加速器驱动先进核能系统(ADANES)是中国科学院原创性提出的集乏燃料嬗变、核燃料增殖以及核能发电于一体的先进核燃料闭式循环技术方案，本书重点介绍加速器驱动次临界系统(ADS)、ADANES的基本原理、主要技术及相关研究成果。全书分为八章，主要包括核能发展现状，核燃料循环系统，ADS与ADANES概念，ADANES燃烧器系统，ADANES乏燃料再生系统，ADANES相关的新概念、新方法、新技术，以及碳中和目标下的先进电力系统。

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国科学院战略性先导科技专项"未来先进核裂变能-ADS嬗变系统"的项目"重金属散裂靶"的负责人

目录
丛书序
前言
第1章 核能概述 1
1.1 核能发展现状 1
1.1.1 核能发电 1
1.1.2 核能综合利用 7
1.1.3 核聚变能 9
1.2 核能发展机遇与挑战 11
1.2.1 “双碳”目标 11
1.2.2 铀资源承载力 12
1.2.3 环境友好性 13
1.2.4 社会接受度 13
1.3 核裂变能发展趋势 14
1.3.1 提升铀资源利用率 14
1.3.2 乏燃料后处理 15
1.3.3 扩大核能综合利用 15
1.4 本章小结 17
参考文献 17
第2章 核燃料循环系统介绍 19
2.1 核电系统的发展 19
2.1.1 第一代反应堆 19
2.1.2 第二代反应堆 20
2.1.3 第三代反应堆 22
2.2 发展中的堆型介绍 23
2.2.1 钠冷快堆 24
2.2.2 铅基快堆 27
2.2.3 超临界水堆 30
2.2.4 高温气冷堆 33
2.2.5 熔盐堆 36
2.2.6 气冷快堆 39
2.2.7 行波堆 41
2.2.8 加速器驱动次临界堆 44
2.2.9 聚变-裂变混合堆 47
2.3 乏燃料后处理系统的进展 51
2.3.1 一次通过循环方案 51
2.3.2 铀钚复用方案 51
2.3.3 分离-嬗变技术 53
2.3.4 部分裂变产物排除方案 54
2.4 未来核燃料循环系统发展趋势 54
2.5 本章小结 55
参考文献 55
第3章 加速器驱动系统的发展 57
3.1 ADS概念 57
3.1.1 ADS概念的提出 57
3.1.2 ADS概念的发展历史 59
3.2 ADS物理特性 59
3.2.1 散裂靶物理特性 60
3.2.2 次临界堆芯物理特性 62
3.3 ADS装置和进展 64
3.3.1 国外ADS进展 64
3.3.2 我国ADS进展 78
3.3.3 零功率装置 80
3.3.4 实验测试装置 82
3.4 本章小结 83
参考文献 83
第4章 加速器驱动先进核能系统概述 85
4.1 ADANES概念 85
4.1.1 ADANES概念的提出 85
4.1.2 ADANES概念设计目标 87
4.1.3 未来的核能绿洲场景 88
4.2 ADANES组成与特点 89
4.2.1 ADANES的组成 89
4.2.2 ADANES燃烧器特点 90
4.2.3 ADANES燃烧器系统运行模式 91
4.2.4 乏燃料再生循环利用的特点 92
4.3 ADANES燃烧器 93
4.3.1 超导直线加速器 93
4.3.2 散裂靶 95
4.3.3 反应堆 97
4.3.4 堆芯关键材料 100
4.3.5 燃料循环模拟算法开发 101
4.4 乏燃料再生利用 104
4.4.1 乏燃料预处理 105
4.4.2 高温氧化粉化与挥发 106
4.4.3 稀土元素分离 108
4.4.4 再生燃料制备 111
4.4.5 元件组装测试 112
4.5 ADANES发展路线图 112
4.6 本章小结 114
参考文献 114
第5章 ADANES燃烧器系统 117
5.1 超导直线加速器 117
5.1.1 工作原理与组成 120
5.1.2 物理设计 122
5.1.3 关键硬件系统介绍 132
5.1.4 研发进展 144
5.2 高功率散裂靶 153
5.2.1 工作原理与组成 154
5.2.2 颗粒靶 162
5.2.3 铅铋靶 175
5.2.4 研发进展 180
5.3 ADANES反应堆 182
5.3.1 ADANES系统模拟设计算法 183
5.3.2 ADANES设计目标 189
5.3.3 堆芯中子物理研究 191
5.3.4 核燃料循环中子学研究 202
5.3.5 瞬态计算分析 206
5.3.6 系统特性分析 211
5.4 CiADS系统介绍 213
参考文献 216
第6章 ADANES乏燃料再生利用 218
6.1 整体介绍 218
6.1.1 整体流程介绍 218
6.1.2 特点与优势 220
6.2 乏燃料后处理 222
6.2.1 高温蒸发处理 222
6.2.2 无水物理处理 248
6.2.3 精细化学分离 259
6.3 燃料制备 271
6.3.1 引言 271
6.3.2 燃料芯块制备 283
6.4 乏燃料处理前端与后端 301
6.4.1 乏燃料预处理 301
6.4.2 元件组装 302
6.4.3 整体测试 302
6.5 本章小结 303
参考文献 303
第7章 ADANES新概念、新方法、新技术 308
7.1 中子源材料 308
7.1.1 金属铍的性质及其应用 308
7.1.2 新型铍化物的研究 312
7.1.3 铍颗粒制备工艺 314
7.1.4 小结 318
7.2 中子屏蔽材料 319
7.2.1 中子屏蔽原理 320
7.2.2 稀土中子屏蔽材料 321
7.2.3 含硼中子屏蔽材料 323
7.2.4 新型含硼中子屏蔽材料 327
7.3 燃料包壳材料 328
7.3.1 连续碳化硅(SiC)纤维 329
7.3.2 纤维/基体界面相 332
7.3.3 复合材料制备工艺 333
7.3.4 腐蚀行为及表面涂层 335
7.3.5 核用连接技术 338
7.3.6 小结 340
7.4 新型冷却材料 341
7.4.1 颗粒材料 341
7.4.2 热工设计和实验 342
7.4.3 小结 347
7.5 堆芯构件 347
7.6 超算与人工智能 349
7.6.1 超算硬件简介 349
7.6.2 超算软件算法简介 351
7.6.3 人工智能在科学中的应用简介 355
7.7 乏燃料处理趋势 359
参考文献 359
第8章 碳中和目标下的先进电力系统 372
8.1 先进电力系统概述 372
8.1.1 先进电力系统概念 372
8.1.2 先进电力系统目标 372
8.1.3 各电力类型的特性 373
8.2 基于ADANES的先进电力系统解决方案 388
8.2.1 研究思路 388
8.2.2 电力负荷特征 389
8.2.3 电力供给情况 391
8.2.4 能源发电结构构建 395
8.2.5 情景分析 395
8.3 本章小结 403
参考文献 403