加速器驱动次临界系统(ADS),又称加速器驱动洁净核能系统,是一种将高能强流质子加速器与次临界反应堆耦合的新型核能系统,也是目前国际公认的最安全有效的核废料处置技术方案。
加速器驱动次临界系统组成部分包括加速器、散裂靶、次临界反应堆三个部分,其中加速器负责产生高能强流质子束,散裂靶是将质子束的能量转化为中子。加速器驱动次临界系统工作原理是利用加速器提供的高能强流质子束轰击重金属靶,产生高能散裂中子,以驱动和维持次临界反应堆运行。
散裂靶是实现“加速器-次临界反应堆”耦合的关键部件,根据物质形态不同,散裂靶分为固态散裂靶及液态散裂靶两大类,其中液态散裂靶又分为液态有窗散裂靶、液态无窗散裂靶两种。
传统核电产生的核废料,放射性危险通常持续数十万年,处置难度与环境风险极高。通过核物理层面的嬗变反应,加速器驱动次临界系统可将放射性废料定向转化为半衰期短、放射性危害低的稳定同位素,在裂变核废料处理、核燃料增殖等领域发挥着重要应用价值。
根据新思界产业研究中心发布的
《2026-2030年全球及中国加速器驱动次临界系统(ADS)行业研究及十五五规划分析报告》显示,21世纪以来,全球加速器驱动次临界系统研究持续深入,研究单位包括托马斯·杰斐逊国家加速器装置实验室、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、日本原子能研究开发机构、比利时核能研究中心、中国科学院近代物理研究所、先进能源科学与技术广东省实验室等。
加速器驱动次临界系统技术壁垒极高,受限于中子调控、超导加速、气路控制、靶件材料等关键技术壁垒,加速器驱动次临界系统一直未实现工程化应用的商业化装置落地。
我国于2021年建成了全球首个达到工业化应用所需运行强度的ADS试验平台,实现了其工程化验证。目前在广州惠州建设的加速器驱动嬗变研究装置(CiADS)已进入核心设备安装的关键期,建成后将成为全球首个兆瓦级ADS原理验证装置。
新思界
行业分析人士表示,我国已完成了加速器驱动次临界系统从实验室研究到工程化验证的关键跨越,在能源转型、双碳战略目标等驱动下,市场对核能的安全性、经济性、可持续性要求持续提升,加速器驱动次临界系统凭借在核燃料增殖、高放核废料嬗变等领域的应用潜力,战略价值将进一步提升。
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