如何理解核燃料研究的新突破?

作者&投稿:第峡 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
中国核燃料研究获突破 什么是核燃料~

核燃料是能够靠原子核结合或裂解损失质量转化成能量的一些物质,核裂变像铀、钚,核聚变像氢原子核。

这都哪和哪啊
这种技术就是核反应堆中的废料进行处理,核燃料的纯度不低于30%,低于30%就不能用了
这种技术等于把废料再提纯,重新使用,延长核燃料的使用寿命
但对武器级的材料而言,纯度不得低于90%,这种技术不适合

我们国家核燃料领域的研究又获得新突破,据报道,2017年6月5日至7日,全球第一台ADS超导质子直线加速器,通过了中科院组织的25MeV(兆电子伏特)达标测试。

ADS概念始于20世纪90年代初,目前尚未有建成的装置。欧、美、日等国的ADS系统研发正在从关键技术攻关转入系统集成建设。这次我国原创性提出颗粒流散裂靶的概念并建成原理样机,标志着我国先进核裂变技术获得突破,这也是中国科学家在这场“竞争”中也有独创成果。ADS中文名为“加速器驱动次临界系统”,主要组成就是加速器、散裂靶和次临界反应堆。利用加速器产生的高能离子轰击散裂靶,再产生高通量、硬能谱的中子,驱动次临界堆芯运行,达到乏燃料嬗变的目的。都是一堆专业名词,我们或许还是不太明白,到底这次技术突破了什么?下面我们了解一下。

什么是乏燃料?

乏燃料,又称高放废料。核燃料在堆内经过中子轰击发生核反应后,燃耗深度达到卸料标准的燃料组件,从燃料堆内卸除的东西,即为乏燃料。

乏燃料总量很少,体积总量占核废料的3%,但是放射性份额占据了95%,可知危害有多大。我们平常谈之色变的核废料主要也是指这一类。乏燃料之所以危害大,是因为其含有对人体危害极大的高放射性元素。

核废料问题是核能可持续发展的关键制约因素已经毋庸置疑,一座百万kW的压水堆(PWR)核电站,每年卸出乏燃料约25 t;其中含有可循环利用的铀约23.75 t, 钚约200 kg, 中短寿命的裂变产物(FPs)约1000 kg;还有次锕系核素(MAs)约20 kg,长寿命裂变产物( LLFPs)约30 kg。

什么是嬗变技术?

分离一嬗变技术(Partitioning & Transmutation,简称P-T技术)是把高放废物中锕系核素、长寿命裂变产物和活化产物核素分离出来,制成燃料元件返回到反应堆内经过一系列核反应转变成短寿命核素或稳定同位素,减少高放废液地质处理负担和长期风险,并可能更好地利用铀资源。

传统核反应堆产生的乏燃料,只能通过乏燃料处理后再利用,产生的高辐射的核废料只能永久掩埋或者储存在金属罐中。

上世纪九十年代,欧洲提出了通过先进核能系统实现“乏燃料分离-嬗变(P&T)战略”以达到先进的闭式燃料循环。其主要特点在于在回收利用铀和钚的基础上,进一步将次锕系元素和长寿命裂变产物分离出来,在嬗变装置中进行嬗变。

这就是大名鼎鼎的加速器驱动次临界系统(Accelerator driven sub-critical system (ADS)),嬗变处理可以将高放废料的半衰期从几十万年减少至几百年。也就是说,原本需要存放几十万年的高放废料,经过处理后,只需存放几百年就可以了。

中国科学家这次在攻关ADS的同时,还原创性地提出全新的核能系统概念ADANES(加速器驱动先进核能系统)。ADANES除了拥有比ADS更先进的燃烧系统,还新增了“加速器驱动乏燃料再生循环系统”。

ADANES一旦实现,将把铀资源利用率由当前的不到1%提高到超过95%,处理后核废料量不到乏燃料的4%。这项技术的突破,将使我国万吨乏燃料变废为宝




如何理解核燃料研究的新突破?
分离一嬗变技术(Partitioning & Transmutation,简称P-T技术)是把高放废物中锕系核素、长寿命裂变产物和活化产物核素分离出来,制成燃料元件返回到反应堆内经过一系列核反应转变成短寿命核素或稳定同位素,减少高放废液地质处理负担和长期风险,并可能更好地利用铀资源。传统核反应堆产生的乏燃料,只能通过乏燃料...

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