中国核燃料资源维持时间延长数千年

中国在核燃料贮存领域获得新的突破。据陆媒《科技日报》7月14日报道，中物院核物理与化学研究聚变裂变混合研究中心已初步完成了热功率为3,000兆瓦的Z箍缩聚变—裂变混合反应堆概念设计。作为介于聚变堆和裂变堆之间的一种次临界核反应堆，它可将目前核燃料资源只能维持100年的状况延长到数千年。

聚变—裂变反应堆构想由中国中物院彭先觉院士于2009年提出，2012年1月起中物院核物理与化学研究所承担该项目论证科研计划。在近3年设计论证中，团队创新性地提出Z箍缩驱动聚变—裂变混合能源堆方案。

核燃料贮存一直是困扰各国的一大难题

按照方案，Z箍缩聚变—裂变混合堆主体部分由Z箍缩聚变堆芯、裂变包层、产氚包层和燃料循环系统等组成。在聚变堆芯中，重频驱动器输出的60兆安超强电流，产生的强大洛仑兹力引起箍缩效应，创造受控热核聚变所需的超高温、超高密度状态，用以加热并压缩含氘氚燃料的聚变靶丸，并使其发生可控的热核聚变反应，输出大量高能聚变中子；在高能聚变中子作用下，包裹在聚变堆芯周围的铀—238发生裂变反应，产生稳定、可控地输出巨大能量；裂变包层泄漏中子用于产氚，在燃料循环系统中实现氚的“自持”循环。

该所聚变裂变混合研究中心常务副主任黄洪文表示，Z箍缩聚变—裂变混合堆可在同等产能规模下大幅降低聚变功率、材料耐辐照及氚资源消耗等要求，实现烧贫铀或乏燃料并兼顾次锕系核素嬗变，将铀利用率提高至90%以上。此外，裂变燃料循环工艺流程简单，卸出燃料经过裂变气去除处理即可使燃料再生，实现燃料的闭合循环利用，不产生传统意义上的乏燃料，环境排放低，同时也有利于防核扩散；包层采用深次临界和良好的传热设计，临界安全和余热安全性能突出。

按照计划，2015年前后的Z箍缩聚变—裂变混合反应堆将完成该堆型物理设计。2020年前后建成关键单元技术的实验研究平台。2030年前后通过系统集成建成实验研究堆，经过实验研究堆的总体试验研究以及系统优化与改进，适时升级并建成商业示范堆，促进和实现聚变能源的提前商用，为中国能源的可持续发展提供有竞争力的技术选项。