20世紀(jì)80年代末，歐洲核子研究中心(CERN)總干事卡洛·魯比亞組建了一個(gè)特別工作組，旨在設(shè)計(jì)一種利用放射性材料發(fā)電的新方法。這種方法需要避免產(chǎn)生可用于制造核彈的產(chǎn)品，并盡可能減少或消除長(zhǎng)期核廢料，同時(shí)保持成本效益以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

這種技術(shù)被稱(chēng)為加速器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(ADS)，它通過(guò)粒子加速器驅(qū)動(dòng)核反應(yīng)，將放射性物質(zhì)嬗變?yōu)榇蟛糠侄栊缘膹U物。與傳統(tǒng)核反應(yīng)堆不同，ADS內(nèi)部從未接近臨界質(zhì)量，從而降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

反應(yīng)堆設(shè)計(jì)為一個(gè)容納約7000噸熔融鉛的大容器，放射性物質(zhì)如釷、未濃縮鈾或核廢料溶解其中。介質(zhì)不限于鉛，其他液態(tài)重金屬如汞也可使用。粒子加速器將質(zhì)子加速至高速度，撞擊原子產(chǎn)生中子，這些中子引發(fā)放射性原子分裂并釋放能量。

在加速器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，放射性原子如鍶-90會(huì)衰變?yōu)榉€(wěn)定物質(zhì)。據(jù)項(xiàng)目參與者史蒂夫介紹，ADS衰變的大部分材料最終成為非放射性的鉛-207。廢物儲(chǔ)存約300年后，其放射性水平可與煤灰相當(dāng)，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)核廢料需看守?cái)?shù)萬(wàn)年的要求。

基于佛蒙特?fù)P基核電站的粗略計(jì)算顯示，傳統(tǒng)核電站僅消耗2%到3%的燃料，剩余97%到98%的未使用燃料可被ADS利用。該核電站的乏燃料可能為ADS提供超過(guò)500年的電力，產(chǎn)生與原始電站相當(dāng)?shù)墓β省?/p>

史蒂夫指出，加速器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的建設(shè)面臨挑戰(zhàn)，主要是需要更先進(jìn)的粒子加速器。圓形或直列式加速器雖可行，但成本和技術(shù)要求較高。然而，近期進(jìn)展顯示，美國(guó)能源部杰斐遜實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家已開(kāi)發(fā)出專(zhuān)門(mén)用于ADS的粒子加速器，并正在測(cè)試鈮錫腔以提高效率。

加速器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為核廢料處理提供了新思路，通過(guò)嬗變減少長(zhǎng)期放射性廢物，同時(shí)利用現(xiàn)有核廢料發(fā)電。盡管傳統(tǒng)核電仍產(chǎn)生廢料，但ADS技術(shù)有望推動(dòng)核能領(lǐng)域向更可持續(xù)的方向發(fā)展。