核裂变能技术：榨净核废料，丰富核燃料

深蓝色的畅想

2016年，中科院院士詹文龙曾前往美国华盛顿州哥伦比亚河畔的汉福德镇参观。那里是美国发展核武器后最大的放射性核废料处理厂区。那里存放着含强化学腐蚀、强放射性核废液的锈迹斑斑的大罐子。

詹文龙至今记得当时触目惊心之感：“美国现在一年要用20亿美元去维持那里的安全。”这让他更加坚定了一个想法：在我国发展一种能够更安全、更经济地处理核废料的技术。

在科学家眼中，核废料并不是“废料”，而是可以继续利用的“乏燃料”。早在2011年，中科院就启动了“未来先进核裂变能—ADS嬗变系统”战略性先导科技专项（简称ADS先导专项），目标是利用加速器产生高能质子，驱动乏燃料继续“燃烧”。由于加速器停止运行时，燃料就能停止“燃烧”，这一技术也被国际公认为最有前景的利用嬗变安全处置长寿命核废料的技术途径。

到2016年詹文龙赴美参观时，科学家们已经突破了一些ADS的关键核心技术，并且完成了一种新方案的设计，即一种能把乏燃料“吃干榨净”的、具有更高性价比的“加速器驱动先进核能系统”（ADANES）。

新方案由两部分组成，一是将已有的ADS技术工业化，二是研制乏燃料再生循环利用系统（ADRUF）。前者相当于“造炉子”，后者相当于“造燃料”。

詹文龙介绍，根据这一方案，铀资源的利用率将由目前的不到1% 提高到超过95%，最终只需处置少于5%的核废料，其放射性寿命将由数十万年缩短到五百年内，还可燃烧30%的钍资源，这将支撑核电发展成千上万年。在实现碳中和目标的同时，还能产生可用于精准靶向放疗及核移动电源的珍贵同位素。

就在ADANES方案如火如荼地推进之时，与ADS先导专项同时启动的“未来先进核裂变能—钍基熔盐堆核能系统”（TMSR）先导专项也初见成效。

“在2011年启动‘未来先进核裂变能’先导专项前已经明确，中科院要做核能领域的科技创新。我们分析形势之后认为有两个切入点，一个针对核废料安全隐患和环境影响的问题，研发核废料安全处理处置技术，将需要地质处置的核废料最少化；另一个针对铀—235核燃料匮乏问题，研发将钍—232用作核燃料的技术，以实现核燃料来源的多样化。”中科院重大任务局材料能源处时任处长、中科院赣江创新研究院纪委书记彭子龙在回忆先导专项立项经过时对《中国科学报》说。

TMSR先导专项计划用20年左右的时间，在国际上首先实现钍基熔盐堆的应用，同时建立钍基熔盐堆产业链和相应的科技队伍。2017年11月，中科院与甘肃省签署四代先进核能钍基熔盐堆战略合作框架协议。至2021年5月，TMSR主体工程已基本完工。