2月26日，廣東惠州，國家重大科技基礎設施——加速器驅動嬗變研究裝置（CiADS）建設現場，中國科學院近代物理研究所副所長何源和團隊正緊鑼密鼓地安裝強流質子超導直線加速器，全力保障加速器驅動次臨界裝置（ADS）研發按節點推進。這是一條新一代核能技術路徑，旨在解決核能安全、綠色、千年供給問題。

　原創技術 破解核能發展瓶頸

　　何源所說的強流質子超導直線加速器，是ADS的核心，也是破解當前核能發展瓶頸的關鍵。

　　“ADS利用加速器提供的高能強流質子束轟擊重原子核產生的高通量廣譜散裂中子，驅動次臨界反應堆運行。”何源介紹，“這些中子一方面維持反應堆持續發電并增殖新燃料，另一方面將核廢料中長壽命、高放射性的核素‘嬗變’為短壽命、低放射性或穩定的核素，實現核廢料的轉化與資源化。這是國際公認的核燃料增殖與核廢料處理的理想途徑。”然而，由于技術難度極高，全球范圍內尚未有ADS裝置建成。

　　2011年，中國科學院近代物理研究所原創性地提出了“加速器驅動先進核能系統”。十年磨一劍，2021年，他們成功研制出ADS超導直線加速器樣機（設計能量20兆電子伏特），并在國際上首次實現10毫安連續波質子束加速和百千瓦、百小時穩定運行。這也是自20世紀80年代現代ADS概念提出以來，超導直線加速器流強首次達到可工業化應用的指標。同年，CiADS在惠州開工建設。

　　“現在是強流質子超導直線加速器安裝的關鍵期。當技術難題逐一攻克后，絕對嚴苛的質量控制成為工程成敗的生命線。”何源說，“我們拒絕‘經驗主義’，堅持嚴控每一步流程。任何未達標的組件一旦安裝進裝置中，便再無機會補救。因此，上百道工序，均須在源頭杜絕任何出錯。”

　　精密裝配 匠心打造大國重器

　　何源帶著科技日報記者乘坐電梯深入地下13米，抵達加速器隧道。在這里，全球首臺兆瓦級加速器驅動次臨界裝置正從藍圖變為現實。

　　看似樸實無華的各種“管道”和精密部件，其中大有乾坤。“加速器每秒鐘可將超過3億億個質子加速至光速的0.8倍，轟擊液態鉛鉍合金，產生出海量中子，進而把鈾-238轉變成新的核燃料钚-239，變‘廢’為寶。”何源說，“在這里，我們要安裝5種類型的超導加速單元，目前已完成其中的兩種。今年要在6個月內完成全部32臺超導加速單元的總裝任務，將面臨最高8臺并行建造的極端挑戰。”

　　離開加速器隧道，記者來到潔凈車間，身穿潔凈服的科研人員正進行極致潔凈的精密裝配。超導加速腔和超導磁鐵在安裝之前，需經歷多道工序，表面清潔度達到“純凈”標準：化學刻蝕、電化學拋光、超聲清洗、100個大氣壓的超純水沖洗，最后在比ICU（重癥監護室）還要潔凈百倍、千倍的超凈間進行裝配。

　　“即便這樣，為防止氣流擾動卷起微塵，安裝人員的操作速度得像電影里的慢動作，還得用高純氮氣吹掃每一個零部件。”何源笑著說，“我們沒有驚心動魄的大場面，就是跟‘灰塵’這種小事死磕，把涉及物理過程的每一個工程細節都摸透，只有這樣，才能‘于無聲處聽驚雷’。”

　　預計到2027年，CiADS將建成全球首個兆瓦級加速器驅動次臨界裝置，使我國率先全面掌握加速器驅動次臨界系統涉及的關鍵技術及系統集成和運行經驗。在滿足國家重大戰略需求的同時，該大科學裝置也強力帶動了當地產業發展。它吸引了多家粵企參與超導腔、精密磁鐵、電子學設備、核能裝備的制造，形成了本地供應鏈，為粵港澳大灣區打造國際一流的核能產業高地提供了核心支撐。

　　何源自信地說，裝置可將鈾燃料的利用率提高百倍，并將核廢料的壽命縮短至千分之一以下，有望使核能成為綠色、安全、穩定的千年能源，支撐未來人類社會對能源日益增長的需求。

來源：科技日報 3.07