中國科學(xué)院院士詹文龍日前在中國能源研究會核能專委會成立大會期間舉辦的“核能未來的發(fā)展”論壇上表示，經(jīng)過中科院多年研究，加速器驅(qū)動的先進(jìn)核能系統(tǒng)（ADANES）即將迎來工程實(shí)施階段。“近年來，通過先導(dǎo)專項(xiàng)以及重大科技基礎(chǔ)設(shè)施等政策推動，整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)裝置的可靠性不斷提高。今年3月，部分裝置的初步設(shè)計(jì)評審已經(jīng)完成，預(yù)計(jì)今年年內(nèi)，ADANES項(xiàng)目將全面開工建設(shè)。”

根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，世界上可經(jīng)濟(jì)開采的鈾資源只相當(dāng)于世界石油貯量的1/4。而在天然鈾中，僅有0.714%的鈾-235可以在熱中子作用下發(fā)生裂變反應(yīng)。目前的核裂變發(fā)電技術(shù)對燃料的利用率不到1%，難以滿足核裂變發(fā)電的長期發(fā)展。

第四代核能系統(tǒng)國際論壇（GIF）曾提出，四代核反應(yīng)堆應(yīng)以可持續(xù)發(fā)展、安全可靠、經(jīng)濟(jì)性、防范核擴(kuò)散為目標(biāo)。在可持續(xù)發(fā)展方面，要求新一代的核電技術(shù)應(yīng)確保燃料長期穩(wěn)定供應(yīng)，做到燃料利用率最大化，放射性廢物最小化。

“GIF提出的四項(xiàng)目標(biāo)有任何一項(xiàng)完不成，先進(jìn)核能技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展都難以實(shí)現(xiàn)。”詹文龍說，“簡化乏燃料再生，并找到一種可控的高反應(yīng)快中子燃燒器，是優(yōu)化核能系統(tǒng)資源利用率及廢物處理的新思路，ADANES正是基于這一思路而生。”

據(jù)介紹，ADANES系統(tǒng)主要由加速器驅(qū)動的燃燒器（ADB）與加速器驅(qū)動乏燃料再生（ADRUF）兩部分構(gòu)成。其中，ADB相當(dāng)于一個(gè)擁有加速器次臨界系統(tǒng)的長換料周期（16-36年）的快堆，可以燃燒含約50%裂變碎片的再生乏燃料，并可以做到高反應(yīng)性調(diào)控。“這種反應(yīng)堆安全、靈活，從物理設(shè)計(jì)上完全可以做到40年不換料。”

上世紀(jì)90年代，中科院分別提出了ADS技術(shù)包括嬗變核廢料、加速器同位素生產(chǎn)、加速器驅(qū)動釷堆在內(nèi)的集中應(yīng)用方式。“ADB將這幾種應(yīng)用路徑有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了集嬗變、增殖、產(chǎn)能為一體。”詹文龍介紹。

“ADB對燃料的優(yōu)秀處理能力，使得之后的乏燃料再生過程得到明顯簡化。”詹文龍介稱，ADRUF可以剔除乏燃料中大于50%的裂變碎片，其余部分則轉(zhuǎn)化為再生燃料，資源利用率可以達(dá)到95%以上，“此外，ADANES乏燃料為閉環(huán)過程，燃料進(jìn)入核電站反應(yīng)后，整個(gè)乏燃料處理過程都在核電站內(nèi)部完成，這也明顯簡化了核電站在公眾溝通方面的相關(guān)工作。”

在安全性方面，詹文龍指出，ADANES具有明顯的固有安全性。“堆芯材料全部是陶瓷材料，可以承受2000攝氏度以上高溫，停堆后，堆芯吸收前100秒的衰變熱，升溫小于200攝氏度。包殼材料熔點(diǎn)高達(dá)2800攝氏度，可以保證事故工況自然空氣冷卻。”

然而，也有業(yè)內(nèi)人士表示出了對ADANES系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的擔(dān)憂。“加速器的應(yīng)用意味著投資規(guī)模大幅增加，不僅如此，工程應(yīng)用中還需要對包括發(fā)電效率、加速器能耗等各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行考慮。” 對此，詹文龍認(rèn)為，加速器的應(yīng)用增加投資的同時(shí)，提高了核電安全性，也大大簡化了乏燃料處理過程，從全周期來看仍然具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

中科院于2011年啟動“未來先進(jìn)核裂變能-ADS嬗變系統(tǒng)”戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)，至2017年，其研制的國際上第一臺ADS超導(dǎo)質(zhì)子直線加速器前端示范樣機(jī)，能量已突破25MeV。柴油發(fā)電機(jī)組