中國新設計將鈾利用率提高至90% 核燃料資源維持時間可延長數千年

據科技日報14日報道，中國已初步完成了熱功率為3000兆瓦的Z箍縮聚變—裂變混合反應堆概念設計。作為介於聚變堆和裂變堆之間的一種次臨界核反應堆，它可將目前核燃料資源只能維持100年的狀況延長到數千年。

但是由於目前人類還無法掌握可控核聚變技術，所以具體的可行性還有待觀察。

中國核電機組（資料圖）

以下為科技日報原文：

記者7月14日從中物院核物理與化學研究所獨家獲悉，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—裂變混合反應堆概念設計。作為介於聚變堆和裂變堆之間的一種次臨界核反應堆，它可將目前核燃料資源只能維持100年的狀況延長到數千年。

聚變—裂變反應堆構想由中物院彭先覺院士於2009年在我國提出，2012年1月起中物院核物理與化學研究所承擔該項目論證科研計劃。在近3年設計論證中，團隊創新性地提出Z箍縮驅動聚變—裂變混合能源堆方案。

彭先覺院士

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、產氚包層和燃料循環系統等組成。在聚變堆芯中，重頻驅動器輸出的60兆安超強電流，產生的強大洛侖茲力引起箍縮效應，創造受控熱核聚變所需的超高温、超高密度狀態，用以加熱並壓縮含氘氚燃料的聚變靶丸，並使其發生可控的熱核聚變反應，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發生裂變反應，產生穩定、可控地輸出巨大能量；裂變包層泄漏中子用於產氚，在燃料循環系統中實現氚的“自持”循環。

該所聚變裂變混合研究中心常務副主任黃洪文表示，Z箍縮聚變—裂變混合堆可在同等產能規模下大幅降低聚變功率、材料耐輻照及氚資源消耗等要求，實現燒貧鈾或乏燃料併兼顧次錒系核素嬗變，將鈾利用率提高至90%以上。此外，裂變燃料循環工藝流程簡單，卸出燃料經過裂變氣去除處理即可使燃料再生，實現燃料的閉合循環利用，不產生傳統意義上的乏燃料，環境排放低，同時也有利於防核擴散；包層採用深次臨界和良好的傳熱設計，臨界安全和餘熱安全性能突出。

按照計劃，2015年前後的Z箍縮聚變—裂變混合反應堆將完成該堆型物理設計。2020年前後建成關鍵單元技術的實驗研究平台。2030年前後通過系統集成建成實驗研究堆，經過實驗研究堆的總體試驗研究以及系統優化與改進，適時升級並建成商業示範堆，促進和實現聚變能源的提前商用，為我國能源的可持續發展提供有競爭力的技術選項。（記者盛利）