http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2015-07-18
原标题：新设计将铀利用率提高至90%
核燃料资源维持时间可延长数千年
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。
[中科网-科技日报]