我国核燃料研究获突破 铀利用率从1%提高到95%

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2017-06-09 08:39:05字号：[url=]A-[/url] [url=]A[/url] [url=]A+[/url]来源：中新网等
关键字:核燃料 突破乏燃料 再利用核废料处理先进核裂变

2016年底，中科院发布一项“太过先进，无法展示”的核技术，近日，这项技术取得新突破。

中国科学网6月8日消息，2017年6月5日至7日，全球首台25MeV质子直线加速器通过测试，标志着我国先进核裂变技术获得突破。该技术“可将铀资源利用率由不到1%提高到超过95%，有望使核裂变能从目前的百年变为近万年可持续、安全、清洁的战略能源。”

目前核电站产生的乏燃料含铀量在95%左右，使用该技术处理后，核废料量不到乏燃料的4%，放射寿命由数十万年缩短到约500年。

2016年12月，中核集团微博发布一项“无法展示”的核技术

另据中新网报道，中国科学院8日在北京举行新闻发布会，中科院战略性A类先导科技专项“未来先进核裂变能—ADS嬗变系统”的专项负责人介绍了相关进展。

中国科学院近代物理研究所副所长徐瑚珊介绍，ADS中文名为“加速器驱动次临界系统”，即利用加速器产生的高能离子轰击散裂靶，再产生高通量、硬能谱的中子，驱动次临界堆芯运行，达到乏燃料嬗变的目的。

徐瑚珊说，2011年中科院启动了战略性先导科技专项（A类）“未来先进核裂变能-ADS（加速器驱动次临界系统）嬗变系统”，经过6年多的不懈努力和奋力攻关，该专项从零开始，突破了一些关键核心技术并部分引领国际发展。在认识到传统的ADS方案在经济性上缺乏竞争力且技术挑战巨大之后，该专项原创地提出了“加速器驱动先进核能系统”全新概念，并已通过大规模并行计算模拟研究证明了其原理上的可行性，完成了一系列实验室模拟原理验证实验并取得了突破性进展。

中科院近代物理研究所ADS团队（中国科学网图）

ADS概念始于20世纪90年代初，目前尚未有建成的装置。欧、美、日等国的ADS系统研发正在从关键技术攻关转入系统集成建设，中国科学家在这场“竞争”中也有独创成果。

“ADS系统主要组成就是加速器、散裂靶和次临界反应堆。”徐瑚珊说，本月初，研究团队建成国际上第一台ADS超导质子直线加速器前端示范样机，通过了中科院组织的25MeV(兆电子伏特)达标测试。他们还原创性提出颗粒流散裂靶的概念并建成原理样机。此外，研制的国际首台ADS研究专用铅基临界/次临界双模式运行零功率装置通过了中科院组织的临界达标测试，进入实验运行。

中国科学家不满足于此，他们在攻关ADS的同时原创性地提出全新的核能系统概念ADANES(加速器驱动先进核能系统)。后者除了拥有比ADS更先进的燃烧系统，还新增了“加速器驱动乏燃料再生循环系统”。

“由乏燃料‘分离—嬗变’策略的‘精耕细作’，改为‘吃粗粮且吃干榨净’。”徐瑚珊解释说，ADANES一旦实现，将把铀资源利用率由当前的不到1%提高到超过95%，处理后核废料量不到乏燃料的4%。

专家说，2016年至2023年是ADANES原理验证、系统集成及规模验证阶段，力争到2030年时建成百兆瓦级工程示范项目。

这项技术的突破，将使我国万吨乏燃料变废为宝

还发布了2项A类先导科技专项成果

另据新华社6月8日消息，除“未来先进核裂变能”外，当日的发布会上还发布另外两个A类先导专项，分别是“面向感知中国的新一代信息技术研究”和“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”。

新一代信息技术研究方面，依托信息技术先导专项成果研制的“‘寒武纪1A’深度神经元网络处理器”和“工业4.0互联网制造解决方案”，2016年被世界互联网大会选入世界互联网15大领先科技成果。中科院信息工程研究所所长孟丹说，专项研究提出了“海—网—云协同”的创新理念，突破了专用计算芯片、深度可编程网络等一批关键技术。

低阶煤利用先导专项提出低阶煤清洁高效梯级利用的整体解决方案。该专项在我国“煤变油”技术已批量投产的基础上，致力于解决褐煤、烟煤等大量低阶煤资源难以有效利用的问题，提出低阶煤分级液化的煤制油新工艺。据中新社今年5月报道，这项技术已完成年处理褐煤1万吨的工业中试装置的试验运行，正在新疆规划和设计百万吨级的商业装置。中科院山西煤炭化学研究所所长王建国说，专项突破了10项以上关键示范技术，形成适合我国资源特征的高能效、低污染、低排放和高值化的低阶煤综合利用技术体系。

先导专项是中科院发挥建制化优势，组织优势力量共同实施的跨学科、跨领域的重大科技任务。先导专项分为A、B两类，其中，A类先导专项侧重于突破战略高技术、重大公益性关键核心科技问题，促进技术变革和新兴产业的形成发展，服务我国经济社会可持续发展。

中科院重大科技任务局局长王越超介绍，通过先导专项的实施，取得了一批在国内外有重要影响的重大原创成果，如空间科学专项成功发射暗物质卫星“悟空”、量子卫星“墨子号”，干细胞与再生医学研究专项在“体外”获得功能性精子、脊髓损伤修复等方面取得一系列重大突破，南海环境变化专项为南海可持续开发利用提供强有力的科技支撑等。

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标签科技创新中国科技核电研发核电站

• 原标题：中国核燃料研究获突破
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fly6636

　2017-06-09 16:38:00 评论
　　以前的反应堆只能利用U-235，U-238的利用率可以忽略不计，然而自然界中，U元素中U-238的含量达到99.27%，这套装置能利用U-238，将U-238转变为Pu-239。简单的说，就是可以更为简便的获得大量的钚。但是你所说的核电社区化，家庭化是不对的，你家里放不下一个加速器。
　　动力阿剑： 举报 2017-06-09 17:21:45 评论
　　评论 silicone：铀价很便宜。核电每度电的燃料成本不足1角钱。海水中的铀够全球用上万年，海水中提炼铀，成本是陆地矿藏的2倍。中广核矿业就是采铀矿的。铀238加一个中子，衰变为钚239，好像朝鲜都在做，搞原子弹。成本是关键。

fly6636

打造全球电力能源互联网，在核聚变没有出来之前，特高压直流输电和柔性直流输电+未来先进核裂变能-ADS（加速器驱动次临界系统）嬗变系统，就是为建造全球电力能源互联网准备的。未来电力汽车必将取代石油能源汽车，电力缺口有多大？这2个技术前景不可想象啊。现在是石化能源的天下以后必将被电力能源取代。谁要是能先做到，谁就能躺着赚钱。

fly6636

不是我质疑，是小编写这文章的时候就是不清不楚的， 核燃料里的铀有很多种。 他也没说各有多少含量。 直接说铀含量， 人们最熟的不就是原子弹的铀235嘛。 含量达到95%就是武器级浓缩铀了么， 我仔细想了想，他说的应该是整个燃料经过提纯，把铀235的含量提到了%4， 然后这%4烧完了之后，剩下就是不能烧的238，和233了。而不能烧的238占到了95%，现在利用新技术，应该是可以把这个238转变成239，继续烧。
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煜
文中已经有科普了：通俗地说，就是制造一个高放射性、长寿命核废料的焚烧炉，将高放射性、长寿命核废料转化为中短寿命、低放射性核素或稳定核废料。同时，在这个过程中还会释放能量，这些能量可以用来发电，等于将核废料变成了可以用于发电的核燃料，实现变废为宝。

传统反应堆要用铀235作为反应材料，但自然界中每1000个铀原子只要7个235，其余的大多数都是238，还有少量233。而7/1000的235是无法反应的，只有提纯才能使用。。。这个技术可以用238作为反应材料。。。
顶上去，我也是这么理解的，放射寿命由数十万年缩短到约500年，估计已经生成了另外一种放射性物质，是一种新的裂变反应。

fly6636

其实能直接用于核电站的核燃料铀-235只占天然铀矿中三种铀同位素含量的不到1%，其它99%的都是较稳定的铀-238和铀-234此前都不能被充分利用，大多数只能作为利用完铀-235后的贫铀武器或核废料处理。

而突破了这项技术壁垒后（之前国外的增殖反应堆也可实现类似功能，但效率没有这么高），可以充分利用其它铀同位素（主要是其中占99%的铀-238经慢中子处理后可获得可利用的核燃料钚-239），极大提升了核燃料的利用率，为国内核工业突破资源瓶颈，跨越式大发展提供了坚实的技术与物质保证。同时也大幅减小了对境外铀原料的进口依赖（目前国内民用核燃料所用铀矿大多源自进口）和核废料的处理难度和数量。

当个比方，就是有种很难找到大多需要尽进口的特殊柴火原先在炉灶里只有树皮能燃烧，但占绝大部分质量的树干烧不了，只能当废渣处理，不但占地方还危险。现在经过适当处理之后，这些树干都能用于生火了。这样不但大大降低了炉灰的量，处理起来也轻松愉快。同时也可以大幅降低进口柴火的依赖度，并大规模推广这种炉灶。



给大家解释一下，我们都知道核裂变有放射风险，这是因为裂变过程有缓慢和不彻底两大缺点，这两大缺点制约了核电的发展，使其无法成为清洁能源。这项无法展示的技术正是解决这两大问题的，如果技术成功，核裂变发电将逼近清洁能源技术，这将是能源的革命，至少150年内其意义完全等同于可控聚变发电技术。

fly6636

增殖反应堆，以前核废料中占比98%的铀238可以转变为钚239继续燃烧，最后剩下铯和碘等半衰期相对较短的放射性同位素

用煤做个比喻，以前一吨煤只能燃烧其中1%，剩下的就作为煤渣处理了，而且这些煤渣放射性持续几十万年，难处理还污染大。现在加入一种催化剂，能燃烧95%，也能把以前的煤渣拿回来继续烧，产生的新煤渣里煤只有4%，放射性就持续500年。
核废料处理是世界性难题，一般采取封装填埋的方法，如果以后实用化了，我们都不需要自己在开采铀矿，全世界收核废料就行了，别的国家还要感恩戴德的。

fly6636

  报道里其实已经说得比较清楚，现在的核燃料在反应堆里反应完成后，剩下的就是所说的“乏燃料”，这里面含有大量的可裂变或说是易裂变元素，但已经不能在现有的反应堆里再次裂变，只能放那里慢慢衰变
    现在用的方法就是：利用加速器产生的高能离子轰击散裂靶，人为制造能量更高的中子，去轰击乏燃料再次裂变产生能量，减去加速器消耗的能量，剩下的就是我们赚取的能量，个人理解，不一定对，

fly6636

估计是解决了U238的燃烧或转化问题。铀有多种同位素
以下摘自百科
已发现质量数在226和242之间的16个铀同位素。其中238U，235U和234U是天然放射性同位素，其相对丰度(原子百分数)分别为99.275%，0.720%和0.005%。地球上存量最多的同位素是铀-238，再者是可用作核能发电的燃料的铀-235，丰度最少的是铀-234。此外还有12种人工同位素（铀-226~铀-240）。
也就是说，过去作为核燃料只能烧铀235（不管是核弹还是核电站），通过ADS嬗变设备解决了铀238的燃烧/批量转化问题（需要快中子）。不过并不是说之前不能利用铀238，存在铀238→钚239的反应，过去利用这个可以利用，但是不直接而且效率慢。现在应该可以直接反应了。

fly6636

三项战略性A类先导科技专项，两个关于能源，“核裂变”，“煤变油”，一项关于信息技术，本别针对西方的石油霸权和信息霸权。
集中发布“核裂变”和“煤变油”的信息，也是针对近期中东国家不断制造紧张局势，只要俄罗斯动摇，油价将再次从目前的低位（中东的西方盟友们已经深受其苦）直窜天际。但是，目前原油期货价格却迟迟上不去，原因，一方面是中国趁着低油价时买进了大量石油，但主要的，还是中国能源技术的突破，可能将改变目前的能源供给格局，这也是我们目前正在做的“供给侧改革”的一部分。
供给侧改革的格局，绝不仅仅局限于国内，而是要夺取世界上资源和商品的定价权。

fly6636

我国核燃料利用率提升60倍，铀资源可用3000年！！
楼主：云间树色千花满 时间：2011-01-03 22:20:00 点击：1701 回复：23
守护
脱水打赏看楼主设置

[导读]我国核电技术取得重大突破，铀利用率至少提高60倍，使我国在现有核电规模下，我国已探明铀资源从大约只能用50-70年，提升到可以使用3000年。


　　我国科学家近日在核研究上取得了重大技术突破，实现了核动力堆中燃烧后的核燃料铀钚材料回收，而如果能够将钚材料在动力堆上实现循环利用，意味着在我国现有核电规模下，我国已经探明的铀资源从大约只能使用50到70年变成了足够用上3000年。
　　
　　
　　
　　视频：中国核能技术取得突破铀利用率提升60倍
　　这项技术的专业名称叫“动力堆乏燃料后处理技术”，专家介绍称核电站发电是通过核燃料在核反应堆中发生裂变反应放出能量，和火力发电站要不断加煤一样，当核燃料维持不了一定的功率的时候也需要更换，这些被换下来的核燃料组件就叫做乏燃料，通俗的说，乏燃料类似于火力发电站中的“煤渣”，但是它又绝对不是煤渣，而是大宝贝，因为当年世界的核电技术下核燃料都只燃烧了3%到4%左右，就维持不了额定功率了，而这些核燃料在燃烧过程中还会产生新的核燃料。
　　
　　这个时候就需要把核燃料进行后处理，也就是通过一些列的化学过程，把核电站没有燃烧完的核燃料和新产生的核燃料提取出来，再把这个燃料制成核电站发点所需要的燃料元件。循环利用的原理听起来简单操作却异常艰难，如何对这些有极强核辐射对人体有致命伤害的元器件进行剪切、分离、提取、提纯等等，每一步都是难题，我国科学家经过24年的钻研反复试验终于突破了全套技术体系。完全是靠咱们国家自己自主设计、自主建造、自主调试、自主研发的设施，最后一次试验制备出了合格的铀产品和钚产品，所以说它是成功了。
　　
　　在国际上核燃料这个工业里面，我国是极少数几个能够形成核燃料循环的国家之一，因此来说对整个在技术水平科技水平我国将既有话语权，甚至还能起到一定的引导作用。此前法国、英国、俄罗斯、日本、印度等国掌握动力堆乏燃料后处理技术，我国进而成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。
　　
　　快堆技术简介：
　　
　　快中子反应堆（简称快堆）属于全球第四代核能系统技术的应用，与目前运行及正在建设的第二代、第三代核电站相比，其形成的核燃料闭合式循环，可以使铀资源的利用率提高至60%以上（现有核电站只有1%，也就是提升了60倍）。
　　
　　由于利用率的提高，相对较贫的铀矿有了开采的价值。就世界范围讲，可采铀资源将因此增加上千倍。以目前探明的天然铀储量推测，快堆的使用可以使铀资源可持续利用3000年以上。（综合科技日报、中国青年报等）
　　

fly6636

　用 动力堆乏燃料后处理技术 的核燃料，来合成石油；这样就解决了地球石油资源有限的问题----即将 核能转换 为 人造石油；
　　
　　还有一种方法是发展 电动汽车 来减少石油的消耗，而电能可通过核能或水电、或太阳能、风能等获得。这样可解决石油瓶颈的问题。
　　
　　相信随着科技的发展，新替代能源的出现，对石油、天然气等有限矿物能源的依赖将越来越小。不是要减少碳排放吗，个人感觉这是一个发展方向。
　　
　　不当之处，大家见笑。
　　
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　　石油实际上是多种成份的混合物，其主要成份是烃类，也就是碳氢化合物，通过将含碳物质在高温条件下进行加氢裂解反应能够人工合成出各种烃类，但这种合成方法没什么使用价值。
　　
　　 因为这个合成过程是吸能反应，要消耗能量，按照能量守恒定律，合成过程消耗的能量理论上等于分解（燃烧）过程放出的能量，如果再加上合成过程中的各种能量损耗，则整个合成过程消耗的能量要大于分解（燃烧）过程放出的能量。也就是说，用煤合成石油作燃料，还不如直接烧煤获得的能量更多，这也正是当前国家叫停大规模地煤制油项目的主要原因。

麻辣哥

这种帖子吸引不了，反中份子的，我在佳礼有垂钓20年的经验，你来一个中国再起六四风波，反中份子那是一群一群的上钩。

台湾之光

麻辣哥 发表于 9-6-2017 07:44 PM
这种帖子吸引不了，反中份子的，我在佳礼有垂钓20年的经验，你来一个中国再起六四风波，反中份子那是一群一群的上钩。

老哥稳

麻辣哥

台湾之光 发表于 9-6-2017 07:51 PM
老哥稳

学术强的帖子都这样，你发一个中国灭亡的帖子，反中份子把鱼线都给你咬断。

keexj

太深奥，看不明白呢

50912cmea