加速器驅(qū)動先進核能系統(tǒng)(ADANES)是中國科學(xué)院原創(chuàng)性提出的集乏燃料嬗變、核燃料增殖以及核能發(fā)電于一體的先進核燃料閉式循環(huán)技術(shù)方案，本書重點介紹加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)(ADS)、ADANES的基本原理、主要技術(shù)及相關(guān)研究成果。全書分為八章，主要包括核能發(fā)展現(xiàn)狀，核燃料循環(huán)系統(tǒng)，ADS與ADANES概念，ADANES燃燒器系統(tǒng)，ADANES乏燃料再生系統(tǒng)，ADANES相關(guān)的新概念、新方法、新技術(shù)，以及碳中和目標(biāo)下的先進電力系統(tǒng)。
更多科學(xué)出版社服務(wù)，請掃碼獲取。
國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項"未來先進核裂變能-ADS嬗變系統(tǒng)"的項目"重金屬散裂靶"的負責(zé)人
目錄
叢書序
前言
第1章 核能概述 1
1.1 核能發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.1.1 核能發(fā)電 1
1.1.2 核能綜合利用 7
1.1.3 核聚變能 9
1.2 核能發(fā)展機遇與挑戰(zhàn) 11
1.2.1 “雙碳”目標(biāo) 11
1.2.2 鈾資源承載力 12
1.2.3 環(huán)境友好性 13
1.2.4 社會接受度 13
1.3 核裂變能發(fā)展趨勢 14
1.3.1 提升鈾資源利用率 14
1.3.2 乏燃料后處理 15
1.3.3 擴大核能綜合利用 15
1.4 本章小結(jié) 17
參考文獻 17
第2章 核燃料循環(huán)系統(tǒng)介紹 19
2.1 核電系統(tǒng)的發(fā)展 19
2.1.1 第一代反應(yīng)堆 19
2.1.2 第二代反應(yīng)堆 20
2.1.3 第三代反應(yīng)堆 22
2.2 發(fā)展中的堆型介紹 23
2.2.1 鈉冷快堆 24
2.2.2 鉛基快堆 27
2.2.3 超臨界水堆 30
2.2.4 高溫氣冷堆 33
2.2.5 熔鹽堆 36
2.2.6 氣冷快堆 39
2.2.7 行波堆 41
2.2.8 加速器驅(qū)動次臨界堆 44
2.2.9 聚變-裂變混合堆 47
2.3 乏燃料后處理系統(tǒng)的進展 51
2.3.1 一次通過循環(huán)方案 51
2.3.2 鈾钚復(fù)用方案 51
2.3.3 分離-嬗變技術(shù) 53
2.3.4 部分裂變產(chǎn)物排除方案 54
2.4 未來核燃料循環(huán)系統(tǒng)發(fā)展趨勢 54
2.5 本章小結(jié) 55
參考文獻 55
第3章 加速器驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展 57
3.1 ADS概念 57
3.1.1 ADS概念的提出 57
3.1.2 ADS概念的發(fā)展歷史 59
3.2 ADS物理特性 59
3.2.1 散裂靶物理特性 60
3.2.2 次臨界堆芯物理特性 62
3.3 ADS裝置和進展 64
3.3.1 國外ADS進展 64
3.3.2 我國ADS進展 78
3.3.3 零功率裝置 80
3.3.4 實驗測試裝置 82
3.4 本章小結(jié) 83
參考文獻 83
第4章 加速器驅(qū)動先進核能系統(tǒng)概述 85
4.1 ADANES概念 85
4.1.1 ADANES概念的提出 85
4.1.2 ADANES概念設(shè)計目標(biāo) 87
4.1.3 未來的核能綠洲場景 88
4.2 ADANES組成與特點 89
4.2.1 ADANES的組成 89
4.2.2 ADANES燃燒器特點 90
4.2.3 ADANES燃燒器系統(tǒng)運行模式 91
4.2.4 乏燃料再生循環(huán)利用的特點 92
4.3 ADANES燃燒器 93
4.3.1 超導(dǎo)直線加速器 93
4.3.2 散裂靶 95
4.3.3 反應(yīng)堆 97
4.3.4 堆芯關(guān)鍵材料 100
4.3.5 燃料循環(huán)模擬算法開發(fā) 101
4.4 乏燃料再生利用 104
4.4.1 乏燃料預(yù)處理 105
4.4.2 高溫氧化粉化與揮發(fā) 106
4.4.3 稀土元素分離 108
4.4.4 再生燃料制備 111
4.4.5 元件組裝測試 112
4.5 ADANES發(fā)展路線圖 112
4.6 本章小結(jié) 114
參考文獻 114
第5章 ADANES燃燒器系統(tǒng) 117
5.1 超導(dǎo)直線加速器 117
5.1.1 工作原理與組成 120
5.1.2 物理設(shè)計 122
5.1.3 關(guān)鍵硬件系統(tǒng)介紹 132
5.1.4 研發(fā)進展 144
5.2 高功率散裂靶 153
5.2.1 工作原理與組成 154
5.2.2 顆粒靶 162
5.2.3 鉛鉍靶 175
5.2.4 研發(fā)進展 180
5.3 ADANES反應(yīng)堆 182
5.3.1 ADANES系統(tǒng)模擬設(shè)計算法 183
5.3.2 ADANES設(shè)計目標(biāo) 189
5.3.3 堆芯中子物理研究 191
5.3.4 核燃料循環(huán)中子學(xué)研究 202
5.3.5 瞬態(tài)計算分析 206
5.3.6 系統(tǒng)特性分析 211
5.4 CiADS系統(tǒng)介紹 213
參考文獻 216
第6章 ADANES乏燃料再生利用 218
6.1 整體介紹 218
6.1.1 整體流程介紹 218
6.1.2 特點與優(yōu)勢 220
6.2 乏燃料后處理 222
6.2.1 高溫蒸發(fā)處理 222
6.2.2 無水物理處理 248
6.2.3 精細化學(xué)分離 259
6.3 燃料制備 271
6.3.1 引言 271
6.3.2 燃料芯塊制備 283
6.4 乏燃料處理前端與后端 301
6.4.1 乏燃料預(yù)處理 301
6.4.2 元件組裝 302
6.4.3 整體測試 302
6.5 本章小結(jié) 303
參考文獻 303
第7章 ADANES新概念、新方法、新技術(shù) 308
7.1 中子源材料 308
7.1.1 金屬鈹?shù)男再|(zhì)及其應(yīng)用 308
7.1.2 新型鈹化物的研究 312
7.1.3 鈹顆粒制備工藝 314
7.1.4 小結(jié) 318
7.2 中子屏蔽材料 319
7.2.1 中子屏蔽原理 320
7.2.2 稀土中子屏蔽材料 321
7.2.3 含硼中子屏蔽材料 323
7.2.4 新型含硼中子屏蔽材料 327
7.3 燃料包殼材料 328
7.3.1 連續(xù)碳化硅(SiC)纖維 329
7.3.2 纖維/基體界面相 332
7.3.3 復(fù)合材料制備工藝 333
7.3.4 腐蝕行為及表面涂層 335
7.3.5 核用連接技術(shù) 338
7.3.6 小結(jié) 340
7.4 新型冷卻材料 341
7.4.1 顆粒材料 341
7.4.2 熱工設(shè)計和實驗 342
7.4.3 小結(jié) 347
7.5 堆芯構(gòu)件 347
7.6 超算與人工智能 349
7.6.1 超算硬件簡介 349
7.6.2 超算軟件算法簡介 351
7.6.3 人工智能在科學(xué)中的應(yīng)用簡介 355
7.7 乏燃料處理趨勢 359
參考文獻 359
第8章 碳中和目標(biāo)下的先進電力系統(tǒng) 372
8.1 先進電力系統(tǒng)概述 372
8.1.1 先進電力系統(tǒng)概念 372
8.1.2 先進電力系統(tǒng)目標(biāo) 372
8.1.3 各電力類型的特性 373
8.2 基于ADANES的先進電力系統(tǒng)解決方案 388
8.2.1 研究思路 388
8.2.2 電力負荷特征 389
8.2.3 電力供給情況 391
8.2.4 能源發(fā)電結(jié)構(gòu)構(gòu)建 395
8.2.5 情景分析 395
8.3 本章小結(jié) 403
參考文獻 403
書單推薦
