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次临界堆堆芯设计与燃料技术.docx
资料介绍
次临界堆堆芯设计与燃料技术
一、次临界堆的基本概念与应用价值
次临界堆指的是在运行过程中有效增殖系数
始终小于1的核反应堆，其自身无法维持自持链式裂变反应，需要借助外部中子源持续提供中子才能维持稳定的裂变反应过程。与传统临界堆相比，次临界堆依靠外源驱动的固有特性，使其在核燃料利用、核废料嬗变等领域具备不可替代的优势。
当前，随着核电装机容量的持续增长，核燃料循环后端产生的长寿命放射性废物处理处置问题已经成为制约核能可持续发展的核心瓶颈之一。传统地质处置方案不仅需要寻找稳定的地质处置库，还要面临长达数十万年放射性屏蔽的安全风险，而次临界堆的中子能谱可以灵活调整，高通量中子可以将长寿命次锕系元素和长寿命裂变产物嬗变为短寿命核素或者稳定核素，大幅降低放射性废物的放射性毒性和处置周期。同时，次临界堆可以利用钍、贫铀等资源进行能量生产，大幅提高天然铀资源的利用率，拓展核燃料资源的供应范围。此外，次临界堆的固有安全性远优于传统临界堆，即使发生全功率反应性引入事故，也不会出现超临界临界事故，放射性后果可控，满足先进核能系统的安全要求。
目前，主流的次临界堆驱动方式分为加速器驱动次临界堆（ADS）和聚变驱动次临界堆（FDS）两类，其中加速器驱动次临界堆技术路线发展最为成熟，已经完成了多项原理验证实验，多个国家都提出了商用化的发展路线图。聚变驱动次临界堆则依托聚变装置产生的高能聚变中子作为外源，兼具聚变能开发和核废料嬗变的双重优势，目前处于概念设计和关键技术预研阶段。
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