新設計將鈾利用率提高至90％

　　科技日報訊 （記者盛利）記者7月14日從中物院核物理與化學研究所獨家獲悉，該所聚變裂變混合研究中心已初步完成了熱功率為3000兆瓦的Z箍縮聚變—裂變混合反應堆概念設計。作為介于聚變堆和裂變堆之間的一種次臨界核反應堆，它可將目前核燃料資源只能維持100年的狀況延長到數千年。

　　聚變—裂變反應堆構想由中物院彭先覺院士于2009年在我國提出，2012年1月起中物院核物理與化學研究所承擔該項目論證科研計劃。在近3年設計論證中，團隊創新性地提出Z箍縮驅動聚變—裂變混合能源堆方案。

　　按照方案，Z箍縮聚變—裂變混合堆主體部分由Z箍縮聚變堆芯、裂變包層、產氚包層和燃料循環系統等組成。在聚變堆芯中，重頻驅動器輸出的60兆安超強電流，產生的強大洛侖茲力引起箍縮效應，創造受控熱核聚變所需的超高溫、超高密度狀態，用以加熱并壓縮含氘氚燃料的聚變靶丸，并使其發生可控的熱核聚變反應，輸出大量高能聚變中子；在高能聚變中子作用下，包裹在聚變堆芯周圍的鈾—238發生裂變反應，產生穩定、可控地輸出巨大能量；裂變包層泄漏中子用于產氚，在燃料循環系統中實現氚的“自持”循環。

　　該所聚變裂變混合研究中心常務副主任黃洪文表示，Z箍縮聚變—裂變混合堆可在同等產能規模下大幅降低聚變功率、材料耐輻照及氚資源消耗等要求，實現燒貧鈾或乏燃料并兼顧次錒系核素嬗變，將鈾利用率提高至90%以上。此外，裂變燃料循環工藝流程簡單，卸出燃料經過裂變氣去除處理即可使燃料再生，實現燃料的閉合循環利用，不產生傳統意義上的乏燃料，環境排放低，同時也有利于防核擴散；包層采用深次臨界和良好的傳熱設計，臨界安全和余熱安全性能突出。

　　按照計劃，2015年前后的Z箍縮聚變—裂變混合反應堆將完成該堆型物理設計。2020年前后建成關鍵單元技術的實驗研究平臺。2030年前后通過系統集成建成實驗研究堆，經過實驗研究堆的總體試驗研究以及系統優化與改進，適時升級并建成商業示范堆，促進和實現聚變能源的提前商用，為我國能源的可持續發展提供有競爭力的技術選項。