C hina iv合作期刊 未来先进核裂变能一ADS嬗变系统 表1国际ADS设计参数一览表(部分) 加速器功率(M 往功率(MW)中子通量(n/cm3/s) MYRRHA 2. 4( 600MeV/4mA 快 钨 EFIT 16( 800MeV/20mA 快-1015 铅(无窗 快 钨 俄罗斯 0.950.98 UO2/UN U/MAZr SMSR 10( 1GeV/10mA I 800 cascade scheme中间5x1 Np/PuMA熔盐 JAERl-ADs 27(1.5GeV/18mA 快 MA/PW/ZrN HYPER 15( 1GeV/10-16mA 98 1000 MA/Pu Nuclear Energy System, ADANES)发展路线图(图 3),分4个阶段实施:(1)原理研究及关键技术攻关 2取得的进展 阶段。由ADS专项支持,初步证明 ADANES物理原理 本专项作为 ADANES发展路线图中的第一阶段 的可行性,并在设计中进行优化,同时申报“十二五”其目标旨在着力解决ADS加速器、散裂靶、反应堆系统 国家重大科技基础设施“加速器驱动嬗变研究装置 中的各单项关键技术问题。同时,根据示范装置的需求 China Initiative Accelerator Driven System, CIADS 开展前瞻性研究工作,发展ADS研究所需的平台基础 (2)“ ADANES重大项目”系统集成及规模验证阶段。再利用 CIADS建设项目的支持,从整机集成的层面上掌 完成 ADANES燃烧器系统验证装置 CIADS建设,开握ADS各项重大关键技术及系统集成与ADS调试经验, N>×s 展 ADANES燃料循环再生循环系统( Accelerator Driven为下一步建设 ADANES示范装置奠定基础。 Recycle of Used-Fuel, ADRUF)原理验证,期间争取国 专项启动至今,已在超导质子直线加速器、重金 家重大项目立项;(3)“ DANES重大项目”示范工属散裂靶、次临界反应堆及核能材料等研究方面取得了 程阶段建设阶段。在国家重大项目支持下,建成百兆瓦重要进展和突破,一些关键技术达到国际领先或先进水 级 ADANES工程示范项目;(4) DANES系统工业应用平。总体来说,我国ADS研究已经从基础研究阶段向工 阶段。由企业主导进行 ADANES系统商业化应用推广。 程实施阶段开始过渡 2.1超导质子直线加速器 基础研究 ADANES ●强流超导直线加速器 燃烧器 实现了离子源、RFQ(射频四极)加速器、低β超导 可持续 I CIADS 腔、高功率耦合器、功率源、超导磁体、低温恒温器等 鲁快中子此临界高温堆 少排放 ADANES ●干式乏料预处理流程 超导直线加速器所需单项技术突破,并已进行系统集成 ●高燃耗颗粒密堆燃料 ADANES 燃烧再生处理 高效能 研究。 ●抗辐照耐高温碳化硅 在单项技术突破方面。研制成功高稳定度的强流质 ●自主知识产权软硬件 原理研究 原理验证 技术验证 子源;162.5MHz@2.1 MeV ADS RFQ加速器通过了中科 院重大科技任务局组织的专家现场技术测试,这是继美 ADS先导专项、基金委 争取国家重大专项对这 科技部等项目支持 两个阶段进行统一支持 国洛斯阿拉莫斯(LANL)国家实验室 LEDA RFQ后 图3我国 ADANES发展路线图 国际上第二个达到或超过10mA的连续波质子束RFQ加 ③中钾汽院刊33院刊 33 未来先进核裂变能—ADS嬗变系统 Nuclear Energy System，ADANES）发展路线图（图 3），分 4 个阶段实施：（1）原理研究及关键技术攻关 阶段。由 ADS 专项支持，初步证明 ADANES 物理原理 的可行性，并在设计中进行优化，同时申报“十二五” 国家重大科技基础设施“加速器驱动嬗变研究装置” （China Initiative Accelerator Driven System，CIADS）； （2）“ADANES重大项目”系统集成及规模验证阶段。 完成 ADANES 燃烧器系统验证装置 CIADS 建设，开 展ADANES 燃料循环再生循环系统（Accelerator Driven Recycle of Used-Fuel，ADRUF）原理验证，期间争取国 家重大项目立项；（3）“ADANES重大项目”示范工 程阶段建设阶段。在国家重大项目支持下，建成百兆瓦 级ADANES 工程示范项目；（4）ADANES系统工业应用 阶段。由企业主导进行ADANES 系统商业化应用推广。 图3 我国ADANES 发展路线图 2 取得的进展 本专项作为 ADANES 发展路线图中的第一阶段， 其目标旨在着力解决 ADS 加速器、散裂靶、反应堆系统 中的各单项关键技术问题。同时，根据示范装置的需求 开展前瞻性研究工作，发展 ADS 研究所需的平台基础。 再利用 CIADS 建设项目的支持，从整机集成的层面上掌 握 ADS 各项重大关键技术及系统集成与 ADS 调试经验， 为下一步建设 ADANES 示范装置奠定基础。 专项启动至今，已在超导质子直线加速器、重金 属散裂靶、次临界反应堆及核能材料等研究方面取得了 重要进展和突破，一些关键技术达到国际领先或先进水 平。总体来说，我国 ADS 研究已经从基础研究阶段向工 程实施阶段开始过渡。 2.1 超导质子直线加速器 实现了离子源、RFQ（射频四极）加速器、低β超导 腔、高功率耦合器、功率源、超导磁体、低温恒温器等 超导直线加速器所需单项技术突破，并已进行系统集成 研究。 在单项技术突破方面。研制成功高稳定度的强流质 子源；162.5MHz@2.1MeV ADS RFQ 加速器通过了中科 院重大科技任务局组织的专家现场技术测试，这是继美 国洛斯阿拉莫斯（LANL）国家实验室 LEDA RFQ 后， 国际上第二个达到或超过 10mA 的连续波质子束 RFQ 加 表 1 国际ADS设计参数一览表（部分） 项目 加速器功率（MW） Keff 堆功率（MW） 中子通量（n/cm2 /s） 靶 燃料 欧盟 MYRRHA 2.4（600MeV/4mA） 0.955 85 1015 铅铋 MOX AGATE 6（600MeV/10mA） 0.95—0.97 100 快, ~1015 钨 MOX EFIT 16（800MeV/20mA） ~0.97 数百 快, ~1015 铅（无窗） MA 俄罗斯 INR 0.15（500MeV/10mA） 0.95—0.97 5 快 钨 MA/MOX NWB 3（380MeV/10mA） 0.95—0.98 100 快, 1014—15 铅铋 UO2/UN U/MA/Zr CSMSR 10（1GeV/10mA） 0.95 800 cascade scheme 中间 5×1015 铅铋 Np/Pu/MA 熔盐 日本 JAERI-ADS 27（1.5GeV/18mA） 0.97 800 快 铅铋 MA/Pu/ZrN 韩国 HYPER 15（1GeV/10—16mA） 0.98 1000 快 铅铋 MA/Pu 基础研究 ADANES 燃烧器 （CIADS） ADANES 燃烧再生处理 （ADRUF） ADANES 工业示范系统 强流超导直线加速器 高功率颗粒流散裂靶 快中子此临界高温堆 干式乏料预处理流程 高燃耗颗粒密堆燃料 抗辐照耐高温碳化硅 自主知识产权软硬件 可持续 少排放 低风险 高效能 原理研究 原理验证 技术验证 工业推广 2016 ~2000 ~2030 ADS先导专项、基金委、 科技部等项目支持 争取国家重大专项对这 两个阶段进行统一支持 chinaXiv:201702.00016v1 ChinaXiv合作期刊