新华网北京6月9日电(王莹)如何更加高效的利用低阶煤?在未来的能源供应里,如何产生清洁、高效、安全、可靠的核裂变能?这些问题在8日召开的中国科学院新闻发布会上得到回应。记者了解到,在中科院的38项战略性先导科技专项中,13项A类先导专项共产出了一批有显示度的阶段性重大成果。
ADANES系统让乏燃料处理更安全高效
核燃料的利用效率和乏燃料的安全处理处置问题,是国际核能界面临的共同挑战。加速器驱动次临界系统(ADS, Accelerator Driven Subcritical system)被国际公认为最有前景的乏燃料安全处理的技术途径。
发布会上,中科院近代物理研究所副所长徐瑚珊介绍说,2011年中科院启动了战略性先导科技专项(A类)——“未来先进核裂变能-ADS嬗变系统”。经过6年多的攻关,专项从零开始,突破ADS强流超导质子直线加速器、高功率散裂靶、次临界反应堆等关键核心技术并部分引领国际发展。同时,随着专项工作不断深入开展,对核裂变能可持续发展进行了再思考。在认识到传统的ADS方案在经济性上缺乏竞争力且技术挑战巨大之后,原创地提出了“加速器驱动先进核能系统ADANES(Accelerator Driven Advanced Nuclear Energy System)”全新概念,并已通过大规模并行计算模拟研究证明了其原理上的可行性,完成了一系列实验室模拟原理验证实验并取得了突破性进展。
目前,团队已成功研制出国际上第一台ADS超导质子直线加速器前端示范样机,能量突破25MeV(兆电子伏),成为国际同行开展合作的研究平台;原创性地提出颗粒流散裂靶概念,并完成分项关键技术验证,建成颗粒流靶原理样机(调试中),引致国际跟踪研究;原创提出了全新的加速器驱动先进核能系统(ADANES),为探索更高效、更安全的核燃料循环体系奠定了基础,有望使核裂变能成为近万年可持续、安全、清洁的战略能源;次临界堆装置关键技术研究取得重大突破。
据悉,这一系列重大成果在国内外交流、中科院组织的国际评估、中期检查、绩效评估中均得到专家的高度认可。
热解是低阶煤清洁高效梯级利用的龙头技术
在世界能源结构中,煤炭一直处于重要地位。在我国,煤炭在能源结构中占比近70%居主导地位。然而,记者在发布会上了解到,占我国已探明煤炭储量(10200亿吨)55%以上的低阶煤(褐煤/次烟煤)煤化程度却偏低,“由于低阶煤水含量高,直接燃烧或气化效率低、且现有技术无法充分利用其资源价值,导致了煤炭资源的巨大浪费。”中国科学院山西煤炭化学研究所所长王建国指出。
在这一背景下,中科院2012年2月启动战略性先导科技专项“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”,依据低阶煤的组成与结构特征,提出低阶煤清洁高效梯级利用的整体解决方案,形成“热解-油气提质-半焦燃烧-发电”、“热解-气化-费托合成-油品共处理” 和“热解-气化-合成”三条技术路线,目标是经过5-10年的努力,突破十项以上关键示范技术,形成适合我国资源特征的高能效、低污染、低排放和高值化的低阶煤综合利用技术体系,使系统能效提高5–8个百分点,硫、硝和重金属等污染物排放显著降低,CO2减排,推动我国煤电和煤化工行业的技术进步。
经过近5年的努力,王建国指出,在低温热解方面通过独创的固体物料加热、物料循环控制、热解炉排焦等手段,目前已成功控制了固体热载体燃烧床和热解床的能量和物料交换,实现了双床的有机耦合。2015年11月,240吨/天固体热载体煤低温热解中试装置实现满负荷稳定运行,这是国内首次实现10万吨/年规模的循环流化床粉煤热解装置满负荷运行,为后续热解半焦的燃烧和气化目标的实现奠定了坚实基础。
此外,记者了解到,在干细胞、空间科学、碳收支、分子育种和中微子专项;核能、信息、药物和海洋专项;纳米、南海环境变化、智能导钻等专项方面,也取得了重要成果。如“干细胞与再生医学研究专项”的子宫内膜再生临床研究有14名婴儿相继诞生,脊髓损伤修复已开展61例临床研究;“空间科学专项”已成功发射暗物质卫星、实践十号卫星和量子卫星;“应对气候变化的碳收支认证及相关问题专项”支撑国家温室气体排放清单编制。