国家重点基础研究发展规划项目建议书 我国大规模发展核裂变能的科学.ppt

聚变中子源驱动的次临界核能系统（FDS） ?? 多功能的混合堆 两种核反应的基本特点： 聚变反应是富中子、贫能量：14 MeV/次 D＋T == He + n 裂变反应恰好是贫中子、富能量: 200 MeV/次 n + AC(重核)== FP(裂变产物) + xn x=2～4 FDS = Fusion Core + Fission Blanket 利用聚变中子轰击有中子倍增材料如钚的次临界包层，经中子倍增、能谱优化,包层中长寿命放射性废料核发生不同类型反应生成新的低毒或无毒核素，而天然铀吸收中子生成可裂变核燃料并且产生大量的能量,以 “变废为宝 ”。 核能发展现状与国家能源需求 核能是公认的现实的可大规模替代常规能源的既干净又经济的现代能源 2050年能源需求: ∽40亿吨标煤 ? 规模极大,结构应合理 一座百千瓦核裂变电站 ? 300万吨原煤/年 无二氧化碳造成温室效应, 无二氧化硫和氮化物对大气的污染 世界核电状况: 根据IAEA截止到1994年的统计，装机容量为3.6亿千瓦，核电约占总发电量的23.2%, ? 而中国大陆仅1% 左右 核电可大有作为! 裂变电站可以成为一代大规模商用能源，但必须解决四个重要问题: .提高安全性 : ? 临界安全 等 .增殖核燃料: ? 铀钍资源有限 .处理核废料: ? 危害长大数百万年以上 .防止核扩散: ? 高浓钚和铀 受控热核聚变取得了突破性进展,将为人类提供最理想的清洁能源,但经济性好的纯聚变能的商业应用还需艰苦努力 一升海水中的氘 ? 300多升汽油 反应产物几乎是无放射性的 在聚变能商用化以前： 解决大规模发展核裂变能重要问题 固有安全、深燃耗和高效率，可以成为大规模、可持续发展核能重要方式 推动永久清洁能源—聚变能发展的重要台阶 在聚变能商用化以后： 继续为处理裂变电站积累的高放核废料及军用钚作贡献, 可保持技术发展的连续性 聚变驱动器研究进展 ( 1 ) 开发聚变能的科学可行性经过近60年的艰难历科学可行性己得到证实，并取得了突破性进展 聚变驱动器研究进展 ( 2 ) 聚变驱动器研究进展 ( 3 ) 峰值聚变输出功率 : 在美国最大的托卡马克TFTR达到10.7兆瓦, 在欧洲的JET上达到 16.1兆瓦, 已可有一定实用价值。 在此中子产生率下，如能连续运行，则可支持30万千瓦热功率核电站的核燃料供应！ 。 聚变驱动器研究进展 ( 4 ) 输出功率(获得)和输入功率(消耗)之比的Q值: 在TFTR和JET上已接近1。JT-60U上等效Q值已超 1，达到 1.25。 聚变驱动器研究进展 ( 5 ) 混合堆 研究进展 --- 国际 ( 1 ) 50年代：混合堆，早在50年代初提出过。 70年代：各自在美、苏进行，当时这种研究的主要目的之一就是 生产高纯度钚。 80年代初：美国研究过利用混合堆生产现存大量核武器所需补充的氚。混合堆的应用在初期是与军备相联系(生产原子弹和氢弹燃料:钚和氚)， 80年代后期：美苏出自核不扩散的考虑，提出仃止研究聚变-裂变混合堆, 要求只研究纯聚变堆,如ITER(国际热核聚变堆)。 混合堆 研究进展 --- 国际 ( 2 ) 90年代： 美、日、欧、俄四方合作进行了近十年的ITER 概念设计和工程设计以及其他堆设计研究之后，一方面大家认识到聚变能的现实性,另一方面也认识到纯聚变堆商用化（经济实用的聚变能源)还需努力。 美国著名的聚变堆研究组ARIES Team 及波音公司1997年发表的关于聚变潜在应用的综合评价研究报告认为聚变最有吸引力的早期应用是处理高放核废料。 美国在1998年又重新宣布重视混合堆研究，把聚变中子源作为聚变能的近期利用(燃烧核废料、生产核燃料、产氚及材料辐照研究)，是美国发展聚变能战略的一个组成部分。 混合堆 研究进展 --- 国际 ( 3 ) 前苏联一直重视发展混合堆，在很长一段时间内ITER 计划与OTR计划并行研究。 日本、印度一直注视着中国发展混合堆的进展, 实际上一直在从事相关的工作。 混合堆 研究进展 --- 国际 ( 4 ) IAEA 重视混合堆研究工作, IAEA顾问会议，MOSCOW，July 6-7, 2000： (1) 评估以前的工作 (2) 与加速器混合堆系统比较 (3) 建议下一步的工作 应邀参加IAEA混合堆顾问会议，并应邀为IAEA撰写2000年混合堆现状与发展评估报告。 混合堆 研究进展