加速器驱动先进核能系统

过去十年间,中国科学院近代物理研究所原创提出了“加速器驱动先进核能系统”。直到2021年,他们才成功把ADS超导直线加速器样机研制出来。那台样机的设计能量达到了20兆电子伏特,实现了百千瓦、百小时稳定运行的壮举。这也是自20世纪80年代以来,超导直线加速器流强第一次达到可工业化应用的指标。 2011年,“加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)”建设项目在广东惠州正式开工。经过6年的筹备,CiADS终于到了2021年动工的关键时刻。就在2月26日这一天,何源副所长带领团队,把强流质子超导直线加速器组装好。为了保障ADS研发能按节点推进,他和团队必须赶在春节假期里抓紧干活。 强流质子超导直线加速器是ADS的核心部件,解决了核能发展的技术瓶颈。这种装置利用加速器给的高能强流质子束去轰击重原子核,把散裂中子产生出来。这些中子既能维持反应堆持续发电,又能让核废料转化为更安全的核素。这种方法被认为是处理核废料最理想的方式之一。 2027年,CiADS有望建成全球首个兆瓦级加速器驱动次临界装置。到时候中国就能掌握这项系统涉及的所有关键技术。在那个年代里,每一秒钟的加速器都能把超过3亿亿个质子加速到光速的0.8倍。那些质子会轰击液态铅铋合金,产生海量中子,进而把铀-238转变成新的核燃料钚-239。 那个时候在广东惠州有个地下13米深的隧道里,团队正在安装超导加速单元。他们要在6个月内完成全部32台超导加速单元的总装任务,最多时候还要同时进行8台的建造工作。 干净的车间里还有专门的超净间供工作人员使用。他们穿戴着洁净服进行精密装配工作。在安装之前,超导加速腔和超导磁铁都要经过化学刻蚀、电化学抛光、超声清洗等多道工序处理表面清洁度必须达到“纯净”标准。最后还要用高纯氮气吹扫每一个零部件才能组装完成。 预计到2027年年底的时候,CiADS就会投入运行了。它能将铀燃料的利用率提高百倍之多,并且把核废料的寿命缩短至千分之一以下。这让核能有可能成为绿色、安全、稳定的千年能源解决方案之一了。