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《加速器驱动的放射性洁净核能系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期核技术,年月加速器驱动的放射性洁净核能系统包伯荣吴明红上海大学化学与化工学院上海张家哗中国科学院上海原子核研究所上海摘要叙述了核能发展中遇到的主要问题,介绍了国内外对加速器驱动的放射性洁净核能系统。的研究计划特别阐述了牡资源在这一领域中的应用关键词加速器,反应堆,核能,牡核能发展中遇到的主要问题据国际原子能机构年底的统计,世界上核电平均占总发电量的。其中,美国占,日本占,法国占,加拿大占,瑞典占,英国占,俄罗斯占,西班牙占,韩国占。我国核电的比例还比较小,仅占。从年代开始,世界上核电站的建设
2、速度开始放慢,核能建设正遇到挑战。目前的核电站基本上是热中子裂变堆型,采用低浓缩铀作燃料。这种核能系统面临以下几方面的问题。资源利用率低,因为它主要消耗“,而占天然铀中的只利用极小部。,,一分在最理想情况下即进行后处理及铀怀多次循环铀资源的利用率只能达到若计及各种损耗,则一般只能利用到右。比铀资源丰富几倍的牡资源还无法得到利用。“”“”,在燃料中产生大量的少数钢系元素裂变产物其中一些核素的半衰,,。“期长达以上成为危害生物圈的潜在因素其最终处置问题尚未解决,,“已达左右目前全世界乏燃料中它可用于军事
3、目的故有核扩散的潜在危险。针对上述问题,自年代后期以来,国际核能科技界形成了一些新的研究方向放化分离与核反应堆擅变结合处置高放废物伊一法,牡资源利用的新技术路线探索和加速器驱动的擅变技术,直到年西欧核子中心主任、诺贝尔奖金获得者鲁比亚提出了能量放大器的概念,将世界上这一领域的研究推向高潮。加速器驱动的放射性洁净核能系统在粒子物理实验中,经常采用量能器测量高能粒子的能量。典型的量能器是由多层重金属如铅、铁和多层取样探测器如液闪体、丝室相间叠成的夹心式结构。当高能粒子通过它时,能量将沉积在探测器的夹层中
4、,而产生的次级带电粒子由夹层中的探测器测量,由此可以确定人射高能粒子的能量。实验发现,量能器测量到的质子能量沉积与相同能量的电收稿一一日期第期包伯荣等加速器驱动的放射性洁净核能系统子相比有丢失。其原因是质子与物质的相互作用不同于电子,后者为电磁簇射过程,前者为核级联过程,会产生次级中子,而探测器对中子不灵敏,因而引起测量中能量沉积的丢失。但当量能器中重金属改用可裂变材料、时,实验上却发现了过补偿作用,这是由量能器中产生的热量引起的,有时甚至可达一。我们可以把这种能量的过补偿看作是一种能量的放大作用。
5、鲁比亚由此得到启发,设想如果设计一个特殊的量能器,使得有尽可能高的过补偿,然后将量能器中的热能转化为电功率提供使用,则可以构成一个称为“能量放大器”的新型核能系统,这种核能系统又称为加速器驱动的放射性洁净核能体系。鲁比亚所设想的能量放大器主要是利,用一台束功率为的中能强流质子加速器驱动一座由“或“料的一的次临界装置,装置内热中子注量率为·。,‘“““,扩经过一年运行后可获得稳定的含量达或的裂变核存”,量而使该装置在年内稳定地运行在增益热功率束功率一一循环或一循环平上加速器驱动的放射性洁净核能体系毋体
6、现了世纪核科学技术二大装置加速器与反应堆的紧密结合它的构成框图见图。由图可见,向系统输人的是电能和原始核燃,系统输出的是电能,“”。料或和低放废物符合洁净的要求此体系由四大部分构成。,,二二二卜幸争一石一巨。蕊赢谁一一图,构成图·驱动器。它由一个中能强流加速器构成,由它产生的质子打在重靶上通过散裂反应产生快中子,即或多个中子‘散裂或如质子能量倍增,则产生的中子数也倍增。子产生器。它是驱动器与次临界反应堆的祸合部,关键是选择特定性能和构形的靶材料。。“”。、慢化剂、冷却剂、结构材料等次临界反应堆这是系
7、统的心脏它由燃料组件核技术第卷组成,并保持经过中子的倍增,形成稳定的中子通量在次临界装置中增殖裂变材料、输出能量、擅变长寿命放射性废物、处置武器级怀等“”。,原址的放化分离设施在线实时或离线就近处理次临界装置的和让它们返回堆中而被擅变,,“”,的优点是固有的安全性当加速器停止运行时次临界装置即熄灭不,一,“存在临界事故问题资源利用率大大提高特别为燃料循环开辟了新的途径如果设计适当,这个系统可运行相当长时间一不换料,因此该系统有高的负荷因子次临界装置中所产生的“原址”,,在系统中被和经放射化学分离后在
8、适当条件下擅变,没有向生物圈扩散的问题侈统的前端和末端不会产生武器级的核材料,有防扩散能力发展状况近年来,世界各国,特别是发达国家对进行了不少工作,取得了很好的结果。我们将美国计划、日本计划、法国计划、俄罗斯验证装置及“西欧核研究中心哟的设计卜汇总如下能谱热快热热快装置类型堆熔盐固体组件熔盐重水慢化固体组件,铅冷型加速器指标印中子注量率一·一一尤,一一一擅变等效半衰期燃烧能力“”等效能力《半衰期一《座堆废料,系统研究物理概念,工程概念物理概念物理概念经济分析经济分析加
