作者:盛利 来源:科技日报 发布时间:2015/7/16 15:00:34
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中物院新设计将铀利用率提高至90%

 

科技日报讯 (记者盛利)记者7月14日从中物院核物理与化学研究所独家获悉,该所聚变裂变混合研究中心已初步完成了热功率为3000兆瓦的Z箍缩聚变—裂变混合反应堆概念设计。作为介于聚变堆和裂变堆之间的一种次临界核反应堆,它可将目前核燃料资源只能维持100年的状况延长到数千年。

聚变—裂变反应堆构想由中物院彭先觉院士于2009年在我国提出,2012年1月起中物院核物理与化学研究所承担该项目论证科研计划。在近3年设计论证中,团队创新性地提出Z箍缩驱动聚变—裂变混合能源堆方案。

按照方案,Z箍缩聚变—裂变混合堆主体部分由Z箍缩聚变堆芯、裂变包层、产氚包层和燃料循环系统等组成。在聚变堆芯中,重频驱动器输出的60兆安超强电流,产生的强大洛仑兹力引起箍缩效应,创造受控热核聚变所需的超高温、超高密度状态,用以加热并压缩含氘氚燃料的聚变靶丸,并使其发生可控的热核聚变反应,输出大量高能聚变中子;在高能聚变中子作用下,包裹在聚变堆芯周围的铀—238发生裂变反应,产生稳定、可控地输出巨大能量;裂变包层泄漏中子用于产氚,在燃料循环系统中实现氚的“自持”循环。

该所聚变裂变混合研究中心常务副主任黄洪文表示,Z箍缩聚变—裂变混合堆可在同等产能规模下大幅降低聚变功率、材料耐辐照及氚资源消耗等要求,实现烧贫铀或乏燃料并兼顾次锕系核素嬗变,将铀利用率提高至90%以上。此外,裂变燃料循环工艺流程简单,卸出燃料经过裂变气去除处理即可使燃料再生,实现燃料的闭合循环利用,不产生传统意义上的乏燃料,环境排放低,同时也有利于防核扩散;包层采用深次临界和良好的传热设计,临界安全和余热安全性能突出。

按照计划,2015年前后的Z箍缩聚变—裂变混合反应堆将完成该堆型物理设计。2020年前后建成关键单元技术的实验研究平台。2030年前后通过系统集成建成实验研究堆,经过实验研究堆的总体试验研究以及系统优化与改进,适时升级并建成商业示范堆,促进和实现聚变能源的提前商用,为我国能源的可持续发展提供有竞争力的技术选项。

 
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