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1、动因：动因：确保能源的稳定供应是确保能源的稳定供应是可持续发展战略的重要环节可持续发展战略的重要环节我国能源安全面临的两大挑战我国能源安全面临的两大挑战 能源需求与资源不足之间的矛盾能源需求与资源不足之间的矛盾 能源结构不合理能源结构不合理 人均能源消费量与人均人均能源消费量与人均GDPGDP的相关性的相关性: : 人均人均GDPGDP达到达到1 1万美圆万美圆 人均能源消费量为人均能源消费量为4 4吨标煤吨标煤到到20202020年年 能源需求量：能源需求量：25-3325-33亿吨标煤亿吨标煤 电力发展预测：电力发展预测：860-950GWe860-950GWe到到20502050年年 能

2、源需求量约为能源需求量约为5050亿吨标煤亿吨标煤 未来能源需求预测未来能源需求预测 引自引自: 国家发改委能源所分析报告国家发改委能源所分析报告能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾目前世界能源总消耗量：目前世界能源总消耗量： 134134亿吨标煤亿吨标煤 20022002年我国一次能源产量：年我国一次能源产量： 13.8713.87亿吨标煤亿吨标煤( (世界第二世界第二) ) 2002 2002年我国一次能源消费量：年我国一次能源消费量： 14.814.8亿吨标煤亿吨标煤( (世界第二世界第二) ) 2002 2002年我国发电装机

3、容量：年我国发电装机容量： 357GW(357GW(世界第二世界第二) )能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾 引自引自:国家中长期科技发展规划战略研究报告国家中长期科技发展规划战略研究报告 我国人均值我国人均值 与美国与美国 与世界与世界 人均值比较人均值比较 平均值比较平均值比较石油石油 2.6 t 1/5 1/92.6 t 1/5 1/9天然气天然气 1074 m1074 m3 3 1/16 1/231/16 1/23煤炭煤炭 90 t 1/10 1/290 t 1/10 1/2能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能

4、源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾 煤炭煤炭: 探明储量探明储量: 10018.7亿吨亿吨 可开采量可开采量: 1600亿吨亿吨 90%集中在秦岭、大别山地区集中在秦岭、大别山地区 能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾化石资源是非常有限的，在化石能源化石资源是非常有限的，在化石能源的开采使用方面不能再竭泽而渔！的开采使用方面不能再竭泽而渔！ 石油石油: 总资源量总资源量: 940亿吨亿吨 可开采量可开采量 : 56亿吨亿吨, 最高年产量最高年产量: 3亿吨亿吨 到到2020年需求量年需求量: 4.5-6亿吨亿吨 天然气天然

5、气: 总资源量总资源量: 38Tm3 可开采量可开采量 :1.5Tm3 最高年产量最高年产量: 0.1Tm3 到到2020年需求量年需求量:0.16-0.2Tm3能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾不可不可能大能大量用量用于发于发电电依赖进口石油、天然气的能源安全问题依赖进口石油、天然气的能源安全问题 油、气产地局势动荡油、气产地局势动荡 中东地区的石油供应受美国操控中东地区的石油供应受美国操控 漫长的海上输油线路难有安全保障漫长的海上输油线路难有安全保障 引发与日韩等石油进口国的激烈竞争引发与日韩等石油进口国的激烈竞争能源安全面临的

6、两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾 水能水能: 理论蕴藏量理论蕴藏量: 767GW, 技术可开发技术可开发: 379GW 68%68%集中在西南地区集中在西南地区 极限装机容量极限装机容量: 240260GW 能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾 三峡水电站三峡水电站能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾塔克拉玛干大沙漠中的塔克拉玛干大沙漠中的2MW太阳能电站太阳能电站 太阳能：能量密度低，稳定性差，成本高太阳能：能量密度低，稳定

7、性差，成本高1010亿吨标煤的能量：占地亿吨标煤的能量：占地1010万万kmkm2 2，20亿吨钢铁水泥亿吨钢铁水泥 容量因子容量因子15%，光伏电池组件，光伏电池组件 4000美元美元/kW 风能：最古老的能源之一风能：最古老的能源之一 能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾总储量总储量16亿千瓦亿千瓦 可经济开发可经济开发100万千瓦万千瓦能量密度低能量密度低 1GW 电厂占地：电厂占地： 100 km2 供能的间歇性供能的间歇性 容量因子容量因子30%内蒙古磴口县风力发电站内蒙古磴口县风力发电站能源安全面临的两大挑战：能源安全面临

8、的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾森林的生态价值是木森林的生态价值是木材的经济价值的十倍材的经济价值的十倍我国森林过度砍伐，我国森林过度砍伐，造成的土地沙漠化和造成的土地沙漠化和水土流失严重水土流失严重 大兴安岭亮资源红灯，大兴安岭亮资源红灯，16年后将无木可采年后将无木可采生物质能（薪碳）生物质能（薪碳） 再生速度远远不能满足需要再生速度远远不能满足需要 其它可再生能源：其它可再生能源： 潮汐发电：潮汐发电： 可经济开发可经济开发1000万千瓦万千瓦 1985年建成浙江江

9、厦电站年建成浙江江厦电站, 0.32万千瓦万千瓦 地热发电：地热发电： 到到88年地热利用折合年地热利用折合38万千瓦万千瓦 海洋能海洋能(温差发电温差发电,波浪发电等波浪发电等): 理论储量理论储量4.6亿千瓦亿千瓦,开发难度极大开发难度极大 从资源的层面看从资源的层面看, 可以大规模替代化石可以大规模替代化石能源的只有核能能源的只有核能 能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源需求与资源不足的矛盾能源需求与资源不足的矛盾 世界世界 中国中国 化石化石 85% 93% 85% 93% 石油石油 39% 17% 39% 17% 煤炭煤炭 24% 74%24% 74% 天然气天然气

10、22% 2%22% 2% 水力水力 6.9% 5% 6.9% 5% 核能核能 6.36.3% 1% 1% 其它其它 2.5% 0.6%能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源结构不合理能源结构不合理 燃煤在能源结构中占支配地位燃煤在能源结构中占支配地位CO2排放总量CO2排放量人均年用电量 单位电量CO2排放量等效煤耗核电装机总装机比人均核电装机人均核电装机比CO2排放量 国家百万吨吨kWhkg/kWhkg/kWh%kWhkWe/吨美国5228.3219.88110601.80.7621.980.3760.0187中国3006.772.517603.31.41.490.00180.

11、0007俄国1546.8910.4458601.37 11.390.1340.0128日本1150.949.1767001.81 30.70.310.0338德国884.4110.8360001.84 29.330.2770.0256英国564.849.6452501.84 25.790.20.0207加拿大470.815.9180200.88 19,070.5320.0334法国362.026.2378100.80.3475.291.0070.1616韩国352.17.8735202.440.9535.480.1830.0233能源安全面临的两大挑战：能源安全面临的两大挑战：能源结构不合理能

12、源结构不合理中国原子能科学研究院 温室气体问题温室气体问题 年份年份 CO2排放量，亿吨排放量，亿吨 1972 160 1990 216 1996 230 2000 250中国原子能科学研究院中国原子能科学研究院各类电厂的投资费用与建设周期各类电厂的投资费用与建设周期1000 - 1300 核电 1500 2000 1520 1 46 1020 30 40 50世界人口，亿世界人口，亿0 500100015002000 250 300 350 400大气层二氧化碳浓度大气层二氧化碳浓度ppm年代工业革命以来工业革命以来CO2浓度：浓度：自自260ppm 上升至爱上升至爱280ppm100年内：

13、年内：地球大气温度上升地球大气温度上升 0.3 0.6 0C海平面上升海平面上升 10 25 cm燃煤带来的问题燃煤带来的问题 ： 排放大量温室气体排放大量温室气体 CO2 排放总量排放总量 人均年用电量人均年用电量 （百万吨）（百万吨） （kWh）美国美国 5228.32 11060中国中国 3006.77 760俄国俄国 1546.89 5860日本日本 1150.94 6700德国德国 884.41 6000英国英国 564.84 5250加拿大加拿大 470.8 18020法国法国 362.02 7810韩国韩国 352.1 3520燃煤带来的问题燃煤带来的问题燃煤带来的问题燃煤带来的

14、问题l排放粉尘等气体排放粉尘等气体 气象条件不好的情况下，发生象气象条件不好的情况下，发生象“伦敦伦敦杀人雾事件杀人雾事件”那样的重大环境污染事故那样的重大环境污染事故的可能性是存在的。的可能性是存在的。 全球大气污染最严重的全球大气污染最严重的1010个城市：个城市： 1 1，太原，太原 6 6，兰州，兰州 2 2，米兰米兰 7 7，重庆，重庆 3 3，北京，北京 8 8，济南，济南 4 4，乌鲁木齐，乌鲁木齐 9 9，石家庄，石家庄 5 5，墨西哥城墨西哥城 1010，德黑兰德黑兰 北京烟雾日北京烟雾日: : 1950 1950年年 4545天天 19701970年年 100100天天 1

15、9801980年年 200200天天 19971997年年 265265天天 20112011年年 ？燃煤带来的问题燃煤带来的问题燃煤带来的问题燃煤带来的问题l排放排放SOSO2 2等酸雨气体等酸雨气体 酸雨区覆盖我国酸雨区覆盖我国30%30%以上的国土面以上的国土面积积运输能力的巨大压力运输能力的巨大压力目前目前 煤炭运输已经占铁路运力的煤炭运输已经占铁路运力的50%以上以上 超载运煤车成为公路的第一杀手超载运煤车成为公路的第一杀手本世纪初本世纪初 东部大型煤矿将逐渐枯竭东部大型煤矿将逐渐枯竭 煤炭生产向山西及陕西神木地区转移煤炭生产向山西及陕西神木地区转移 运输距离大大增加运输距离大大增加

16、 燃煤带来的问题燃煤带来的问题 2010年年8月月, 京藏公路连续堵车京藏公路连续堵车20天天燃煤带来的问题燃煤带来的问题堵车催生了堵车催生了“堵车经济堵车经济” 燃煤带来的问题燃煤带来的问题考虑资源和环境等因素，我国必须考虑资源和环境等因素，我国必须大力推进核电发展，提高核电在新大力推进核电发展，提高核电在新增电力中的比例，改善能源结构，增电力中的比例，改善能源结构，这是确保我国能源安全的唯一现实这是确保我国能源安全的唯一现实的选择。的选择。 动因：动因：核能在我国能源安全中的地位核能在我国能源安全中的地位按照国家中长期发展规划按照国家中长期发展规划到到2020年，新增核电年，新增核电40G

17、We，在建，在建18GWe核电装机容量的比例为核电装机容量的比例为4% 预计到预计到2050年年 核电将达到核电将达到240GW的规模的规模 核电装机容量的比例为核电装机容量的比例为20%动因：动因：我国核能发展前景预测我国核能发展前景预测 动因：动因：我国核能发展前景预测我国核能发展前景预测 非化石能源所占的比重非化石能源所占的比重2010年年8.3 % 2015年年 11.4 % 十二五计划十二五计划动因动因核能发展前景预测核能发展前景预测 福岛事件对世界核能发展的影响福岛事件对世界核能发展的影响宣布弃核的国家：宣布弃核的国家： 德国：德国： 德国政府执政三党德国政府执政三党5月月29日夜

18、经过长时间的讨论，决定德日夜经过长时间的讨论，决定德国所有核电站在国所有核电站在2022年前全部关闭。这使德国成为首个宣年前全部关闭。这使德国成为首个宣布彻底放弃核电的主要经济大国。布彻底放弃核电的主要经济大国。 瑞士：瑞士： 现有现有5座核电站将于座核电站将于2019年至年至2034年陆续达到最高使用年年陆续达到最高使用年限。之后，瑞士将不再重建或更新核电站。这意味着限。之后，瑞士将不再重建或更新核电站。这意味着2034年之前，瑞士最后一座核电站将关闭。年之前，瑞士最后一座核电站将关闭。 意大利：意大利： 两天的全民公投结果显示，由于民众的反对，政府将全两天的全民公投结果显示，由于民众的反对

19、，政府将全面放弃核能，取消原定在国内新建核电站的计划。面放弃核能，取消原定在国内新建核电站的计划。动因动因核能发展前景预测核能发展前景预测 继续推进核能的国家继续推进核能的国家美国：美国：奥巴马政府在奥巴马政府在2012年的财政预算中计划批准年的财政预算中计划批准360亿美元贷亿美元贷款担保用来兴建核电站。福岛核泄漏事故发生后，奥巴款担保用来兴建核电站。福岛核泄漏事故发生后，奥巴马表示，新核电站的建设仍将按计划进行。马表示，新核电站的建设仍将按计划进行。俄罗斯：俄罗斯：不会修改本国的核能政策，继续推进新建不会修改本国的核能政策，继续推进新建10座核反应堆座核反应堆的计划。的计划。梅德韦杰夫：梅

20、德韦杰夫：在日本福岛第一核电站事故发生后，俄罗在日本福岛第一核电站事故发生后，俄罗斯将以更高的安全标准，推进核电站的新建计划。斯将以更高的安全标准，推进核电站的新建计划。动因动因核能发展前景预测核能发展前景预测 继续推进核能的国家继续推进核能的国家法国：法国：法国执政党和主要在野党目前一致认为目前法国执政党和主要在野党目前一致认为目前“走出核电走出核电”是不现实的。萨科齐表示：是不现实的。萨科齐表示：“为了保障能源的安全性，为了保障能源的安全性，确保竞争力，同时也为了稳定电费，法国将继续使用核确保竞争力，同时也为了稳定电费，法国将继续使用核能发电。能发电。”英国：英国：英国政府已经确定了英国政

21、府已经确定了8座新核电站的具体修建地点，并且座新核电站的具体修建地点，并且表示这一决定是对福岛核泄事故表示这一决定是对福岛核泄事故 “理性且恰当理性且恰当”的反应，的反应，是基于事实作出的。是基于事实作出的。 福岛事件对中国核电发展的影响福岛事件对中国核电发展的影响l 大力发展核电的决心不会改变大力发展核电的决心不会改变l 发展核电的节奏将重新调整发展核电的节奏将重新调整l 会更加重视核电的安全会更加重视核电的安全l 核电站的标准、选址等方面将更加严格核电站的标准、选址等方面将更加严格动因：动因：我国核能发展前景预测我国核能发展前景预测 “我们中国发展核能、发展核电的决心不能动摇，当然我们中国

22、发展核能、发展核电的决心不能动摇，当然我们要吸取福岛事故的教训，作好安全检查，调整我我们要吸取福岛事故的教训，作好安全检查，调整我们的规划。们的规划。”“我国核电发展要符合我国的国情和需要，要把握好我国核电发展要符合我国的国情和需要，要把握好发展的节奏。发展的节奏。”“”“注意核电发展节奏和速度不能超过注意核电发展节奏和速度不能超过我国设计制造能力。安全保障能力和人才队伍的状我国设计制造能力。安全保障能力和人才队伍的状况。况。”国务院副总理张德江，国务院副总理张德江，2011年月日，原子能院年月日，原子能院动因：动因：我国核能可持续发我国核能可持续发展尚待解决的两大问题展尚待解决的两大问题 铀

23、资源的充分利用问题铀资源的充分利用问题l实现实现2050年核电年核电240GWe装机容量的目标装机容量的目标 需要需要258万吨天然铀资源万吨天然铀资源!l进口天然铀进行战略储备是应该的进口天然铀进行战略储备是应该的 但作为关系到国家安全的能源产业但作为关系到国家安全的能源产业 不可能建立在资源依赖进口的基础上。不可能建立在资源依赖进口的基础上。100万千瓦的压水堆电站万千瓦的压水堆电站每年卸出乏燃料约每年卸出乏燃料约 25吨吨次锕系核素次锕系核素MA和长寿命和长寿命裂变产物裂变产物 LLFP寿命长、寿命长、放射毒性大，对人类环境放射毒性大，对人类环境构成长期危害构成长期危害 铀铀23.75t

24、钚钚200kg中短寿命中短寿命FP 1tMA20kg LLFP30kg动因：动因：我国核能可持续发我国核能可持续发展尚待解决的两大问题展尚待解决的两大问题 乏燃料中的长寿命核素乏燃料中的长寿命核素核素核素半衰期，年半衰期，年剂量因子，剂量因子，Sv/BqSv/Bq核素核素半衰期，年半衰期，年剂量因子，剂量因子，Sv/BqSv/Bq235-U235-U7.037.03 10108 84.64.6 1010-8-8242m-Am242m-Am1521521.91.9 1010-7-7238-U238-U4.464.46 10109 94.44.4 1010-8-8243-Am243-Am73807

25、3802.02.0 1010-7-7238-Pu238-Pu 87.787.74.94.9 1010-8-8242-Cm242-Cm163163天天1.31.3 1010-8-8239-Pu239-Pu 24110241102.52.5 1010-7-7243-Cm243-Cm28.528.52.02.0 1010-7-7240-Pu240-Pu 5505502.52.5 1010-7-7244-Cm244-Cm18.118.11.61.6 1010-7-7241-Pu241-Pu 14.414.44.74.7 1010-9-999-Tc99-Tc2.12.1 10105 57.87.8 10

26、10-10-10242-Pu242-Pu 3.73.7 10105 52.42.4 1010-7-7129-I129-I1.571.57 10107 71.11.1 1010-7-7237-Np237-Np 2.142.14 10106 61.11.1 1010-7-7135-Cs135-Cs2.32.3 10106 62.02.0 1010-9-9241-Am241-Am 432.6432.62.02.0 1010-7-7动因：动因：我国核能可持续发我国核能可持续发展尚待解决的两大问题展尚待解决的两大问题 我国乏燃料累积存量预测我国乏燃料累积存量预测2020年：年： 600010000t 2

27、030年：年： 2000025000 t 其中钚其中钚160200t 次锕系核素（次锕系核素（MAs）16 - 20t 长寿命裂变产物（长寿命裂变产物（LLFPs）24 - 30 t 如何以妥善处理处置我国核电运行过程中产生如何以妥善处理处置我国核电运行过程中产生的高放废物，实现核废物最少化，保证我国核的高放废物，实现核废物最少化，保证我国核能的可持续发展，是一个必须解决的重大问题能的可持续发展，是一个必须解决的重大问题动因：动因：我国核能可持续发我国核能可持续发展尚待解决的两大问题展尚待解决的两大问题 “一次通过一次通过”循环方式是指乏燃料经过适当包装循环方式是指乏燃料经过适当包装 和储存之

28、后，直接进行地质处置和储存之后，直接进行地质处置 （美国，瑞典等）（美国，瑞典等）l 铀资源利用率低铀资源利用率低 l 产生的废物量大产生的废物量大 将乏燃料中大量有用的资源与少量的废物一起直接处将乏燃料中大量有用的资源与少量的废物一起直接处置，大大增加废物处置的体积和放射毒性置，大大增加废物处置的体积和放射毒性l 废物所需安全处置的时间长废物所需安全处置的时间长 在处置过程中衰变到低于天然铀矿的放射性水平，需在处置过程中衰变到低于天然铀矿的放射性水平，需要要10万年以上。在如此长的时间尺度里，如何确保这些万年以上。在如此长的时间尺度里，如何确保这些放射性核素与生物圈隔离，存在很大的不确定性放

29、射性核素与生物圈隔离，存在很大的不确定性“一次通过一次通过”方式资源浪费，对人类环境安全的方式资源浪费，对人类环境安全的长期威胁极大，不符合核能可持续发展战略长期威胁极大，不符合核能可持续发展战略动因：动因：乏燃料管理一次通过循环乏燃料管理一次通过循环 美国尤卡山地质处置场美国尤卡山地质处置场设计容量约设计容量约7万吨万吨 积累乏燃料已达积累乏燃料已达5万吨，每年新增万吨，每年新增2000吨吨“一次通过一次通过”循环方式的积极鼓吹者美国：循环方式的积极鼓吹者美国：近年来其核燃料循环政策发生了根本性逆转近年来其核燃料循环政策发生了根本性逆转 计划计划 到到2030年新增年新增345 GWe核电核

30、电 GNEP ：恢复包括后处理和快堆在内的核燃料闭式循环方案：恢复包括后处理和快堆在内的核燃料闭式循环方案 使需要地质处置的高放废物体积降低使需要地质处置的高放废物体积降低50倍左右倍左右 动因：动因：乏燃料管理一次通过循环乏燃料管理一次通过循环动因：动因：乏燃料管理的乏燃料管理的P&T战略战略 闭式燃料循环方式：分离闭式燃料循环方式：分离-嬗变战略嬗变战略分离嬗变战略并不能消除地质储存的必要性，但分离嬗变战略并不能消除地质储存的必要性，但使得地质储存在技术上更加容易、更加安全、更加经济使得地质储存在技术上更加容易、更加安全、更加经济 减少场址的有效剂量，降低地质储存场址要求减少场址的有效剂量

31、，降低地质储存场址要求 从废料中去掉了大部分裂变材料，减少临界风险从废料中去掉了大部分裂变材料，减少临界风险 带有燃料处理厂的嬗变单元，减少带有燃料处理厂的嬗变单元，减少HLW运输数量运输数量 将需要地质处置的放射性废物将需要地质处置的放射性废物 至少减量至少减量75%，减容，减容75%动因：动因：乏燃料管理的乏燃料管理的P&T战略战略 不同分离水平情况下的放射性毒性的降低因子不同分离水平情况下的放射性毒性的降低因子 废物废物10103 3年年 10104 4年年 10105 5年年 10106 6年年乏燃料（乏燃料（U U Pu Pu MAs + FPsMAs + FPs）1 11 11 1

32、1 1后处理分离后处理分离U U、PuPu后的后的高放废物（高放废物（MAs + FPsMAs + FPs）1010252520204 4高放废物中分离高放废物中分离MAsMAs后（后（FPsFPs）160160175175160160130130动因：动因：乏燃料管理的乏燃料管理的P&T战略战略 1E+001E+011E+021E+031E+041E+051E+061E+071E+081E+09101001 00010 000100 0001 000 000Time (years)Potential radiotoxicity* (Sv/thm)只分离只分离U和和Pu 不进行不进行P&TP&

33、T后后天然天然U的毒性的毒性* as if incorporated, per tonnes of heavy metal动因：动因：乏燃料管理的乏燃料管理的P&T战略战略 理想的嬗变装置：理想的嬗变装置：ADS闭式核燃料循环系统的关键环节闭式核燃料循环系统的关键环节动因：动因：乏燃料管理的乏燃料管理的P&T战略战略 已解决已解决待待解解决决动因：动因：解决两大问题的关键是解决两大问题的关键是建立核燃料的双层闭式循环建立核燃料的双层闭式循环实现以核燃料的增殖和分离实现以核燃料的增殖和分离-嬗变技术为核心的嬗变技术为核心的铀、钚、次錒系元素多次循环铀、钚、次錒系元素多次循环 。下列内容是实。下列

34、内容是实现这一目标的关键：现这一目标的关键：FBR的开发；的开发； ADS的开的开发；核燃料后端循环技术的开发发；核燃料后端循环技术的开发 次临界反应堆次临界反应堆 keff6%00-05（建成）（建成）美美SNS2.5386%97-02 （出束）（出束）日日J-parc3303%96-01 （出束）（出束）韩韩KOMAC330808080可靠性可靠性168h106h120h与国外同类离子源性能比较与国外同类离子源性能比较 国内研究状况和进展国内研究状况和进展建立了建立了ADS专用中子和质子微观数据评价库专用中子和质子微观数据评价库 继美、日后国际上第三个中高能数据库继美、日后国际上第三个中高

35、能数据库 评价数据与新的实验数据符合更好评价数据与新的实验数据符合更好 发射发射n、p、d、t、3He 和和 粒子的粒子的 双微分截面的结果是国际上最好的双微分截面的结果是国际上最好的 在理论和方法学上的一系列创新在理论和方法学上的一系列创新 国内研究状况和进展国内研究状况和进展 次临界堆物理基础研究次临界堆物理基础研究 国际国际首次解决实验测量的首次解决实验测量的keff与理论值差别的问题与理论值差别的问题 国内国内首次将中子输运计算与燃耗计算耦合首次将中子输运计算与燃耗计算耦合 达到国际同类研究水平，达到国际同类研究水平， 针对放大系数，耦合系数等计算针对放大系数，耦合系数等计算 提出并建

36、立了理论模型与计算方法提出并建立了理论模型与计算方法 ADS方案优化的研究具有中国特色方案优化的研究具有中国特色 达到国际同类研究水平。达到国际同类研究水平。 国内研究状况和进展国内研究状况和进展 材料学基础研究材料学基础研究 国际上首次开展了国际上首次开展了 钨钨- -钠相容性试验研究工作钠相容性试验研究工作 首次开展了国产材料的抗首次开展了国产材料的抗 辐照、抗腐蚀性能试验研究辐照、抗腐蚀性能试验研究 国际上首次开展了辐照国际上首次开展了辐照 高剂量辐照重离子实验模拟高剂量辐照重离子实验模拟 国际上首次提供了重离子模国际上首次提供了重离子模 拟中子辐照效应的实验依据拟中子辐照效应的实验依据

37、 重金属冷却剂与重金属冷却剂与材料的相容性实验材料的相容性实验 国内研究状况和进展国内研究状况和进展 中子靶基础研究中子靶基础研究 自主研制的靶物理计算程序自主研制的靶物理计算程序 达到国际同类程序的水平达到国际同类程序的水平 创造性地提出锥形靶构形设计创造性地提出锥形靶构形设计 以减少外源带来的不均匀性以减少外源带来的不均匀性 靶区流场优化设计中的部分思靶区流场优化设计中的部分思路属国际首创路属国际首创 国内研究状况和进展国内研究状况和进展 完成了进行完成了进行ADS的实验验证、原型装置的实验验证、原型装置建设和工业示范前必需经历的相关物理和建设和工业示范前必需经历的相关物理和技术基础研究工

38、作，为技术基础研究工作，为ADS的研发打下坚的研发打下坚实的基础实的基础 ADS的研究工作，的研究工作， 整体上达到国际水平，整体上达到国际水平， 处于与国际同步的研究态势处于与国际同步的研究态势 ， 在国际上在国际上的的ADS领域已占有一席之地领域已占有一席之地 国内研究状况和进展国内研究状况和进展正在进行的研究计划正在进行的研究计划 嬗变核废料的加速器驱动次临界系统嬗变核废料的加速器驱动次临界系统 关键技术研究关键技术研究 首席科学家：首席科学家： 赵志祥赵志祥申请经费：申请经费： 3700万万起止时间：起止时间： 2007年年7月至月至2012年年7月月主要承担单位：中国原子能科学研究院

39、主要承担单位：中国原子能科学研究院 中科院高能物理研究所中科院高能物理研究所973项目第二期已经获得国家科技部批准项目第二期已经获得国家科技部批准进入实施阶段：进入实施阶段：研究队伍规模：研究队伍规模： 80 人人全时工作时间：全时工作时间： 50 人年人年/年年主主 要要 承承 担担 单单 位位单单 位位 名名 称称承承 担担 的的 主主 要要 任任 务务中国原子能科学研究院中国原子能科学研究院ADS系统相关的堆物理及核物理研究，系统优系统相关的堆物理及核物理研究，系统优化研究，相关材料性能研究，强流离子束的产化研究，相关材料性能研究，强流离子束的产生及性能研究，分离技术研究。生及性能研究，

40、分离技术研究。中科院高能物理研究所中科院高能物理研究所中能强流加速器物理及高能加速结构的研究，中能强流加速器物理及高能加速结构的研究，强流束在低能加速结构中的输运研究。强流束在低能加速结构中的输运研究。北京大学重离子物理所北京大学重离子物理所强流束在低能加速器结构中的输运研究，靶物强流束在低能加速器结构中的输运研究，靶物理研究。理研究。上海交通大学上海交通大学堆物理、热工水力堆物理、热工水力南华大学南华大学核安全、堆物理核安全、堆物理清华大学核能院清华大学核能院堆物理堆物理正在进行的研究计划正在进行的研究计划 课题一：课题一：ADS物理热工技术基础研究物理热工技术基础研究 以最终具备以最终具备

41、ADS原理验证装置初步设计能力为目标，原理验证装置初步设计能力为目标， 开展与开展与ADS初步设计相关的关键技术研究初步设计相关的关键技术研究l ADS原理验证装置初步设计原理验证装置初步设计l ADS相关热工水力学研究相关热工水力学研究 质子束窗冷却剂流动与传热实验及数值模拟质子束窗冷却剂流动与传热实验及数值模拟 LBE流动与传热研究流动与传热研究 建立液态铅铋合金热工试验建立液态铅铋合金热工试验 回路，开展液态铅铋合金的流动与回路，开展液态铅铋合金的流动与传热实验，研究液态铅铋合金的流动阻力特性、传热特性等传热实验，研究液态铅铋合金的流动阻力特性、传热特性等 l 放射性废物核素嬗变的优化战

42、略研究放射性废物核素嬗变的优化战略研究l ADS方案优化的深入研究方案优化的深入研究l 次临界堆物理基础研究次临界堆物理基础研究 次临界快堆的设计研究次临界快堆的设计研究 在实验快堆上开展快堆嬗变的实验研究在实验快堆上开展快堆嬗变的实验研究 正在进行的研究计划正在进行的研究计划 课题二：次临界中子学研究课题二：次临界中子学研究 利用建成的启明星利用建成的启明星1号次临界装置，开展次临号次临界装置，开展次临界反应堆动力学行为的研究，有效增殖因子界反应堆动力学行为的研究，有效增殖因子Keff实时测量和监督方法研究，相关核数据和实时测量和监督方法研究，相关核数据和中子学计算程序的宏观检验，适合次临界

43、反应中子学计算程序的宏观检验，适合次临界反应堆的能谱测量技术研究堆的能谱测量技术研究正在进行的研究计划正在进行的研究计划 课题三：课题三：ADS专用数据库完善和检验专用数据库完善和检验 l ADS专用数据库完善：专用数据库完善： 完善完善ADS专用微观核数据库及多群常数库专用微观核数据库及多群常数库 完善靶物理理论及计算方法完善靶物理理论及计算方法 完善中高能核反应理论完善中高能核反应理论 开展中高能核反应实验研究开展中高能核反应实验研究l ADS专用数据库检验专用数据库检验 分析分析“启明星一号启明星一号”和其它实验结果和其它实验结果 检验检验ADS专用核数据库和输运程序专用核数据库和输运程

44、序 课题四：束流损失控制关键技术研究课题四：束流损失控制关键技术研究 利用已建成的利用已建成的ECR离子源、离子源、RFQ强流注入段、强流注入段、LEBT低低能传输段，改进束流品质、提高流强和可靠性能传输段，改进束流品质、提高流强和可靠性 l LEBT与与RFQ联调出束，并提高联调出束，并提高RFQ的工作比的工作比 l 提高离子源流强和可靠性：提高离子源流强和可靠性： 进一步减少打火中断进一步减少打火中断 进一步提高离子源寿命进一步提高离子源寿命 进一步提高离子源的束流进一步提高离子源的束流 l 聚焦脉冲束发射度研究聚焦脉冲束发射度研究 l 束脉冲化新方法研究束脉冲化新方法研究l 恶劣环境中计

45、算机控制系统的可靠性研究恶劣环境中计算机控制系统的可靠性研究正在进行的研究计划正在进行的研究计划 课题五：课题五：ADS器器堆耦合部件研究堆耦合部件研究 l ADS材料辐照效应研究材料辐照效应研究 材料辐射损伤和产生及演化的微观机理研究材料辐射损伤和产生及演化的微观机理研究 辐照引起微观结构变化导致的断裂韧性等宏观性质变化研究辐照引起微观结构变化导致的断裂韧性等宏观性质变化研究 材料的位移损伤随辐照注量和温度变化研究材料的位移损伤随辐照注量和温度变化研究 气泡的产生及其随辐照剂量增加的演化过程研究气泡的产生及其随辐照剂量增加的演化过程研究l ADS结构材料与液态金属的相容性和腐蚀研究结构材料与

46、液态金属的相容性和腐蚀研究 不同氧含量下材料与不同氧含量下材料与Pb-Bi的相容性研究的相容性研究 测定不同条件下的腐蚀类型和速率测定不同条件下的腐蚀类型和速率 研究涂层和焊接等对研究涂层和焊接等对Pb-Bi材料相容性的影响材料相容性的影响 l Pb-Bi 脆化研究脆化研究l 低活化、抗辐照和抗腐蚀新型材料研究低活化、抗辐照和抗腐蚀新型材料研究l 在辐照效应、相容性和腐蚀的微观和宏观系统研究的基础上，在辐照效应、相容性和腐蚀的微观和宏观系统研究的基础上，研制低活化、抗辐照和腐蚀的新型材料，并进行性能测试研制低活化、抗辐照和腐蚀的新型材料，并进行性能测试正在进行的研究计划正在进行的研究计划 课题

47、六：干法后处理预研课题六：干法后处理预研 l完成干法后处理熔盐体系的筛选、电解完成干法后处理熔盐体系的筛选、电解方案的确定方案的确定l开展开展密闭实验的验证工作密闭实验的验证工作正在进行的研究计划正在进行的研究计划 突破突破ADS关键技术关键技术为建设为建设ADS技术集成装置打好基础技术集成装置打好基础 l 掌握掌握ADS原理验证装置初步设计的关键技术原理验证装置初步设计的关键技术 l 完成启明星完成启明星1号上的次临界中子学实验研究号上的次临界中子学实验研究 l 完成完成ADS专用数据库的建设和检验专用数据库的建设和检验l 提高提高RFQ加速器的束流工作比到加速器的束流工作比到15%以上以上

48、 在控制束流损失研究中取得创新研究成果在控制束流损失研究中取得创新研究成果 正在进行的研究计划正在进行的研究计划 在五年研究的基础上在五年研究的基础上建设原理验证装置启明星二号建设原理验证装置启明星二号下一步计划设想下一步计划设想启明星二号的主要技术启明星二号的主要技术构成：构成：驱动加速器驱动加速器 150MeV 150MeV， 3mA 3mA 强流质子直线加速器强流质子直线加速器由电子回旋共振（由电子回旋共振（ECRECR）离子源引出强流质子束，经低能束流匹配传输段）离子源引出强流质子束，经低能束流匹配传输段（LEBTLEBT），注入到射频四极加速器（），注入到射频四极加速器（RFQRFQ

49、）进行低能加速，到）进行低能加速，到3.5MeV3.5MeV，再由漂移，再由漂移管直线加速器（管直线加速器（DTLDTL）和分离漂移管直线加速器（）和分离漂移管直线加速器（SDTLSDTL）加速到）加速到150MeV150MeV优点：加速器可以升级，有可能跳过启明星三号优点：加速器可以升级，有可能跳过启明星三号缺点：投资规模大缺点：投资规模大 5MW游泳池堆游泳池堆主要参数主要参数热功率：热功率：5MW入口温度：入口温度：45 C出口温度：出口温度：48 C冷却剂流量：冷却剂流量：1200t/h流速：流速：3.5m/s堆内热中子通量：堆内热中子通量：7 1013n/cm2 s 堆芯堆芯次临界度

50、次临界度K Keffeff 0.950.98 0.950.98可以次临界运行，也可以临界运行可以次临界运行，也可以临界运行启明星二号的主要技术启明星二号的主要技术构成：构成：次临界堆次临界堆2017ADS Testing SetupReactor：4MWAccelerator：40MeV/ 10mAH+ SrcSCCavity RFQ2022 ADS Exp. FacilityReactor：80100MWAccelerator：600MeV/ 10mA2032ADS Demo FacilityReactor：1000MWAccelerator：1.5GeV/ 10mA中科院中科院 “创新创新