ADS嬗变系统——一个处理核废料的大科学装置

  随着全球经济的快速发展,能源已成为影响经济的硬约束条件。风能、太阳能等可再生能源受各种条件约束,还难以满足人类发展需求。核能作为能有效减少温室效应、可大规模使用的能源已成为新能源发展的重点。然而核能产生的核废料,特别是长寿命的高放射性元素其半衰期长达数万年以上,如果不妥善处置将会给人类带来严重影响。
  加速器驱动次临界洁净核能系统(简称ADS,Accelerator Driven Sub-critical System),利用加速器加速的高能质子与重靶核发生散裂反应,用散裂产生的中子作为中子源来驱动次临界包层系统,使次临界包层系统维持链式反应以便得到能量和利用多余的中子增殖核材料和嬗变核废物。ADS所用的加速器不需太高能量和太强离子流,而所用的反应堆又是次临界,故被世界科学界公认为是解决大量放射性废物、降低深埋储藏风险的最具潜力的工具。该项目于2011年启动,目前已取得系列重要进展,预计在不久的将来实现工业示范。(该项目获得中科院战略性先导科技专项A类支持)

ADS嬗变原理

ADS嬗变系统

 

  ADS质子直线加速器项目

  质子直线加速器是ADS系统的基本组成部分,主要是用来产生强流、大功率质子束,通过质子束与散裂靶的作用,产生用于维持次临界堆持续裂变反应的中子,从而达到嬗变核废料的目的。

 

  ADS质子直线加速器项目研究目标

  通过研制输出质子能量为250MeV的加速器,对强流束流动力学、超导高频腔、高功率CW RFQ加速器、高功率耦合器及加速器稳定运行等关键技术组织联合攻关,验证作为ADS嬗变系统驱动装置的质子直线加速器的方案和技术。

 

  ADS质子直线加速器项目技术路线与特点

  ADS加速器采用超导直线加速器结构,前端采用两个完全相同的、并行的注入器互为热备份,以保证其可靠性。在合适的能量(10-20MeV),通过一段特殊的传输线(MEBT2),将两台注入器连接汇合到主加速器。

 

  相关链接:

  中国科学院近代物理研究所http://www.impcas.ac.cn/
  中国科学院高能物理研究所http://www.ihep.cas.cn/
  中国科学院核能安全技术研究所http://www.inest.cas.cn/

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