江蘇
核電站使用的核燃料燃燒后就成了核廢料，但核廢料還帶有一定的放射性，并不容易處理，不過我國(guó)新建的一座獨(dú)特的核反應(yīng)堆將致力于解決這一問題。
俄羅斯媒體在3月10日?qǐng)?bào)道了中國(guó)核能領(lǐng)域大動(dòng)作——稱我國(guó)正在廣東惠州打造全球首座能“燃燒”核廢料的加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)（ADS），這款裝置預(yù)計(jì)2027年正式亮相，它不僅能把鈾燃料的利用效率拉滿，還能讓核廢料“變廢為寶”成新燃料。
實(shí)際上我國(guó)《科技日?qǐng)?bào)》早在去年和今年3月初就對(duì)此進(jìn)行了報(bào)道，不少媒體也在持續(xù)跟進(jìn)該裝置的研發(fā)沖刺進(jìn)展，《南方日?qǐng)?bào)》在3月11日也對(duì)其最新進(jìn)展進(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道。這種反應(yīng)堆之所以這么受關(guān)注，是因?yàn)樗w現(xiàn)的技術(shù)不僅讓中國(guó)站在全球核能創(chuàng)新前沿，更有望為人類解鎖長(zhǎng)達(dá)千年的綠色能源密碼。
如果把傳統(tǒng)核反應(yīng)堆比作“粗放燒煤的灶臺(tái)”，那么燒完的核廢料就是燙手又難處理的“煤渣”，因?yàn)槠浞派湫院軓?qiáng)，不能隨意放置，必須密封運(yùn)輸，并且運(yùn)送到專門放置核廢料的地方（通常在深深的地下），這既浪費(fèi)資源又存在長(zhǎng)期輻射風(fēng)險(xiǎn)。
而我國(guó)正在造的這款A(yù)DS反應(yīng)堆就和傳統(tǒng)的核發(fā)電反應(yīng)堆不一樣了，它就像是核能領(lǐng)域的“智能精烹大廚”，一邊把燃料“吃干榨凈”，一邊還能把“廚余垃圾”核廢料加工成新食材。從俄媒和國(guó)內(nèi)報(bào)道的細(xì)節(jié)來看，這個(gè)“大廚”的核心本領(lǐng)，全靠一套精妙的“操作流程”。
這套反應(yīng)堆裝置的核心是超導(dǎo)粒子加速器和次臨界反應(yīng)堆的“黃金組合”，加速器就像一臺(tái)超級(jí)“質(zhì)子發(fā)射器”，能把質(zhì)子加速到光速的80%，每秒發(fā)射超3億億個(gè)質(zhì)子轟擊液態(tài)鉛鉍合金靶，瞬間產(chǎn)生海量的“中子雨”——這也是俄媒口中提到的、借鑒了俄羅斯研發(fā)成果的核心技術(shù)，畢竟鉛鉍靶技術(shù)早在蘇聯(lián)時(shí)期就已臻于完善，只是技術(shù)上在當(dāng)時(shí)難以應(yīng)用，如今被中國(guó)巧妙運(yùn)用到ADS系統(tǒng)中。
這些中子不會(huì)讓反應(yīng)堆發(fā)生自持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而是像精準(zhǔn)的“能量補(bǔ)給”，一方面維持反應(yīng)堆發(fā)電，另一方面還能對(duì)核廢料“動(dòng)刀”：把原本被當(dāng)成廢物的鈾-238，轉(zhuǎn)化成能繼續(xù)發(fā)電的钚-239燃料，從而真正實(shí)現(xiàn)核廢料的再次利用。
更讓人安心的是，這款反應(yīng)堆自帶“物理安全鎖”，和傳統(tǒng)反應(yīng)堆相比，它始終處于“次臨界”狀態(tài)，沒有外部的中子補(bǔ)給就無法維持反應(yīng)，只要關(guān)掉加速器，核反應(yīng)會(huì)立刻停止，比任何電子保險(xiǎn)裝置都靠譜，徹底杜絕了“失控”的可能。
中科院專家透露，該系統(tǒng)消耗鈾的效率是傳統(tǒng)反應(yīng)堆的100倍，還能把高放核廢料的體積減少96%，放射性毒性壽命從數(shù)十萬年縮短到500年以內(nèi)，相當(dāng)于把核廢料這個(gè)“萬年隱患”，變成了只需短期處理的“普通問題”。
這顆核能領(lǐng)域的“新星”，并非一朝一夕煉成。早在2011年，中國(guó)就啟動(dòng)了ADS系統(tǒng)的大規(guī)模研究，十年磨一劍，2021年成功研制出超導(dǎo)直線加速器樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了可工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)突破，同年，位于廣東惠州的CiADS裝置正式開工。
如今研發(fā)團(tuán)隊(duì)正沖刺關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，2026年底將完成所有核心部件組裝，今年更是要在6個(gè)月內(nèi)完成32臺(tái)超導(dǎo)加速單元的總裝，為了保證精度，科研人員在比ICU潔凈千倍的超凈間里“慢動(dòng)作”作業(yè)，連一絲灰塵都要死磕，這份極致的嚴(yán)謹(jǐn)，才讓技術(shù)落地有了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
當(dāng)中國(guó)全力推進(jìn)全球首座兆瓦級(jí)ADS裝置時(shí)，全球核能領(lǐng)域的“技術(shù)競(jìng)賽”也已拉開帷幕。俄羅斯作為鉛鉍靶技術(shù)的先驅(qū)，正將ADS組件整合到熱堆與快堆結(jié)合的雙組分能源系統(tǒng)中，布雷斯特-OD-300反應(yīng)堆也在建設(shè)中，同樣瞄準(zhǔn)核燃料閉式循環(huán)。
美國(guó)則另辟蹊徑，在托馬斯·杰斐遜國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室測(cè)試裂變技術(shù)，只不過選用了汞靶作為核心材料；瑞士的初創(chuàng)公司也在研發(fā)核嬗變技術(shù)，試圖用釷元素解決核廢料問題。
但目前來看，我國(guó)是唯一將ADS技術(shù)推進(jìn)到兆瓦級(jí)原型裝置建設(shè)階段的國(guó)家，率先走在了工業(yè)化應(yīng)用的前列。
這款反應(yīng)堆的誕生，遠(yuǎn)不止“解決核廢料問題”這么簡(jiǎn)單，它背后藏著中國(guó)乃至全球能源發(fā)展的多重意義。
從資源利用來看，傳統(tǒng)核反應(yīng)堆鈾利用率不足1%，而ADS系統(tǒng)能將其提升至95%以上，相當(dāng)于讓全球有限的鈾資源“變多了百倍”，真正實(shí)現(xiàn)核能的可持續(xù)發(fā)展；從綠色低碳來看，它能穩(wěn)定輸出清潔能源，為中國(guó)碳中和目標(biāo)提供強(qiáng)力支撐，也能為全球可再生能源補(bǔ)充穩(wěn)定的基荷電源；從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，它帶動(dòng)了超導(dǎo)腔、精密磁鐵等高端核能裝備的國(guó)產(chǎn)化，讓粵港澳大灣區(qū)形成了完整的核能產(chǎn)業(yè)鏈，打造出國(guó)際一流的核能產(chǎn)業(yè)高地。
更重要的是，它破解了核能發(fā)展的“千年瓶頸”。長(zhǎng)久以來，核廢料的處理難題一直是核能普及的最大障礙，各國(guó)要么花巨資建地下儲(chǔ)存庫(kù)，要么只能讓核廢料長(zhǎng)期堆放，而ADS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“核廢料就地消化、變廢為寶”，讓核能從“相對(duì)清潔”真正走向“絕對(duì)綠色”。
正如中科院專家所言，構(gòu)建起這樣的核燃料“閉式循環(huán)”，能為人類提供長(zhǎng)達(dá)千年的穩(wěn)定能源，這對(duì)于應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)、實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型來說，無疑是一次革命性的突破。
當(dāng)然，ADS技術(shù)的商業(yè)化之路還有挑戰(zhàn)，比如裝置的建設(shè)和運(yùn)行成本較高，核心材料的抗輻照、抗腐蝕性能還需進(jìn)一步提升，但中國(guó)的研發(fā)進(jìn)度已經(jīng)讓世界看到了希望。2027年，當(dāng)全球首座兆瓦級(jí)ADS裝置在廣東正式運(yùn)行，中國(guó)不僅將掌握新一代核能技術(shù)的核心話語權(quán)，更會(huì)為人類能源發(fā)展打開新的大門。從“處理核廢料”到“創(chuàng)造千年能源”，中國(guó)的核能創(chuàng)新，正在讓“綠色核能”的夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
消息來源：《南方日?qǐng)?bào)》3月11日?qǐng)?bào)道《全球首個(gè)加速器驅(qū)動(dòng)嬗變研究裝置在惠州加速建設(shè)》網(wǎng)址
https://www.nfnews.com/content/732Gv2Kn6W.html
中工網(wǎng)3月3日?qǐng)?bào)道《攻堅(jiān)“未來核能” 加速器安裝沖刺關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)》
https://m.toutiao.com/is/4kPFitvcHhk/4kPFitvcHhk` dvX:/ e@o.Dh :8am
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