從中物院核物理與化學(xué)研究所獨家獲悉，該所聚變裂變混合研究中心已初步完成了熱功率為3000兆瓦的Z箍縮聚變—裂變混合反應(yīng)堆概念設(shè)計。作為介于聚變堆和裂變堆之間的一種次臨界核反應(yīng)堆，它可將目前核燃料資源只能維持100年的狀況延長到數(shù)千年。
聚變—裂變反應(yīng)堆構(gòu)想由中物院彭先覺院士于2009年在我國提出，2012年1月起中物院核物理與化學(xué)研究所承擔(dān)該項目論證科研計劃。在近3年設(shè)計論證中，團(tuán)隊創(chuàng)新性地提出Z箍縮驅(qū)動聚變—裂變混合能源堆方案。按照方案，Z箍縮聚變—裂變混合堆主體部分由Z箍縮聚變堆芯、裂變包層、產(chǎn)氚包層和燃料循環(huán)系統(tǒng)等組成。
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在聚變堆芯中，重頻驅(qū)動器輸出的60兆安超強電流，產(chǎn)生的強大洛侖茲力引起箍縮效應(yīng)，創(chuàng)造受控?zé)岷司圩兯璧某邷�、超高密度狀態(tài)，用以加熱并壓縮含氘氚燃料的聚變靶丸，并使其發(fā)生可控的熱核聚變反應(yīng)，輸出大量高能聚變中子;在高能聚變中子作用下，包裹在聚變堆芯周圍的鈾—238發(fā)生裂變反應(yīng)，產(chǎn)生穩(wěn)定、可控地輸出巨大能量;裂變包層泄漏中子用于產(chǎn)氚，在燃料循環(huán)系統(tǒng)中實現(xiàn)氚的“自持”循環(huán)。
該所聚變裂變混合研究中心常務(wù)副主任黃洪文表示，Z箍縮聚變—裂變混合堆可在同等產(chǎn)能規(guī)模下大幅降低聚變功率、材料耐輻照及氚資源消耗等要求，實現(xiàn)燒貧鈾或乏燃料并兼顧次錒系核素嬗變，將鈾利用率提高至90%以上。
此外，裂變?nèi)剂涎h(huán)工藝流程簡單，卸出燃料經(jīng)過裂變氣去除處理即可使燃料再生，實現(xiàn)燃料的閉合循環(huán)利用，不產(chǎn)生傳統(tǒng)意義上的乏燃料，環(huán)境排放低，同時也有利于防核擴(kuò)散;包層采用深次臨界和良好的傳熱設(shè)計，臨界安全和余熱安全性能突出。
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按照計劃，2015年前后的Z箍縮聚變—裂變混合反應(yīng)堆將完成該堆型物理設(shè)計。2020年前后建成關(guān)鍵單元技術(shù)的實驗研究平臺。2030年前后通過系統(tǒng)集成建成實驗研究堆，經(jīng)過實驗研究堆的總體試驗研究以及系統(tǒng)優(yōu)化與改進(jìn)，適時升級并建成商業(yè)示范堆，促進(jìn)和實現(xiàn)聚變能源的提前商用，為我國能源的可持續(xù)發(fā)展提供有競爭力的技術(shù)選項。
