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美国粒子加速器技术突破核废料处理难题,实现电能转化并大幅缩短放射性周期

美国托马斯·杰斐逊国家加速器设施研究团队开发加速器驱动系统(ADS),通过高能质子束转化核废料,使放射性周期从10万年缩短至300年。该技术获美国能源部817万美元资助,或重塑全球核能利用格局。

美国核废料处理技术实现重大突破

美国托马斯·杰斐逊国家加速器设施(Thomas Jefferson National Accelerator Facility)的研究人员正在推进加速器驱动系统(ADS)技术研发,该系统利用高能质子束将长寿命核废料转化为短寿命同位素。据《奇异工程》报道,此过程产生的热能可转化为电能供电网使用,目前项目已获得美国能源部NEWTON计划817万美元资助。

技术原理与突破

ADS系统通过粒子加速器向液态汞等靶材发射高能质子,引发"核散裂"过程释放中子,进而与核废料中的长寿命同位素发生反应。该技术可将核燃料残余危害时间从传统处理方式的10万年缩短至300年。研究团队创新采用锡涂层铌腔体设计,使关键设备可在常温下运行,降低冷却系统成本;同时研发新型高功率磁控管,通过精确805兆赫频率控制提升中子散裂效率。

政策目标与实施路径

NEWTON计划提出30年内实现全美商用核燃料循环利用的目标。项目分为两个技术攻关方向:1)通过材料革新提升加速器效率;2)开发民用级功率输出系统。目前团队正与Stellant Systems合作测试新型磁控管组合方案,确保达到10兆瓦功率需求。

编辑点评

该技术突破对全球核能产业具有里程碑意义。核废料处理难题长期困扰各国,缩短放射性周期99.7%将显著降低长期储存风险,可能推动核能复兴;同时常温运行设计使技术经济性提升,或引发核电站改造潮。美国能源部的30年部署计划若成功,将重塑全球核燃料循环体系,对现有核废料处理设施形成替代压力。从地缘影响看,该技术可能加剧核能技术竞争,尤其在欧洲和东亚核电大国间引发政策调整。但需关注商业化落地时间表及成本控制,目前仍需验证连续运行的稳定性。

相关消息:https://hardware.slashdot.org/story/26/02/21/0043212/us-particle-accelerators-turn-nuclear-waste-into-electricity-cut-radioactive-life-by-997?utm_source=rss1.0mainlinkanon&utm_medium=feed