小及核临界安全等问题受到限制。ADS概念是上个世纪90年代提出的，它的出现使多年的努力可变为现实。它主要致力于：（1）充分利用可裂变的核资源，使铀-238高效转化为易裂变钚-239核，或开发利用钍资源。（2）在ADS的不同中子能量场中，可嬗变危害环境的长寿命核废物（次量锕系核素及某些裂变产物）为短寿命的核废物，以降低放射性废物的储量及其毒性；而ADS本身在产能过程中，产生的核废物却很少，基本上是一种清洁的核能。（3）

3、提高公众对核能的接受程度，因为ADS是一个次临界系统,可得到根本上杜绝核临界事故的可能性。因此，该思想在二十世纪九十年代一经提出就受到核能界的极大兴趣，因为ADS所用的加速器不需要太高的能量和太强的离子流，而所用的反应堆又是次临界，因此,ADS已经被世界科学界公认为它是解决大量放射性废物、降低深埋储藏风险的最具潜力的工具，而在技术上，也是没有不可克服的困难。ADS加速器驱动次临界洁净核能系统-ADS概念研究组我国1995年在中国核工业总公司科技局的支持下，成立了ADS概念研究组，开展以ADS系统物理可行性和次临界堆芯物理特性为重点的研究工作。这项工作后来得到国家自然

4、科学基金委员会和中国科学院基础局的支持，取得了许多方面的研究成果，研究人员由原来的中国原子能科学研究院扩大到高能物理研究所、北京大学。1999年ADS项目在国家自然科学基金委员会的支持下成为国家重大基础研究项目973项目之一，项目名称为“加速器驱动洁净核能系统的物理技术基础研究”，项目编号为G1999022600，首席科学家为丁大钊，现任首席科学家为原子能院院长赵志祥研究员，研究人员扩大到清华大学、西南物理研究院、西安交通大学、南华大学等单位。项目下设五个课题，研究工作涉及到强流加速器物理、次临界堆物理、散裂靶物理、核数据、核热工和材料、核化学分离和嬗变等领域。AD

5、S启明星1#次临界实验平台就是在外源驱动下，开展研究次临界反应堆物理特性，由中国原子能科学研究院自行设计、加工、安装的国内外第一个ADS次临界反应堆实验平台。ADS启明星1#次临界实验平台的主要任务是：外推实验，确定次临界度；研究ADS次临界系统有效增殖因子Keff实时测量和监督的方法；宏观检验相关核数据和校核中子学计算程序；开展ADS次临界系统中子学研究（外中子源对次临界反应堆的影响）；开展长寿命核素嬗变实验和研究等。为此，要求其结构尺寸准确，材料参数可靠；结构合理，操作方便，安全可靠；次临界装置边界清楚，除束中子源外杜绝散射中子进入；装置水平高度可调；次临界反应

6、堆有效增殖系数在0.95-0.98之间可调。因此，该实验平台不需要控制棒，且在外源强度为109n/s作用下，功率只有1瓦以下，也不需要功率保护、周期测量和保护等装置（将来的加速器加速的质子所产生的散裂中子源强可达到~1018n/s，因此工程性的ADS功率可达到几十万千瓦量级）。ADS启明星1#次临界实验平台的活性区由快区和热区组成，快区采用天然金属铀元件，共264根元件插在铝格架内，热区采用UO2低浓铀元件，元件数根据实验确定为2046根，插在聚乙烯内组成，此时的keff为0.97-0.98（待验证）。其反射层为聚乙烯，在活性区外面，厚度大于150mm，在反射层的侧

7、面装有中子探测器导管，用于放置中子探测器。屏蔽层区材料为含硼聚乙烯，在反射层外面，厚180mm，外型为圆形。它的外面用4mm的不锈钢作外壳。靶区在活性区的中心，放置中子源。ADS启明星1#次临界实验平台现已经开展的研究有：实验外推临界值；快区热中子通量的径向和轴向分布测量；快区燃料元件与热区边沿燃料元件的关系测量；“在线”测量次临界系统对外中子源的“瞬时响应”等。ADS启明星1#次临界实验平台的建立，已经在国际上受到了较大的关注，几个国家都表示要进行研究合作，它必将对国内外的ADS研究做出贡献。