中国のCiADSは核廃棄物を「燃やし」、効率は100倍！

まとめ

• 中国は、粒子加速器 (ADS) によって駆動される初の原子炉である中国初期加速器駆動システム (CiADS) を開発中です。
• この技術は、従来の加圧水型原子炉と比較して、核燃料の使用効率が最大 100 倍向上することを約束します。
• このシステムは既存の核廃棄物を燃料として使用でき、高放射性同位体を半減期が劇的に短縮された不活性物質に変換します。
• 原子核は未臨界です。加速器を停止すると連鎖反応が即座に停止し、炉心溶融の危険が排除されます。

CiADS リアクターとは何ですか?またどのように機能しますか?

の CIADS (中国の初期加速器駆動システム) は、中国科学院の後援の下にある粒子加速器駆動の未臨界原子炉です。重金属ターゲットに陽子線を送り、中性子を生成します。このプロセスにより核廃棄物の燃焼が可能になり、従来のシステムよりも100倍高いエネルギー効率が得られ、放射性廃棄物の半減期が大幅に短縮されます。

Accelerator Driven Systems (ADS) テクノロジーのアーキテクチャ

加速器駆動システム (ADS) の概念は新しい理論構成ではありませんが、中国現代物理研究所 (IMP) の CiADS プロジェクトは、この理論を実用規模で応用しようとしています。 ADS システムは、(従来の原子炉のような) 自立的な連鎖反応に依存するのではなく、炉心を未臨界状態に維持します。これは、原子炉自体には核分裂プロセスを維持するのに十分な中性子がないことを意味します。

発電を実現するために、システムには超電導線形加速器が組み込まれています。この加速器は陽子を光速に近い速度まで加速し、通常、鉛ビスマス共晶（LBE）などの液体重金属で構成される「断片化ターゲット」に向けます。高エネルギーの陽子がターゲットに衝突すると、重金属の原子核が粉砕し、大量の中性子（陽子あたり約 20 ～ 30 中性子）が放出されます。

これらの中性子は原子炉の未臨界炉心に入り、核燃料に衝突して核分裂を引き起こし、熱エネルギーを放出します。熱は冷却剤（追加の鉛ビスマス合金）を介して熱交換器に伝達され、蒸気が生成され、最終的にはタービンを介して電気が生成されます。

「変換」による廃棄物管理

最も重要な技術的優位性 CiADS 核燃料サイクル管理に焦点を当てています。今日の従来型原子炉はウランの位置エネルギーのわずか 1% しか利用しておらず、数十万年にわたって地中に埋める必要がある高放射性廃棄物 (ラジオイド) が大量に残ります。

ADS システムでは、まさにこの廃棄物を一次燃料として使用することができます。加速器によって生成される高エネルギー中性子は、長寿命の放射性同位体 (プルトニウムや他のマイナー アクチニドなど) を崩壊させる可能性があります。このプロセスは変換と呼ばれます。核変換により、半減期数十万年の危険な同位体は、半減期が数十年の安定した元素または同位体に崩壊します。

このアプローチには二重の利点があります。一方では、核廃棄物の「焼却装置」として機能し、原子力産業の最も重要な環境問題を解決します。そして他方では、これまで役に立たないと考えられていた物質から大量のエネルギーを抽出します。中国の研究者らの技術報告書は全体の燃料効率が最大100倍向上したと述べており、既存の埋蔵量は1000年にわたって十分な電力源であり、新たなウランを継続的に採掘する必要がなくなると説明している。

溶融に対する受動的安全機構

チェルノブイリと福島の事故は、連鎖反応の制御を失ったり、停止後の炉心を冷却できなかったりしたことが原因で起きた。 CiADS システムは構造的にこれらのリスクを排除します。

原子核は未臨界であるため、反応は加速器からの継続的な中性子の流れに完全に依存します。何らかの故障、地震、停電、人為的ミスが発生した場合、粒子加速器は停止します。外部の中性子源がなければ、核分裂プロセスは即時かつ永久に停止します。制御不能な増加反応が起こる物理的な可能性はありません。

同時に、液体鉛ビスマス合金を冷却剤として使用することで、優れた受動的安全特性が得られます。従来の反応器で使用される水（沸騰を防ぐために高圧が必要であり、爆発性の水素が生成される可能性がある）とは異なり、LBE は非常に高い沸点を持っています。したがって、システムは大気圧で動作し、爆発の危険性を最小限に抑え、ポンプが故障した場合でも金属が自然対流によって循環するため冷却剤の損失を防ぎます。

材料への挑戦と商品化への道のり

ADS の技術的成功は完全に 科学 材料の。鉛ビスマス合金は原子炉の高い運転温度で腐食性が高いため、腐食と連続中性子衝撃の両方に耐えることができる特殊鋼とセラミックコーティングの開発が必要です。

また、加速器にはこれまでにない信頼性が求められます。 ADS システムでは、陽子ビームが不注意で中断されると、原子炉構造に突然の熱変化が発生します。中国科学院は、年間中断を最小限に抑えながら連続運転できる線形加速器の開発に力を入れており、これは基本レベルの発電レベルで施設を実行可能にするための厳格な要件である。 CiADS の段階的なスケールアップは、これらの課題を正確に解決することを目的としており、今後数十年間でより広範な商業開発が見込まれます。

テックギア提供

または 操作とテスト システムの CiADS これは、中国がディープテクノロジーへの投資によってエネルギーの自立に真剣に取り組んでいることを示しています。欧州、ひいてはギリシャ市場にとって、当面の影響は長期にわたる。ギリシャは明らかに原子力発電の開発を検討していないが、そのエネルギーミックスは原子力発電所を有する国（ブルガリアなど）を含むヨーロッパの相互接続に大きく依存している。

ADS システムの商業的および技術的実行可能性を実証することは、欧州の核廃棄物管理に代替手段を提供します。 「核変換」モデルが実際に確認されれば、放射性廃棄物の長期保管（フィンランドのオンカロ施設など）のコストと環境への影響が大幅に削減される。これは、有毒廃棄物を実用的な燃料に変える、原子力産業の最大の問題に対する厳密に技術的な解決策です。

ヨーロッパの産業界はそれに応じてプログラムを実験中 ミルラ ベルギーの研究者らは現在、アジア大陸から出てくるであろうデータを注意深く監視している。