让未来“核能公园”更加清洁

如今的核电站往往使用高辐射、高危度的核燃料，发电后不但剩余核废料的放射性相当可观，还会产生大量毒性大、寿命长的裂变物质，此外，提高核燃料的利用率也一直令人困扰。973计划“加速器驱动洁净核能系统的物理及技术基础研究”项目正是要解决这两大难题。在这个开放的舞台上，五年中，为构建生态良好的“核能公园”，新老科学家们一道刻苦攻关，一同创新进取，不仅顺利地完成了项目，还取得了众多的突破……

安静的大院，郁郁葱葱的绿树，错落有致的小楼……

早春三月，当我们走进位于房山区的中国原子能科学研究院时，忽然有种到了“世外桃源”的感觉。我们如约来到了一座红白相间、苏式风格的小楼里，采访“两会”期间几经约访都未能见到的“大忙人”，政协委员、原子能科学研究院赵志祥院长。除了这些行政职务和头衔，他也正是我们所要采访的973项目的首席科学家。

走进会议室，我们却被告知赵首席正在开另外一个会。当我们正要和其他科研人员开聊时，一个个子不高，却显得非常精干的中年人推开了门，我们的谈话也就从这位首席科学家的匆匆“闯”入开始了。

记者：我们刚刚的采访中，科研人员总在提“ADS”，您能不能给我们通俗地解释一下这是什么意思？

赵志祥：所谓“ADS”，实际上就是“加速器驱动洁净核能系统”的简称，它主要是为了解决铀资源的充分利用和长寿命放射性核废料的处置两个问题。1992年，一位诺贝尔奖获得者首次提出了“能量放大器”的概念，这就是“ADS”的前身。

记者：是不是从那时候就开始关注这方面的研究了？你们怎么会想到去申请这个项目呢？

赵志祥：这是个来之不易的项目啊！我们从1994年就开始关注和追踪国际上相关领域的进展情况，1999年向国家提出了项目申请，2000年正式开始实施。这个项目的第一任首席科学家是丁大钊院士，遗憾的是，丁院士在2004年1月去世了。

当前，我国最主要的能源是煤炭，但煤炭不但高污染、高消耗，巨大的需求量对我国的交通运输能力也将是个很大的考验，这就要求我们必须改变现有的能源结构，大力发展核能。现在还有人提出，到2050年，我国核电要在总的能源结构中占到20，也就是每年发电2400万千瓦，要达到这个目标，就需要258万吨铀资源来支持，而仅凭我国现有的天然铀资源也很难达到，这些问题正是我们这个项目关注的核燃料利用率和核能安全问题所涉及到的。

记者：那“ADS”是怎样提高核燃料的利用率呢？

赵志祥：要发展核能就牵涉到如何利用好核能燃料的问题。目前，核电站的主要原料是铀235，但它在天然铀中的含量特别少。仅使用铀235，即使是多次循环，天然铀资源也只有不到1的利用率，而占天然铀含量99以上的铀238在通常情况下却不能被直接利用。

在“ADS”中，加速器产生的质子通过轰击铅、钨等重靶，引发散裂反应，产生大量中子。这些中子驱动一个次临界系统，在这个系统中把铀238转变为可重新利用的钚239，这样就“变废为宝”，大大促进了核燃料的增殖。从理论上讲，这种做法会使铀资源的利用率提高到现有利用率的100倍，实际使用过程中，也至少能达到70―80倍，对我国能源问题的解决将起到相当大的作用。

记者：您刚才还提到要用加速器来驱动，那加速器在这个系统主要起怎样的作用呢？

赵志祥：“ADS”则主要由两部分构成，一部分是中能强流质子加速器，另一部分是“次临界反应堆”。在ADS中，加速器用来将质子加速到1000兆电子伏左右的能量。这些质子通过轰击重金属靶产生大量中子以驱动次临界反应堆。相对于“临界状态”的核电站和“超临界状态”的原子弹，这是个相对比较安全的状态，原则上不会发生临界性事故。发生意外事故后，在毫秒内就可切断中子源来中止反应，这就极大地降低了危险发生的概率。

记者：“ADS”在洁净方面具有独特的优势又该如何理解？

赵志祥：当前最常见的处置核废料的方式就是采取地下深埋法，但由于时间跨度长达几十万年，该方法存在着相当的安全隐患，一旦发生地质变动或者有其他的意外情况发生，就很可能出现泄露事故，这就要求我们必须改进核废料的处理处置方法，以避免长寿命的放射性核废料带来的安全隐患。

打个形象的比方，如果总的核能发电系统是一个“park”（核能公园），那“ADS”既是一个“公厕”，又是一个“焚烧炉”。核电站产生的核废料在排放到ADS这个“公厕”之后，锝99和镁241等危险性的核废料就会在这个巨大的“焚烧炉”中充分反应燃烧，嬗变为稳定的或者寿命短的其他元素，这就极大地降低了核废料对环境的污染，所以说“ADS”是一种洁净的、环境友好的核能系统。

记者：这个项目已经于去年结题，您认为这次的研究达到预期的目标了吗？又取得了哪些突破呢？

赵志祥：这五年的时间，我们的成绩和收获都不小。不但完成了这个课题的所有预计任务，还有所超越，我们建成了命名为“启明星1号”的实验装置，这是国际上第一台建成的“快热耦合”的装置，也是我们首次提出这个概念的。建立了具有国际水平的强流RFQ加速器和离子源，此外，我们还建成了拥有自主知识产权的中国自己的核数据库，绘制了ADS的路线图，作为软科学的研究，这对国家今后在这方面的研究都将起到举足轻重的作用。

记者：我们目前的研究在国际上处于一个怎样的水平？这五年的课题研究做下来，您最大的体会是什么？

赵志祥：上世纪90年代初，美国的“ATW计划”提出了加速器嬗变核废料的概念，欧盟、日本和韩国也有相关的研究，我们的研究也是从90年代开始的，这和国际上的研究基本同步。

不同的是，我们是在理论、方法、测量等各方面都毫无经验可借鉴的情况下进行的，许多技术难点都是首次遇到，例如液态金属冷却剂等问题此前根本就没人做过，这就逼着我们要进行自主创新，同时还得多与国外交流和合作。温总理在全国科学技术大会上提出了“自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来”的指导方针，我觉得那就是我们研究过程的真实写照。

此外，由于我们院一贯是为军工服务的，近年来，基础理论研究有弱化的趋势。通过这次的攻关研究以及与国外同行的交流，大大开阔了我们科技人员的视野，也提升了我们基础研究的水平，这也是我们这次得到的一点小小的“私利”吧。

（说到这里，首席微微地笑了起来。）

记者：您对“ADS”未来的发展怎样看？您和您的项目组下一步又有什么打算呢？

赵志祥：“ADS”系统具有很大的技术灵活性，不但有助于解决我国的能源问题，也适应了国际社会防止核流失、核扩散的呼声。但是“ADS”从理论产生到真正投入使用，需要从原理到实验，到原型，再到示范，这样一个漫长的过程。比如“ADS”发电作为商用，目前从运行成本来讲，可能不是很合算，短时期内见不到经济效益，但从长远来看，“ADS”发电还是一个重要的发展方向。我认为将来在国家的核能系统中，也就是我前面提到的核能“PARK”，如果达到10的ADS发电、20的快堆发电、70的常规核电，将会是个比较理想的结构。

目前，欧洲已经完成了10万千瓦级的反应堆设计，预计在8到10年内会全部建成，如果进展顺利，我国预计也能在10―12年内完成。所以我们打算继续申请国家的投入和支持，在目前研制的“启明星一号”的基础上再建成实验装置“启明星二号”，进一步完善目前的核数据和软件平台，将这项研究继续进行下去。

记者：五年的时间，你们顺利地完成了这个项目，您有什么遗憾吗？

赵志祥：有，当年立项的时候，有个“放化分离”的课题我们没有拿到手，一直感觉是件憾事。还有就是国家对纯基础研究的经费方面限制得相对比较死，我们做研究必须“省吃俭用”，甚至动用自己的“家底”，我建议应该根据不同研究项目有所区别，有重点地投入经费，这样科研人员就更有干劲儿了。(游雪晴)