詹文龙：加速器驱动先进核能系统

2018年1月12日，由中国科学院科技战略咨询研究院、国际能源署(IEA)、联合国项目事务署(UNOPS)指导，中国能源研究会分布式能源专业委员会、中国能源网等联合主办，国家电网公司、汉能控股集团等协办的“2018未来能源大会”在北京隆重召开。中央候补委员、中国科学院原副院长、中科院院士詹文龙做了题为《加速器驱动先进核能系统》的主题演讲。

以下内容根据演讲实录整理摘编：

我讲的是加速器驱动先进核能系统，要通过技术的创新。现在大家把核能给妖魔化了，所以我给大家讲一下这个核能是怎么回事?怎么用最先进的加速器技术来做核能系统?

今天讲这么几方面，跟大家简单介绍一下什么是加速器驱动先进核能系统，再谈一下现在研究的进展。这个先进的核能系统给大家介绍一下。核能现在的状态是什么样?应该说核电是核能最主要的和平利用，骨干电网UPS，特别2008年咱们国家预报的，很多地方能源运输的问题，核电站没有给它加料。再一个它的基本属性是一个低碳的能源，这要跟其他的低碳能源做一个竞争性性价比的比较。从规模和稳定可靠来讲，现在这个发展应该挺不错的，总的来说还有进一步发展的空间。

存在的问题。现在被垢病的主要是两个问题，一个是燃料没有闭环。现在能源的自身还不足以把这个燃料闭环起来。两次七级的核事故，一个是苏联的核泄露，一个是福岛事件，让大家对核产生了恐怖感。实际上你到现场去看并没有那么恐怖，两年前我到福岛去看了。

国际四代裂变堆的论坛提出了大概四个方面：

第一，可持续发展。一个是燃料的利用是不是有保证?再一个排出来的废料是不是最小化?

第二，安全可靠。从技术上来提高，实际上现在两个最大的核事故都是很罕见的事故，并不是技术的问题。

第三，经济性。包括投资建造的整个周期。

第四，防范核扩散。消除扩散渠道，防偷盗，而我们现在整个核电就是到了四代裂变堆，实际上对这个组织来说还有差距。一个是热中子这一块很难做到可持续，纳冷堆这个技术成熟了，但是大家都清楚，出了事故，遇到空气，是要着火的。

给大家解释一下核燃料循环状况。这里头这个放射性的毒性寿命很长，如果烧完了以后，把它的放射性激活了，对我们中国的话，到2030年按照现在发展的话，到时候大概有2万吨，美国超过了7万吨，现在这一块在国际上是一个难题。

从整个核裂变的发展来看，资源的综合利用率100%来说，这个废料毒性去除率，利用率很低，另外毒性尚未消除，这对核能的可持续发展也是一个问题。现在一些技术的发展，我们也希望可以把废料完全解决，但是效率也不高，最理想的就是把它吃干榨净。

所以从这个切入点，就是一个资源的利用率要尽可能高，把放射性的毒性基本上解决，所以要把它做成一个闭环的，可以再生使用。我们传统的做法是99%提出来，剩下1%的东西。燃料进一步燃烧，需要有一个很好的容器。非常幸运我们找到了一个现有的技术，就是高温干式的方法，我们把燃料再生这一块找到了一个比较好的方法。

我是做基础研究出身的，所以用加速器来做驱动，这一块是几十年前就提出来的，包括我们做基础研究的这一块，我们把这个变成是加速器驱动系统的一个燃烧器。这个燃烧器包括了最先进的技术，一个就是高能质子加速器，相当于超导的直线，然后产生外来的中子源，这样的系统是绝对安全的。

做了这几年的这些工作，在实验室模拟下做到了现在。这些东西要怎么样做，再怎么再生?这些都是我们自己做出来的，除了这部分是我们下一步要攻破的，这个要规模化，整个这个过程我们已经模拟了怎么做，用什么样的工艺过程。

接下来的话，这一块可以变废为宝，就可以吃干榨净，排出来的量很少，质量上去以后，放射性寿命很短。整个设计，包括环境的控制，这个都比原来少，包括新材料的包容性，我们有一系列做法。

整个系统实际上包括两部分，一个是燃烧器，在高可用性方面，往后的加速器做了一个启动，加上长换料周期，这个全做下来就是几十年。这个乏燃烧再生的话，特点应该是从低碳变成了洁净，在厂内就可以做再生了。从安全性来说，这是一个陶瓷耐堆温的，所以是一个非常可靠的东西。

从发展的路线图，我们很关键的技术解决了。现在发改委的基础设施，科技重大基础设施，这是从今年开始做，去年年底开始通过的，预计在六年的时间，完全就可以规模化，这是我们的发展路径。

下面简单给大家看一下这里面关键的技术，在科研这一块是多个研究所和多个研究单位组成的，我们做了这几年，这是我们前面六年时间做下来的，主要是一个超导实现的加速。做完以后，到现在这个已经成熟了，这个是国际的样品，我们是很有信心的，整个技术指标和性能都超过了我们的想象。我们用颗粒流的概念做下来，通过几年时间也做成一个小平台了。从颗粒流的高层下来，到时候可以是一个高温的，到900度，另外又是很安全的。

最后做一个小结，我们提出这么一个新的概念在加速器做出来是国际的样机，在散裂我们是首创。最后我们总结了一个发展路径，最近这几年，在中科院科技部基金的支持下，我们把这个基础已经做到4了，后面这几年我们将在2030年把它做出来，这就是我们整个的发展路径。