放射性潔淨核能系統，20世紀90年代以來探索和研究的基於中能強流加速器驅動的次臨界裝置，套用裂變能的新型核技術路線。簡稱RCNPS。
基本介紹
- 中文名：放射性潔淨核能系統
- 別名：RCNPS
思路,特點,構成,
思路
RCNPS的基本概念框圖見圖1。
基本思路為：
①充分利用資源。在系統中增殖核燃料，形成一個“穩定”的核燃料儲備，並為232Th–233U循環開闢新途徑。
②高的能量輸出，使系統具有經濟性。
③具有嬗變核廢物的能力。
④結合“原址”的放化處理裝置，使系統僅排出低放、低毒性的廢料。
⑤長的運行周期。
特點
RCNPS除了能提供電能外，還具有另外一些特點：
①充分利用238U資源；
②減輕對濃縮鈾同位素的需求；
③減少後處理放化流程；
④符合儘可能低的放射性劑量要求及減輕對環境的影響；
⑤具有高度的核安全性；
⑥不會產生武器及鈽等社會安全問題，使核能更容易為公眾所接受。
構成
RCNPS由如下四個部分構成（圖2）。
①驅動器。提供外加中子源的中能強流加速器。10億電子伏的質子在重靶上通過散裂反應，可產生30～40個快中子，產生每箇中子的平均能耗為25～30兆電子伏。是迄今所知產生中子能耗最“經濟”的一種中子源（實現點火後的聚變反應堆除外）。
②中子產生器。特定性能及構形的靶材料。它是驅動器與系統核心即次臨界反應堆的耦合部分。它決定外源中子的產額、能譜、空間分布，感生放射性物質的分布（質量分布及產額），以及束功率的耗散等。
③次臨界反應堆。這是系統的“心臟”，外源中子慢化到所需的中子能量及空間分布、核燃料的轉換、核廢物的嬗變、允許燃耗的深度、能量的產生及傳輸等過程都在其中發生。
④“原址”的放化分離設施。可線上“實時”，也可“離線”處理次臨界堆中排出的放射性廢物，再經一定加工後，回送到反應堆中被嬗變。系統能量放大因子G＝系統熱功率/加速器束功率。根據能量增益定義，當G＝1時，可認為是物理上得失相當，但考慮到反應堆熱功率和電功率及加速器電功率和束功率的轉換效率，技術上必須在G≥8時才能使系統工作；總電功率中一部分回輸給加速器，若回輸係數0.2，則只有當G＞30時系統才有經濟效益。如果系統設計以嬗變放射性廢物為主，則在發電與嬗變能力之間有所折中，G值可小於30。
因此無論選取熱堆還是快堆，都可實現“放射性潔淨核能系統”；若用快堆，增殖比較大，因此總裂變率也較大，有利於得到較高的能量輸出。放射性潔淨核能系統在原理上是可行的。
但實現這一目標，在基礎知識與技術上都還存在許多“挑戰”性問題，尤其在加速器物理與技術方面有很多的研究與發展工作。放射性潔淨核能系統為第二代核能的開發提供了新的思路和新的選擇。統稱為ADS（加速器驅動次臨界裝置）的系統將按不同的目的而有不同的設計。此外，ADS還為利用釷資源開闢了一條新途徑，以世界上豐富的釷資源作為鈾資源的補充，將為人類更長期地安全、潔淨地使用裂變能提供基本保障。
