主题：聚变PK裂变 -- tojinge

是吸收中子然后放正电子衰变吗？

ADS中子谱比快堆还硬，可以用来对次要锕系元素（MA）和长寿命裂变碎片元素（LFFP）进行嬗变，使其转化为半衰期较短的元素，将地质储存时间从十万年缩短到数百年。

不过，现在个方面的的数据都很初步。比如，在强高能中子束流条件下，处理后的废料也可能有其他化学毒性高的物质。

另外，卢比亚的所谓“能量放大器”的计算（效率）就十有八九太乐观。了。

发电，总的来看经济因素是第一位的，如果仅仅是储存优势，难以大规模推广。现在看好，可能更主要是提高核燃料的利用水品。

　2006年某日。在知识产权投资公司——美国高智发明（Intellectual Ventures Management，LLC，IV）多个领域的专家会聚在一起。他们到此是为了出席该公司探讨未来技术的例会“Invention Session”。也许是因为高智发明的两位创始人都来自美国微软的缘故，会议室里还出现了比尔·盖茨的身影。

　　会上作为能源问题的解决方案，提出了开发新型原子能发电系统的问题。要想既具有安全性及经济性、又满足核不扩散及减少废弃物等必要条件，应怎样做呢？作为一个答案，有人提出了长时间不用更换燃料的想法。这个想法其实早已有之。参加会议的原子能发电专家Lowell Wood早在1996年，就在与被誉为“氢弹之父”的Edward Teller共著的著作中发表了有关想法。然而，这一想法至今没有变成现实。

现在也许可以使用超级计算机等手段来加速开发。有此想法的高智发明决定成立风险企业——美国TerraPower公司来实现理想的原子能发电系统。出资者除了高智发明之外，比尔·盖茨也名列其中。

　TerraPower公司开发的原子能发电系统“TWR”（Travelling-wave Reactor）与目前主流的轻水反应堆有哪些不同呢？最大的不同在于燃料的燃烧机制。通常，轻水反应堆中要预先放入多于临界*状态所需量的原子核分裂性物质（浓缩铀），根据燃烧状态缓缓拔出用以吸收中子的控制棒，借此保持临界状态，同时进行发电。燃料的更换每隔数年需要进行一次。

与此不同，TWR是在生成原子核分裂性物质的同时进行发电。当作为燃料填充了贫化铀时，接收了中子的贫化铀经过β衰变慢慢变成钚。这些钚的原子核会发生分裂，可利用分裂时的热能进行发电，同时，分裂时释放出的中子又成为将别的贫化铀变成钚的导火索。由于燃烧区域会慢慢移动，因此，可在不更换燃料的情况下在60～100年的长时间内持续发电。

　另外，由于即使没有控制棒也能保持临界状态，因此，不仅可简化构造，从而有助于降低成本，还具有发生事故时不会达到超临界*状态等优点。

除此之外，作为TWR的优点，还有可简化燃料周期这一点。轻水反应堆所使用的浓缩铀，是由储量有限的天然铀浓缩加工而成。与此不同，贫化铀从现有的轻水反应堆中的废弃燃料而来，因此，可以利用这些贫化铀。不仅不需要浓缩工序，而且还有丰富库存。另外，由于TWR的燃烧程度较高，因此，还可减少废弃燃料的数量。

成本低廉、操作简便，TWR称得上是一种理想的原子能发电系统。然而，事情是否会按照TerraPower的计划进展，还是个未知数。许多原子能专业的人士都指出，“实用化的最大难题在于材料”。特别是，受中子影响最大的燃料密封包覆管的材料开发是一大难题。TWR不仅燃烧程度较高，而且温度也高，因此，对材料而言是一种严酷的环境。

　　通常，中子的照射会导致包覆管发生各种问题。问题之一是“炉料膨胀”。如果中子照射到金属上，则金属原子会产生运动，从而形成点阵缺陷。被中子撞击出去的金属原子变成点阵间原子，金属原子此前所在的位置变成原子空洞。这其中，如果多个原子空洞聚集在一起，则会形成“空隙（Void）”（图7）1）。这种空隙会导致金属的体积增加形成包覆管膨胀，这就是被称为炉料膨胀的现象。原子反应堆由很细的包覆管汇集而成，冷却材料在包覆管间流动。如果发生炉料膨胀，就会阻碍冷却材料的流动，从而造成温度上升等恶劣影响。

抑制炉料膨胀现象，一般采用利用微细析出物等使出现的原子空洞消失，借此预防空隙发生的手段等。不过在目前的情况下，即便采用这种方法，在TWR的条件下具有60～100年耐久性的材料也不存在。作为表示照射造成的损伤量的值，预计TWR要求必需达到400～500dpa（Displacement Per Atom），但目前的材料才刚刚超过100dpa。

　　记得看过一篇科普文章，在宇宙中条件合适的情况下，绝大多数元素都能裂变或聚变，到最后的结果是变成铁。

老美试验了

还没发电呢，加速器就烧糊了

高能强流（几十mA）的加速器！难！

大学里的实验室，MeV的加速器，流强一般只有nA量级

不过获得质子也挺难的。一般性的离子流可能还容易些，但是可能又难以加速？

德国不是做出了衰变电池吗？

把贫化铀做成棒子，在一头放极少的中子源，由这头慢慢烧下去。

如果是这样，防止膨胀堵塞可以预先改变形状，不要做成圆柱棒子状。可以做成空心圆柱或圆环，或者一头大一头小，或者像弹簧或蚊子香一样的螺旋形。。。总之是也许能找到种合适的立体形状让膨胀后仍然有空余的液体通道

就可以得到高速的中子。

在严苛条件下抑制炉料膨胀的材料开发为首，长期运转的经验等TWR面临的技术难题，都有待今后解决。但实现TWR的雏形已经出现。

　　这就是与TerraPower有合作关系的东芝正在开发的、名为“4S（Super-safe，Small And Simple）”的小型反应堆（图8）。虽然其燃料更换频度为30年，只有TWR的一半以下，但比起更换频度仅数年左右的现有轻水反应堆要长得多。而且，由于“采用目前数据完备的材料进行设计”（东芝电力系统公司原子能业务部技术总监尾崎章），因此可行性较高。包覆管方面，计划采用公认炉料膨胀特性优异的铁素体钢“HT9”。

　　东芝已于2007年10月在美国提出了4S预备审查的申请，在此之前已在4次公开会议上进行了说明。东芝预计2014～2015年前后4S的正式审查会开始，在接到正式审查的结果后，于本世纪2010年代后期实用化。

　　如果在美国通过审查，该公司将发挥输出功率仅为10M～50MW这一4S的特点，力争安装到岛屿以及小型社区等。东芝称，位于美国阿拉斯加州、人口为1000人左右的加利纳（Galena）村已对导入4S表示出了意愿。

　　4S的特点是，在注入了燃料浓缩铀的原子反应堆四周，设置有反射中子移动反射体。移动反射体只有某一部分达到临界状态。通过缓缓移动该反射体，可使燃烧区域在30年时间内不断移动。

　　东芝已成功开发出了用于使冷却材料Na进行循环的电磁泵实物尺寸试制机，并且表示“技术上没有大的障碍”（东芝的尾崎）（图9）。由于电磁泵比机械泵的可靠性更高，适于长期运转。与这种电磁泵以及4S长期运转相关的技术，也能应用于TWR。

　但是，条件更加严苛的TWR中的炉料膨胀问题，似乎不会仅凭4S技术的扩展马上就得到解决。因此，既然材料的开发十分困难，那就保持燃料不变而更换包覆管，日本东京工业大学的关本另辟蹊径提出了这样一个创意。

　　关本此前自主开发出了与TWR类似的“CANDLE”（Constantaxial Shape Of Neutron Flux，Nuclidedensities And Power Shape Duringlife Of Energy Production）燃烧方式。如果采用包覆管更换方式，便无需等待遥遥无期的材料开发，可及早制造出CANDLE。

　　虽然包覆管的更换要耗时耗力，但“比起在轻水反应堆里继续进行浓缩及再处理，优点要多”（关本）。包覆管更换的难题在于，使燃烧过的燃料与包覆管保持容易分离的状态。在什么条件下容易分离呢，是否应在燃料与包覆管之间置入别的材料，等等，必需加以确认。

　　东芝以及关本等TerraPower的合作伙伴开发出的成果，将会有助于TWR的实现。除此之外，TerraPower称，目前正与俄罗斯、中国以及印度的研究人员进行接触。该公司意图凭借风险企业运转灵活这一点来吸引世界各国的技术，借此开拓实现TWR。

钠的化学性质太活泼了，普通水导热率又太低。记得毛子以前在潜水艇上用过铅铋合金做导热剂，还有工业上有用油做导热剂的。