基本介紹
- 中文名：加速器驅動次臨界潔淨核能系統
- 外文名：Accelerator Driven Sub-critical System
- 縮寫：ADS
- 發展歷史：上個世紀90年代之前
發展歷史,套用範圍,我國概況,
發展歷史
在上個世紀90年代之前，就有人提出用加速器來產生核能、增殖核材料和嬗變核廢物，也有人提出用反應堆解決該問題，但由於加速技術及投資問題，一直處於在個別已開發國家的研究中，未能大力發展，而反應堆技術嬗變核廢物也由於中子通量密度小及核臨界安全等問題受到限制。
套用範圍
ADS概念是上個世紀90年代提出的，它的出現使多年的努力可變為現實。它主要致力於：
（1）充分利用可裂變的核資源，使鈾-238高效轉化為易裂變鈽-239核，或開發利用釷資源。
（2）在ADS的不同中子能量場中，可嬗變危害環境的長壽命核廢物（次量錒系核素及某些裂變產物）為短壽命的核廢物，以降低放射性廢物的儲量及其毒性；而ADS本身在產能過程中，產生的核廢物卻很少，基本上是一種清潔的核能。
（3）提高公眾對核能的接受程度，因為ADS是一個次臨界系統,可得到根本上杜絕核臨界事故的可能性。因此，該思想在二十世紀九十年代一經提出就受到核能界的極大興趣，因為ADS所用的加速器不需要太高的能量（1GeV），而所用的反應堆又是次臨界，因此,ADS已經被世界科學界公認為它是解決大量放射性廢物、降低深埋儲藏風險的最具潛力的工具，然而ADS所用加速器流強要求很高，一般為5-10mA，並且ADS對加速器的穩定性要求非常高，這是用各大實驗室研究的重點，目前世界上所有質子加速器的運行情況穩定性最好也只達到90%，另外在技術上，也存在很大的困難。
我國概況
我國1995年在中國核工業總公司科技局的支持下，成立了ADS概念研究組，開展以ADS系統物理可行性和次臨界堆芯物理特性為重點的研究工作。這項工作後來得到國家自然科學基金委員會和中國科學院基礎局的支持，取得了許多方面的研究成果，研究人員由原來的中國原子能科學研究院擴大到高能物理研究所、北京大學。1999年ADS項目在國家自然科學基金委員會的支持下成為國家重大基礎研究項目973項目之一，項目名稱為“加速器驅動潔淨核能系統的物理技術基礎研究”，項目編號為G1999022600，首席科學家為丁大釗，現任首席科學家為原子能院院長趙志祥研究員，研究人員擴大到清華大學、西南物理研究院、西安交通大學、南華大學等單位。項目下設五個課題，研究工作涉及到強流加速器物理、次臨界堆物理、散裂靶物理、核數據、核熱工和材料、核化學分離和嬗變等領域。
ADS啟明星1#次臨界實驗平台就是在外源驅動下，開展研究次臨界反應堆物理特性，由中國原子能科學研究院自行設計、加工、安裝的國內外第一個ADS次臨界反應堆實驗平台。ADS啟明星1#次臨界實驗平台的主要任務是：外推實驗，確定次臨界度；研究ADS次臨界系統有效增殖因子Keff實時測量和監督的方法；巨觀檢驗相關核數據和校核中子學計算程式；開展ADS次臨界系統中子學研究（外中子源對次臨界反應堆的影響）；開展長壽命核素嬗變實驗和研究等。為此，要求其結構尺寸準確，材料參數可靠；結構合理，操作方便，安全可靠；次臨界裝置邊界清楚，除束中子源外杜絕散射中子進入；裝置水平高度可調；次臨界反應堆有效增殖係數在 0.95-0.98之間可調。
因此，該實驗平台不需要控制棒，且在外源強度為109n/s作用下，功率只有1瓦以下，也不需要功率保護、周期測量和保護等裝置（將來的加速器加速的質子所產生的散裂中子源強可達到~1018n/s，因此工程性的ADS功率可達到幾十萬千瓦量級）。
ADS啟明星1#次臨界實驗平台的活性區由快區和熱區組成，快區採用天然金屬鈾元件，共264根元件插在鋁格架內，熱區採用UO2低濃鈾元件，元件數根據實驗確定為2046根，插在聚乙烯內組成，此時的keff為0.97-0.98（待驗證）。其反射層為聚乙烯，在活性區外面，厚度大於150 mm，在反射層的側面裝有中子探測器導管，用於放置中子探測器。禁止層區材料為含硼聚乙烯，在反射層外面，厚180mm，外型為圓形。它的外面用4mm的不鏽鋼作外殼。 靶區在活性區的中心，放置中子源。ADS啟明星1#次臨界實驗平台現已經開展的研究有：實驗外推臨界值；快區熱中子通量的徑向和軸向分布測量；快區燃料元件與熱區邊沿燃料元件的關係測量；“線上”測量次臨界系統對外中子源的“瞬時回響”等。ADS啟明星1#次臨界實驗平台的建立，已經在國際上受到了較大的關注，幾個國家都表示要進行研究合作，它必將對國內外的ADS研究做出貢獻。
