3．ELSY与欧洲“分离与嬗变”研究
“分离与嬗变”
ELSY即“欧洲铅冷系统”，是欧洲16个核科研和核工业组织联合提议并获准于2006年9月1日开始的“特定目标研究与培训项目”，目的是在FP6框架内“设计”一个有竞争力而安全的、并且完全与Gen-IV锕系元素销毁能力目标一致的临界快堆，三年内提供（有的说2008年）项目成果“工作包”。它属于欧盟可持续、竞争与安全能源战略“欧洲研究领域”（ERA）内“放射性废物管理”方面进一步加强“分离与嬗变”（P&T）的研究项目。
欧盟放射性废物管理方面P&T的技术路线见图8。其中的核心是嬗变。
图 8. 欧盟乏燃料处置技术路线
在欧洲，特别关注放射性废物管理P&T有复杂的社会和现实原因。欧盟目前有25个国家，各国的核能基础和工业状况不同，对核能的认知和政策差别很大。近年来虽然因对环境和能源安全的担心，情况有些改变，但对核安全、核扩散、核废物以及核电的经济竞争力的认识还没有根本的变化。在西方、特别是在欧盟范围内，公众可接受的放射性废物处置选择是进入核世纪的巨大障碍。核能的未来及其被公众所接受，尤其强烈地取决于废物安全处置和最终处置场的解决方案。
因此，欧盟特别强调乏燃料中高放核废物，即MA、钚、长寿命放射性裂变产物的 P&T,减少最终处置的负担是重大优先的课题。在欧洲，技术上实现嬗变的任何步骤，对公众接受核裂变发电都有重要的影响，可导致欧洲的核复苏，进而减少欧洲对能源进口的依赖性。为此，欧洲原子能共同体观点一致、目标明确、不惜代价，积极投入。欧盟有强大的核科研实力，而且在切尔诺贝利事故后和俄罗斯与乌克兰有长期、密切的核安全科研合作项目（分别为ISTC和STCU），在核能的科研和发展方面有丰硕的成果。
具体执行这个路线的R&D活动见图9。
图 9. 欧盟的分离和嬗变战略流程（FZK）
关键路径是“嬗变”。欧盟嬗变的总体目标是验证加速器驱动系统(ADS)嬗变技术的可行性，并且开发一个功率高达几百MWt的欧洲工业嬗变装置（EFIT），进行整个系统的经济评估:
－ EFIT将用无铀、含MA的燃料装载；
－ EFIT将发电；
－ EFIT将用纯铅冷却(还将研究气冷后备方案)。
短期内将安排一个用LBE冷却的小型、代表性装置(XT-ADS)的更详细的设计，检验其综合技术可行性。
ADS战略
“嬗变”并不是新鲜的核科学名词，它几乎和“衰变”、“裂变”同时出现，而且最初的方向正好相反，即一种核素受到某种基本粒子的轰击，生成另一种新的稳定的核素。其实，凡临界的反应堆内都有某种“嬗变”。轻水堆燃料内U-238吸收中子，经过一系列连续衰变成为Pu-239、Pu-240、Np、Am、Cm等，就是一种“嬗变”。
但是，现代核科学家追求的“嬗变”，是使长寿期、强放射性的超铀元素和裂变产物，即Np、Am、Cm、Cs、Tc、I 等接受高能粒子轰击，成为容易裂变的元素并发生裂变，成为短寿命的裂变产物；或者生成短寿命、很快稳定的同位素，同时利用嬗变沉积在冷却剂系统中的热能发电，目的是减轻核废物最终处置的负担。
使核废物有效“嬗变”的强有力的工具是快堆和高能加速器。但在西欧，社会公众强烈反对发展快堆，嬗变技术上走了加速器驱动系统（ADS）独行的技术路线。1990年代至今经久不衰的ADS（在美国称AAA）研究，就是将核废物中的长寿命裂变产物（Tc-99, I-129, Se-79,）和微量锕系元素（Am, Np, Cm）分别在ADS装置内进行嬗变，构成了风靡一时新的核科学研究活动。
世界各国，特别是西欧利用ADS嬗变核废物的科研活动进行多年，从基础知识、核材料数据到试验装置和设备制造，取得了巨大的成就。其中，2006年8月在瑞士的保罗·斯凯尔研究所（PSI）进行的兆瓦级中间实验（Megapie）的成功是原型ADS实施的重要的里程碑。这是个液铅做靶件和冷却剂的次临界系统，在4个月的运行期间，800kW的质子束在靶内沉积580kW的热量由循环的液态LBE可靠地排出，产生的散裂中子比固态靶件高一倍，在纵深27cm的范围内，通量高达1017中子/秒，平均每个质子产生～11个中子。不仅表明兆瓦级液铅散裂靶件运行高度可靠，而且证实产生的Po-210仍在许可的范围之内(见图10)。
图 10. Megapie 实验装置(Ansaldo 设计)
但是，ADS愈是向着适用、规模和工业方向发展，从世界第一个兆瓦级的Megapie到开发中的X-ADS和最终的EFIT，越趋同于先进的临界快堆系统，差别仅仅在于堆芯Keff～0.75-0.97，标志是用加速器取代临界快堆的控制保护系统（见图11,12）。
图 11. 欧盟FP5中LBE冷却的80 MW
XADS(Ansaldo 设计)
图 12. “可拆卸”的欧洲工业嬗变设施（EFIT）（Ansaldo设计）
2001年制定的欧洲开发ADS销毁核废物路线图，计划在12年内建成实验性ADS（XADS）并在2020年前后建成基准的欧洲ADS－EFIT[11]。但是，第一个兆瓦级的国际合作实验“Megapie”就花费了6年多的时间（2000-2006）。原来认为ADS很简单，有六年就行；现在看来，建造和运行一个小型实验性的ADS还要5-10年，因此开发和建造全范围的示范设施要到2030年中期。部署工业规模的ADS，上规模地销毁长寿命裂变产物和微量锕系元素(每年上百公斤)时间表不可能在2050年前实现[7]。而且它的建造成本很高，经济上不可能有什么生命力。
采用P&T的限制因素是还没有设施能够生产嬗变燃料的原材料。需要先部署一个先进的后处理中试厂生产几公斤的MA。
在欧洲广泛开发ADS技术的过程中，铅技术有全面的发展。受聚变堆冷却剂研究的启发，多年ADS应用研究证实铅和铅合金（LBE）是非常适宜的靶件和冷却剂选择。目前世界大多数ADS系统（包括美国、日本和韩国），液铅或LBE是靶件和冷却剂的首选，氦和钠是备用方案。
原标题：ELSY－欧洲铅冷系统（连载六） | 
