幾個月前的日核危機引發了全世界範圍的“核恐慌”，各國紛紛叫停預備開工的核電項目，網民更是以網為媒介展開了一場關於安全性核能是否存在的大討論。2011年10月21日，中國迄今最大國家重大科技基礎項目設施——中國散裂中子源（CNSN）項目花落東莞，仿佛給中國民眾的“核恐慌”，注入了一針強心劑，安全性核能確實存在。建成後，中國散裂中子源項目將與正在運行的美國、日本、英國散裂中子源一起，構成世界四大脈衝式散裂中子源。
何謂散裂中子源
散裂中子源是一種新的核科技。它是用來自大型加速器的高能質子轟擊重金屬靶，重金屬原子核在高能質子的轟擊下發生散裂，釋放出中子，並形成非常強的中子束流的技術。散裂用一個比較形象的例子說明就是，將一個壘球用力投到裝滿球的筐中，有一些球會立刻蹦出來，而更多的球則會彈跳並翻出筐外的過程。“cq9电子平台知道X射線能夠‘拍攝’人的醫學影像，而在材料科學、生命科學等領域，科學家們更希望有一種高亮度的‘中子源’，能夠像X射線一樣拍攝到材料的微觀結構。散裂中子源就是一個利用中子來探索微觀世界的工具”中國科學院高能物理研究所所長、散裂中子源工程經理陳和生院士介紹說，它就像一台超級顯微鏡。
“首先要聲明的是，核科技不等於一定就有核輻射。散裂中子源就是一部巨大的加速器，和核電站的原理完全不同。”可能考慮到目前國內“核恐慌”的現狀，中國科學院高能物理研究所散裂中子源辦公室主任陳延偉在介紹強調，核電站是通過可控的一連串原子裂變反應，散發的熱量使得水汽化，推動汽輪進行發電；而散裂中子源就是將一顆負氫離子加速，最後撞擊在金屬靶上獲得中子，科學家用中子進行科學實驗的過程。後者的輻射主要產生在負氫離子源部分，而且隻要一關電源輻射就消失。
目前，世界上正在運行的三大散裂中子源包括英國盧瑟福實驗室散裂中子源、美國橡樹嶺國家實驗室散裂中子源和日本原子能研究機構散裂中子源。英國散裂中子源已成功運行超過25年，獲得大量成果。目前正將質子加速器束流功率從160千瓦提高到240千瓦，其第二靶站也已於2009年建成運行，有27台譜儀對用戶開放，每年用戶逾2000人，並與Diamond光源共同構成高科技園區的核心。日本散裂中子源造價17億美元，其中一台3000兆電子伏特的快循環同步加速器將提供設計束流功率為1兆瓦的質子束流用於驅動散裂中子源，2008年5月產生中子，目前10台譜儀對用戶開放，6台正建，6台正在設計。其用戶增長極為迅速，正在醞釀建設新的2兆瓦的散裂中子源。美國散裂中子源造價14億美元，設計束流功率1.4兆瓦，目前穩定運行在900千瓦，是世界最亮的脈衝中子源，2006年產生中子，其18台譜儀對用戶開放，5台在建，3台正在建議中，還依托散裂中子源建立納米材料科學中心。
散裂中子源讓各國不計成本的追捧，很重要的原因在於它應用很廣泛。一方麵可以用於探索物質微觀結構，例如研究DNA、蛋白質、飛機材料、結晶材料、聚合物等結構，將幫助揭開大千世界的神秘麵紗；另一方麵它也可用高能質子撞擊重金屬靶，產生極為短暫的高強度的中子脈衝，為眾多學科前沿領域的研究提供一種最先進、不可替代的研究工具。陳和生院士介紹說，散裂中子源的建設將為我國在物理、化學、生命科學、材料科學、納米科學、醫藥、國防科研和新型核能開發等學科前沿領域的基礎研究和高新技術開發提供一個強大的科學研究平台。
鈾招損，釷受益
為解決人類未來的能源需求，人類研究應用鈾和鈈的核電技術已經有六七十年了，雖然核電相對於煤電有其不可替代的優點，但是安全性和核廢料的處置兩大問題一直引起廣泛關注。釷具有存量豐富、無放射性、易處理等優點，且作為核燃料，拿它來發電，既安全又綠色，是鈾和鈈最理想的替代品，當然不可避免的成為核能開發的新寵兒。
翻開核能利用的研究發展史，cq9电子平台注意到科學家早在上世紀50至70年代就研究過釷元素。如何點“釷”成金，目前大體有三種思路：思路之一是改造現有核電站使用鈾釷混合燃料。要想“釷基反應堆”中的釷-232持續不斷地轉變為鈾-233，關鍵是要提供足夠強的中子源來輻照它。現在正在運行的核電站的“鈾基反應堆”就是強大的中子源。如果將釷嵌入低濃縮鈾的核反應堆中，隻要設計得當，就可以改造成為鈾釷混合的核反應堆，高的中子通量不但夠維持鏈式反應的需要，而且還有足夠多的中子讓釷-232持續生成新的鈾-233，實現可裂變物質在堆內的不斷增殖。思路之二是設計“新型釷基熔鹽增殖堆”。該方法利用液態氟化釷為主要燃料建造“釷基熔鹽核反應堆”，這種堆隻需在常規的大氣壓狀態下就可以運行，因此對主回路裏的泵和管道的機械性能要求就低得多，使得運行安全有了保障。為了進一步保障安全運行，堆芯下方還設計了一個“易熔塞”。反應堆過熱時，這個小塞子會熔化，熔鹽就排入一個容器。裂變物質離開了堆芯，核反應就不會達到臨界，鏈式反應就自動停止了，非常安全。思路之三就是用加速器製造中子流注入釷堆。具體做法是使用一台高能帶電粒子加速器將帶電粒子(質子)加速到足夠高的能量，讓它轟擊一塊鉛靶，便會釋放出中子，這些中子被注入“釷堆”撞擊堆芯的釷核，就誕生鈾-233從而開始裂變的鏈式反應。
強流質子加速器能點“釷”成金
在三種思路中，第一種在原有核電站基礎上能夠提供足夠多的中子讓釷-232持續生成新的鈾-233，實現可裂變物質在堆內的不斷增殖，但核汙染及安全性依舊待考證；第二種核安全性能夠得到解決，但是製造這種堆還有很多技術問題需要解決。例如，在大功率狀態下發電運行，所有用於主回路的部件、管道的材料能否在承受高溫的同時耐腐蝕、耐輻照等；可以看出前兩種思路在安全清潔性與技術成熟方麵都隻能二取其一，那麽究竟有沒有能夠同時解決目前“核恐慌”者們心裏擔心的安全、清潔等問題的思路呢？顯然，第三種能。
美國能源部費米國家加速器實驗室的物理學家拉傑德蘭·拉哈解釋說，想要減少核廢物的產生，科學家隻要利用高強度的質子加速器得到高速運行的中子就行。因為高速中子能將核廢料——釷-232及鈾-238轉化成核燃料。它得益於“加速器驅動次臨界係統”(ADS)的設計。在這種設計中，ADS係統能夠利用加速器加速的高能質子與重靶核發生散裂反應，用散裂產生的大量中子作為中子源與釷等核燃料發生核裂變，將核裂變產生的熱量轉化為能量，利用多餘的中子增值核材料的嬗變核廢物。堆芯裏已經沒有鈾或鈈的參與，這意味著核能的生產更加清潔安全了。常見的核反應堆在“臨界狀態”時鏈式反應可持續進行，不需人工幹預。但問題是一旦失控就會出現嚴重事故。前蘇聯烏克蘭切爾諾貝利核電站一個反應堆就是因為在很低功率狀態下運行不穩定，超臨界失控導致爆炸。現在的ADS係統則不同，當切斷質子束那一刻，釷堆內立即沒有中子注入，就不能產生足夠的裂變物質，無法維持臨界狀態，於是鏈式反應迅即自動停止。所以，這種驅動方法是非常好的安全手段，根本不必擔心堆芯熔毀。
雖然ADS能夠點“釷”成金，並且安全清潔，但現階段的中國依舊存在一個問題：若用現有的技術製造大能力的質子，需要很龐大的質子加速器，這樣的話，製造費用將異常的昂貴。因為它需要的能量強度比目前最先進的質子加速器還要高出10倍。
如今，散裂中子源項目的開展，正好解了中國核能開發的燃眉之急。該項目主要建設1台束流動能為80兆電子伏特的負氫離子直線加速器、1台束流動能為1600兆電子伏特的快循環質子同步加速器、2條束流輸運線、1個靶站、3台譜儀及相應配套設施和土建工程。建成後將成為發展中國家的第一台散裂中子源，也將為中國清潔安全核能的後續開發提供了條件。另外，中國科學院基礎科學局局長張傑院士介紹，散裂中子源是世界中子源的主流發展方向，與核反應堆中子源相比具有高脈衝通量、產生豐富的高能短波中子、低本底、不使用核燃料、隻產生極少量活化產物等許多獨特性能。
幾十年來，科學家一直夢想著將釷製成生產核能的可替代燃料。散裂中子源項目在中國的落戶，讓中國科學家離這一夢想又進了一步。
