如何評價中國核工業集團公司微博啟明星2號首次臨界，「太過先進無法展示」？

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謝邀

首先，說明，這不是核聚變。

這條微博說的是下面這個事

12月23日10點17分，我國首座鉛基核反應堆零功率裝置「啟明星Ⅱ號」首次實現臨界。該裝置是在中國科學院戰略性先導科技專項「未來先進核裂變能」（ADS）專項的支持下，由中國原子能科學研究院（以下簡稱「原子能院」）和中科院近代物理研究所（以下簡稱「近代物理所」）歷時四年聯合研製成功。這是ADS先導專項研究的又一個重大階段進展，也是我國在鉛基重金屬冷卻快中子反應堆的創新研發方面取得的關鍵技術突破，標誌著我國在核反應堆新一代零功率裝置研發領域達到國際先進水平。中科院、原子能院相關專家和技術人員在現場見證了首次臨界過程。

「啟明星Ⅱ號」是世界首座專門針對ADS系統中子物理特性研究的「雙堆芯」臨界裝置，創新性地採用水堆和鉛堆「雙堆芯」結構，其中鉛基堆芯中子物理特性最接近於ADS工程應用系統。該裝置將為鉛冷和鉛鉍冷卻快堆的研發發揮三大平台作用：準確可靠的測量系統測試平台、設計程序及資料庫的實驗驗證平台和科研及操縱人員教育培訓平台，將為我國ADS系統的研發以及鉛基快中子反應堆的研發奠定重要基礎。

ADS系統可大幅降低核廢料的放射性危害，實現核廢料的最少化處置，同時還能用於發電，提高核資源的利用率，被國際公認為核廢料處理的最有效手段。而我國是世界上第一個開展ADS嬗變系統大工程項目研製的國家，這一系統對於我國核電發展具有極為重大的意義。

ADS系統有兩個突出的特點：首先是優良的系統安全性。其次是強大的嬗變能力。之前國際上尚未建成 ADS 裝置。歐盟各國、美、日、俄等核能科技發達國家均制定了 ADS 中長期發展路線圖，正處在從關鍵技術攻關逐步轉入建設集成系統的ADS 原理研究裝置階段。

談一談自己所了解的。

按照第四代國際論壇（The Generation IV International Forum ）的分類，第四代核電技術主要分為熱中子、快中子反應堆兩大類，其中每大類又包含三個堆型。圖一概略了六種主流堆型的基本設計概念。實際上ADS系統是第四代反應堆系統的一種堆型——鉛冷快堆系統（LFR）。

圖1. GIF框架下六種四代堆系統基本設計概念

我們需要了解LFR或者說ADS系統的優勢。當我們的能源需求得到一定程度的滿足後，我們的能源獲取途徑也日趨多樣，so,大家對獲取能源給自然生態帶來的負效應越來越關注。談及核能，乏燃料的後處理和燃料利用的最大化是其不可迴避的兩個重要問題。

嬗變：加速器技術與快堆技術路線之爭

既然談及乏燃料處理，那麼就有必要談一談」嬗變「。「嬗變」並不是新鮮的核科學名詞，它幾乎和「衰變」、「裂變」同時出現，即一種核素受到某種基本粒子的轟擊，生成另一種新的穩定的核素。比如輕水堆U238受到中子轟擊，生成一系列衰變產物。但是，現代核科學家追求的「嬗變」，是使長壽期、強放射性的超鈾元素和裂變產物，即Np,Am,Cm等等接受高能粒子轟擊生成穩定無放射性核素，同時利用嬗變熱能發電。目前嬗變工具主要是加速器和快堆，歐盟社會有段時間比較抵制快堆的發展，於是加速器技術（ADS）大行其道。然而隨著ADS的發展，從兆瓦級的實驗裝置Megapie到X-ADS，再到最終設想的EFIT，實際上除了Keff處於次臨界狀態之外(0.75-0.97)，其餘設計已經接近快堆理念。

總結一句，隨著ADS的發展，其設計理念與快堆越來越類似。

表1. 鉛冷快堆與ADS主要設計概念對比

實際上「啟明星二號」是一座零功率裝置，所謂零功率，我們可以理解為一個最小系統實驗裝置。從設計來看融合了鉛冷與水冷兩種冷卻方式，同時也結合國際潮流，將ADS系統與快堆技術在做進一步融合。

水冷的優勢不必說，在水堆的大規模應用下已經充分驗證，但是為什麼要用水冷結合鉛冷，鉛冷的優勢在於:

鉛的沸點達到1745攝氏度，有效降低了堆芯出現空泡風險;
液態鉛慢化能力弱，中子吸收截面小。從而可以實現較低密度的燃料組件布局，燃料組件布局空間的增大降低了冷卻劑水頭損失，這一特性在弱泵送能力或者自然循環階段的冷卻劑載熱循環過程中顯得極為關鍵。
液態鉛與常見燃料包殼材料兼容不反應。
堆芯餘熱排出能力提升，採用鉛冷系統的堆芯餘熱排出能力如圖2所示:

圖2 堆芯餘熱排出能力

最後扯一下為何是中核原子能院（401）和蘭州近代物理所合作，我們知道401在早先就已經成功研製了鈉冷快堆（四代堆型之一，移步圖一查看），但是鈉冷存在先天性的一些劣勢，這些劣勢在日本對應的實驗堆已經發生過事故，因此401做鉛冷系統堆本體研發有優勢。ADS系統第二大組成部分——加速器，則是蘭州近物所的優勢。因此兩個單位合作屬於優勢互補，前景可期。

最後，如果對鉛冷系統感興趣需要深入了解，可移步我的專欄，寫過一篇關於鉛冷的專欄文章供大家查閱。tom zhang - 知乎

才是個零功率裝置就激動成這樣，至於么。人家項目組發成果是要錢的，不是給你們顯擺的。

啟明星Ⅱ計劃搭配的加速器參數在這裡：近代物理所ADS強流質子超導直線加速器樣機研製取得重大進展。

10月30日實現了能量為10.2MeV，流強為10.5mA的脈衝質子束加速；11月27日實現了能量為9.55MeV、流強為2.14mA的連續質子束加速，完成了ADS注入器II的專項目標。
測試過程中多次連續束運行，最大連續質子束流強達到了~2.7mA，質子束能量9.55MeV,目前無失束運行時間長達20分鐘，運行過程中加速器真空、溫度、束流狀態等各項指標穩定，沒有探測到束流損失。

一個實際用於工業示範嬗變核廢物需要的ADS的加速器是什麼水平：

連續流強要求是10mA級，但如果要嬗變LFFP，需要50mA級，束流損失之類的玩意太高端，我不懂啊。

分離嬗變策略，是裂變核能消除現有累積乏燃料長期放射性和對生物圈持久威脅的唯一路線圖。同時也是一個複雜的工業系統，除了加速器驅動的次臨界堆之外，還包括先進的後處理技術用於分離乏燃料中的鈾、鈈、次要錒系廢物、長壽命裂變廢物、高發熱量高放廢物，並將鈾、鈈用於新的核能設施，將次要錒系廢物、長壽命裂變廢物送入ADS或專用快堆嬗變，將高發熱量高放廢物進行長期處置（隔離時間&<1000年）、生物活性較差的長壽命裂變廢物進行地質處置（隔離時間&>1萬年）。

需要後處理大廠，並且開展TRPO等先進分離流程的中型工業規模試驗和放大試驗——然而連壓水堆後處理廠項目的選址都一波三折。清華的TRPO最早完成熱室試驗都是90年代的事情了；現在連個大廠都跳票了N年了。

需要大型快堆，開展快堆結構材料、高燃耗快堆乏燃料後處理和再製造燃料循環的研究（ADS乏燃料燃耗比快堆還高，中子能譜比快堆還硬），需要進行次要錒系元素在快堆中嬗變的初步試驗；探索鉛基合金冷卻劑的熱工特性。但是幾乎全套引進的中國試驗快堆（60MW）1992年立項，2011年臨界。

需要開展處置場所的綜合性研究，但是呢，北山打的鑽孔數量是多少呢——前六期，總共打了19個鑽孔，8個為淺鑽孔，而北山有海南島那麼大的花崗岩區域。

燒錢這種事情，現在還來得及，趕快撥款吧。「未來先進核裂變能— ADS 嬗變系統」還只是個先導專項研究，啥時候變成重大科技專項的再歡呼吧。

感謝自媒體的流行，讓我們這些科研工作者的成果可以得到社會的廣泛關注，這一刻，是全體基礎科研工作者最值得驕傲自豪的時刻。

啟明星二號，全稱鈾棒柵次臨界實驗裝置。由源強10^7的鐦-252源驅動，裝置有兩個小型反應堆組成。一個水慢化（與核電站慢化劑相同）；另一個為鉛慢化。此次臨界的裝置為鉛慢化的堆芯。

ADS，全稱加速器驅動次臨界裝置。為第四代先進核能系統中的一種，同屬於第四代核能系統的還有快堆與高溫氣冷堆。ADS與傳統反應堆最大的區別就是它在次臨界條件下運行，可以保證反應堆的安全性。它的最大功能為嬗變錒系核素與超鈾元素。核電站在運行過程中會不斷產生這些無法進一步利用的核素，ADS扮演的角色就是將這些核素變成可以進一步分離利用的核素。它的嬗變原理為利用加速器產生的高能粒子轟擊核素，發生一系列反應使錒系核素及超鈾元素變成可以利用的核素。

在2005年在中國原子能科學研究院還建成了啟明星一號。那時由於還沒有現在這麼發達的信息渠道，很多人都還不知道。

對於參與過啟明星二號設計調試的所有科研工作者來說，平時可能也沒有人知道我們在做些什麼。就算做成了，現在還是很多人不知道這到底是什麼。但是就是這些默默無聞的科研工作讓中國逐漸走到了如今的大國行列。

「以身許國，敢為人先」--中國原子能科學研究院

大兄弟，啟明星II號是用來研究加速器驅動次臨界系統（ADS）的！這是一個裂變堆好嘛！和可控聚變沒有半毛錢關係。但是這個裝置的首次臨界確實很重要，是國際首例沒錯。中國的ADS研究確實走在世界前列。

至於中國的核聚變研究，也不能說走在世界前列吧。合肥等離子所的托卡馬克裝置也是來源於前蘇聯的一些構想。況且可控核聚變研究太遙遠了，上個世紀就說再有五十年世界第一個聚變堆就能投入運行，然而直到現在離應用還是差了十萬八千里。

簡單說兩句，不對的地方請批評。ADS又叫加速器驅動次臨界系統。為什麼這麼叫呢？因為一般的反應堆都是臨界堆，包括秦山一、二期，大亞灣，秦山三期都是臨界堆，什麼意思呢？就是中子有效增殖係數等於1，即，反應堆消耗的中子等於反應堆產生的中子，產生一個平衡，這樣反應堆就能一直產生熱量，並消耗核燃燒。

如果中子有效增殖係數大於1會怎麼樣呢？中子會越來越多，直至產生爆炸，這就是原子彈了。

如果中子有效增殖係數小於1，那反應堆就會停堆，ADS就是這樣的系統，為了使反應堆能夠繼續運行，利用加速器加速的高能質子與重靶核（如鉛）發生散裂反應，一個質子引起的散裂反應可產生幾十個中子，用散裂產生的中子作為中子源來驅動次臨界系統，這樣反應堆中子就平衡了。

這個反應堆的好處是可以利用乏燃料生產，又可以使高放廢物變成低放廢物。也就是既可以發電，又可以處理乏燃料。目前主要是中科院近代物理所、高能所、上海的幾個和物理相關的所在做吧，像近物所在廣東惠州也圈了一塊地，準備建一個比蘭州更大的加速器，就是用來做這個研究的。可能因為中科院在工程方面差一些吧，反應堆這塊也不是強項，就讓401做反應堆這塊了。

我推薦北大物理學院副教授雷奕安在微信公眾號DeepTech深科技（畢竟寫得很好有乾貨，希望這不算打廣告）：

「太過先進，無法展示」？！核能新技術ADS真的靠譜嗎

這個不是核聚變。

這個是利用核電站的核廢料來做燃料發電的同時降低核廢料的污染，從而降低核廢料處理的難度。

如果實在不懂，可以想像它是核電界的「垃圾焚燒發電」項目。

這個是加速器驅動的（次臨界）反應堆，Accelerator Driven (Sub-critical) System。

ADS目前由高能所和蘭州近代物理所合作建造，可以看看他們的一些網頁：http://www.ihep.cas.cn/kxcb/kpzt/kxr_2013/kpg/201305/t20130515_3840110.html

我是加速器專業的，講講我知道的，不足之處還請指正。

ADS是大型加速器裝置的一個典型應用，類似的應用請見散裂中子源_百度百科

ADS能產生高能質子束。這個GeV能級的質子束非常厲害，能將砸開原子核並分屍。鉛是最好的轟擊對象，砸開後能分到幾十個中子。

這些高能中子是好東西啊，能夠和很多原子核反應。尤其是那些核廢料的禍首：長半衰期核素，這些磨磨唧唧好幾萬年半衰期的放射性核素是最可怕了，就算嚴密封存，過個幾千年後一次地震把它們翻出來怎麼辦？

中子和這些核素反應，降解成短半衰期核素，變廢為寶（例如製作核藥物，工業輻照），大不了幾個月功夫就衰變得乾乾淨淨，永除後患！！

這些中子還可以實現次臨界運行模式，這是一個很重要的概念。一般來說反應堆在運行中，都是自維持的（增值係數約等於1，即反應產生的中子=消耗的中子，反應堆可以不需要外部能量輸入自我驅動；PS：原子彈的增值係數快到2了），就是靠鏈式反應產生中子自己驅動自己運行。這個模式有個缺點：萬一出大事了可能反應堆可能還在自嗨，根本停不下來，嚴重者融化泄露；當然目前的反應堆都有多重嚴密保護措施，但感覺還是有點虛，這些措施都主動的，萬一這些保護措也施壞了怎麼辦？

次臨界運行模式就是：反應堆的增值係數略小於1（產生的中子小於消耗），無法自持，必須再加上外源中子輸入才能維持運行（當然自身的增值也很重要，兩者結合才能維持運行）。這外源輸入個就交給ADS產生的中子了。萬一出事了，ADS停機，反應堆很快就停了（毫秒級）。ADS是靠電以及很多子系統來維持運行了，任何一個故障都會導致停機，這個是被動停機，它停機整個反應堆就停下來了。基本可以認為是絕對安全的。

ADS產生的中子還可以提高反應堆的運行效率，畢竟外來的和尚（中子）會念經，甚至能將U238部分給反應掉，提高效率。

說了這麼多好處，來稍微潑點冷水吧：

這個東西離應用還遠著呢，2016年完成的RFQ建造和出束；現在正在一個部件一個部件逐步突破。目標是1GW的連續質子束：1GW啊，10億瓦，比目前世界最大的加速器LHC還勁爆。我按照LHC和ILC的規格，說一下估價吧：

功率源系統：15~30元/W

超導系統：10~20元/W

加速器束線：10~20元/W+7百萬/1米長度

總造價約為570億人民幣，不包括額外的反應堆以及靶站建造成本。當然核電投資本來就大，這些錢應該是能拿得出來的，也是完全值得的。這些造價其實大部分是各種部件的研製，需要消耗極大的人力。當然LHC的造價來源很複雜，很多東西也不是批量。實際的價格肯定比上述便宜。而且技術是在進步的，上述的單價也是逐年緩慢下降中。

阿爸從小對你說，做大事的時候不要說話。

轉載北大雷奕安副教授的文章：

「太過先進，無法展示」？！核能新技術ADS真的靠譜嗎-搜狐科技

這不是一次科學報道，而是成功的營銷宣傳。科學允許失敗，但國家經不起太多的投資失敗。

本文授權轉自賽先生，特表感謝！

撰文

雷奕安（北大物理學院副教授）

前不久，網路和朋友圈被一條消息刷屏，稱中國在核能應用技術上取得重大突破，並且「太過先進，無法展示」。這項技術叫做加速器驅動次臨界系統（ADS），我以前關注過，利弊略有了解，知道它還很不成熟，離實際應用很遠。剛看到這條消息的第一反應是，又有人搞笑了吧？仔細看過消息和諸多評論之後，感覺非常不舒服，不吐不快。

先簡單介紹一些相關概念：

　　加速器驅動次臨界系統（ADS）

目前說到核能一般是裂變核能。只要有中子，就能誘發裂變（自發裂變的可能性很低）。一般反應堆依靠自己裂變產生的中子臨界運行，依靠控制裂變燃料的濃度，幾何形狀等，保證用掉一個中子正好產生出一個可以再次引起裂變的中子。如果不小心多了一點，中子就會越來越多，導致反應失控，這就是超臨界。一般還利用溫度高低、氣泡多少、控制棒等控制鏈式反應。但一般臨界到超臨界的餘量很小。次臨界系統就是不到臨界狀態運行，一次裂變產生的有效下一代中子數少於1，能夠保證反應堆不超臨界。但這樣，裂變反應無法自持，因此需要一個比較大的中子源提供第一代中子。加速器產生的高能質子打到重的原子核上，能把核內的很多中子打出來。這些中子能量高，誘發裂變能力強。這就是加速器驅動次臨界系統的概念。

ADS的優點是第一是次臨界，第二是中子能量高，比快堆里的中子還快。快堆能做的事情它都能做，而且做得更好，比如燃燒超鈾元素（核廢料中最討厭的那部分），增殖（生產更多核燃料）等。缺點是技術複雜，發電需要的加速器還做不出來，還有一些技術也不知道能不能實現。裡面的反應過程遠比普通的水堆快堆複雜，基本的理論和實驗都還有很多欠缺。

　　啟明星1號、2號

啟明星1號是原子能院研製的，在次臨界條件下，一個測不同核燃料構形下中子倍增率的一個裝置，2005年建成。同類裝置國際上是上世紀四五十年代的重要研究內容，是中子學研究的基礎實驗裝置。

啟明星2號沒有公開技術信息。我推測是像法國/比利時2009年做的那樣，實現了高通量聚變中子源與次臨界堆芯的耦合，但從報道上看不出來。推測的理由是，該裝置是原子能院和近代物理所聯合研製的，原子能院會做堆芯，近代物理所會做加速器。

　　嬗變

嬗變是導致原子核種類發生變化的核反應。

核能應用中，特指將長壽命高放射性核廢料（超鈾元素）裂變掉，變成短壽命放射性元素的反應。

ADS中的高能中子能夠使超鈾元素裂變。因此，嬗變超鈾元素是ADS的主要應用領域之一。

但是實際應用起來並沒有想像的那麼好。一是這種燃燒並不幹凈，只能減少並不能消滅超鈾元素。如果直接在乏燃料中使用的話，甚至不能減少，因為還會同時生成超鈾元素。如果將乏燃料中的超鈾元素提取出來，那麼需要極其昂貴和風險巨大的後處理，還不能完全分離。

那麼ADS究竟前途如何呢？

自上世紀90年代以來，美國的科學家就在倡導ADS概念。歐洲、日本、印度、中國都產生了興趣。2010年，美國能源部邀請當時相關領域的多國專家對該方案進行了評估，評估報告形成了一份白皮書。白皮書詳細介紹了ADS的概念、相關技術和前景。主要成果是對不同應用場合下，相關各種技術的成熟度進行了仔細的評估。應用場合包括嬗變示範，工業嬗變，和發電。評估結果如下，其中綠色表示可行，黃色表示「可能可以，但是需要進一步的分析或者示範」，紅色表示「需要進一步研究」，也就是現在還不行。

白皮書措辭和結論都偏向於推進ADS的研究。但美國政府評估之後，並沒有啟動任何專門的ADS計劃，只有與ADS概念相關的一些研究，是原來就在進行的，並不是專門為ADS啟動的，如超導射頻加速、散裂中子源、費米實驗室的Project-X等，仍然在做。日本與美國類似，感興趣，有相關研究，但是沒有專門的項目。印度的興趣主要在將ADS應用於他們核能三步走戰略中，同樣也沒有直接的專門計劃。俄羅斯比較早就對ADS感興趣，並做了一些基礎研究。

只有歐洲的比利時和中國有專門的ADS項目，比利時的MYRRHA項目計劃在2024年建成一個示範的低功率（5到10萬千瓦熱功率）ADS，主要用於各種研究。工業發電並沒有計劃支持，但是討論的時間表是2040-2050年。中國的計划具體而且激進，計划到2022年完成ADS示範，2030年左右實現工業示範。

那麼，計劃按時完成的希望大不大呢？

比利時的研究開始比我們早，進展比我們快，但安排的完成時間比我們晚。

2010年美國能源部ADS白皮書中的技術就緒程度評估表，現在已經過去6年多，評估表的結論卻沒有什麼變化，沒有哪個框的黃變成綠，紅變成黃。作為一個基礎中子學研究裝置，啟明星2涉及的技術沒有出現在ADS關鍵技術就緒程度評估表中。同期近代物理所ADS強流質子超導直線加速器樣機研製取得的重大進展，也沒有改變評估表的狀態。作為關鍵參數的流強仍然顯著低於國際上十幾年前已經實現的離子源流強（10毫安對超過100毫安），但該裝置在不失束和超導加速注入等方面另有優勢。所以，這些成果對於我們來說可以算是進展，但對於ADS技術的整體推進來說，還不能算是重大進展。

根據白皮書的技術評估表，作為第一目標的ADS示範裝置，要實現技術上並沒有太多困難，只是多項技術的可靠性需要驗證。主要參數（中子流強、功率）和2006年在美國橡樹嶺國家實驗室建成的散裂中子源沒有多大差別，但是需要解決較長時間的持續運行問題。

這一示範工程和工業應用還有很大的距離，技術上有較大的不確定性。由於ADS投資巨大，而且是難以操作維護的強放射性裝置，技術上還不確定，因此可以理解，為什麼多數國家持慎重態度。

美國能源部評估後採取的行動，已經表明該技術當時還不成熟。美國的這一技術白皮書政策值得我們借鑒。當有很多科學家提倡一項技術的時候，不是匆匆忙忙啟動大項目，而是先多花一點力氣評估，評估後確定是否啟動。我們一般是只要有幾個資深專家院士提倡，國家就直接啟動。大型科研項目風險也很大。風險最後都是國家承擔。對於提倡的專家們，只有好處沒有壞處，最多一句科學允許失敗。可是國家經不起太多的投資失敗。

其實，即使ADS項目能夠克服眾多的技術障礙，如期建成，方案本身仍有大量問題很難解決，或者不能接受：

　　燃耗很低，不容易提高

與傳統臨界堆不同，ADS的中子倍增係數k嚴格小於1，一般取0.92~0.98之間。反應堆的功率等於散列中子引起裂變的功率乘以一個倍增係數1/(1-k)。如果k=0.98，功率放大50倍，k=0.95，放大20倍。也就是如果k從0.98降到0.95，反應堆的功率將降低到原來的40%。這時候燃料的燃耗只有約3%，還不到一般二代堆的燃耗。要維持反應堆功率，只能提高第一代裂變功率，也就是散裂中子功率，即加速器功率。問題是加速器功率本來就是瓶頸，要實現一定燃耗下的功率穩定，沒有那麼大的加速器功率餘量可用。即使有了上面例子中需要的2.5倍功率餘量，燃耗還不到區區3%（27百萬千瓦天每噸重金屬，GWD/tHM，低於二代堆33-40GWD/tHM）。

隨燃耗上升，裂變產物增加，不裂變的元素濃度增加，中子吸收增加，能譜軟化，反應性降低。保持反應性需要就只能降低燃耗，頻繁換料，並後處理。頻繁後處理是做不到的，因為燃料下線後必須有很長的冷卻時間，否則放射性太強。

註：傳統臨界堆中，燃料開始的反應性有剩餘（也就是超臨界的，這也是被質疑的一個原因），需要用控制棒降低反應性。隨著燃耗的增加，控制棒逐漸退出，再加上一些別的調節措施，一直維持中子倍增係數為精確的1。 ADS由於中子譜非常硬，控制棒效果有限，一般不設計控制棒。如果加上控制棒，會帶來很多別的問題，如堆芯控制更複雜，高能中子對控制機構的損傷和活化等。

　　一迴路放射性超高

一般的熱堆或快堆中，一迴路冷卻劑雖然也有較大的放射性，但是仍然遠遠不能和乏燃料相比。ADS中的一迴路冷卻劑直接受到能量高達GeV的質子和中子的轟擊，本來不容易活化的元素也會活化，因此，一迴路冷卻劑的放射性將與乏燃料可以比擬，遠遠大於普通熱堆或者快堆。一迴路難以設計，防護，和維護，二迴路也容易活化，或受到放射性污染，因而整個系統極難維護。

　　更複雜的核反應

因為極高能質子和中子的存在，ADS第一級及次級核反應種類繁多，生成物複雜，涉及的元素數目巨大。一般核反應堆需要考慮的元素數目大約是百的量級，而ADS中是千的量級。這給理論分析、模擬計算、實驗測量都帶來了極大的挑戰。

　　功率密度問題

普通熱堆熱功率大約是每立方米10萬千瓦，快堆是每立方米40萬千瓦，熱量如何快速帶走已經是一個問題，而ADS每立方米超過100萬千瓦，能否穩定帶走如此巨量且空間分布很不均勻的熱量，還需要驗證。

　　衰變餘熱問題

跟所有核反應堆一樣，當系統故障、外接或備份電源失效，ADS也需要維持長時間的強製冷卻，以帶走反應堆不斷產生的衰變餘熱。否則，會產生融堆這樣的極惡劣後果。由於ADS功率密度高、核反應複雜、涉及的元素種類繁多，餘熱問題至少不比普通熱堆簡單。困擾普通反應堆的衰變餘熱問題在ADS中一樣存在，並且更糟。

　　基礎研究缺乏問題

維持普通反應堆運轉的中子來源與中子觸發的裂變，能量低。中子能量最高不超過10兆電子伏。各種反應截面在實驗上就可以測得很清楚。

ADS中，涉及的入射粒子（質子，中子）能量高達10億電子伏，是裂變中子最高能量的100倍，能激發的核反應自由度比低能中子高許多數量級，理論上寫出所有的核反應幾乎不可能。實驗上，由於生成物複雜，同樣難以確定發生了哪些核反應。實驗室里，單一能量中子源的最高能量只有14兆電子伏特，更高能量中子的產生只有靠散裂反應。散裂反應產生的中子能譜很寬（從0到10億電子伏），中子數不定，不知道發生了那些反應。

因此，核反應道，隨中子能量變化的各種反應截面曲線都畫不出來，或者說，基礎研究缺乏，並且困難。沒有這些基礎數據，反應堆的設計和計算都缺乏依據。

　　經濟性問題

快堆已經很複雜了，經濟性是一個大問題。ADS比快堆還複雜，有一套複雜的性能和可靠性都需要驗證的加速器系統，有強大的一迴路放射性，有超高的功率密度。加速器效率和散裂中子效率都不高，除了通常的反應堆低發電效率外，還要支出額外的電力維持一個更複雜的系統運行，燃料需要頻繁更換，如果要做後處理則成本更高……從發電來說，看不出來這樣一套系統經濟上是可行的。如果只是為了燃燒超鈾元素，成本依然非常高，且仍然需要後處理，過程中還會產生新的超鈾元素。

　　燒不幹凈問題

如果不能發電，ADS的最重要用途就是嬗變核廢料。從我們上面關於燃耗和功率的討論來看，核廢料很難燒乾凈。因為燒的同時，還在產生新的超鈾核廢料。再加上高能質子中子引發的核反應，燃燒後的乏燃料成分也更複雜，難以後處理。最後的結果是，冒巨大風險，花巨額資金後處理得到的ADS嬗變燃料，燒了一點點，就沒有辦法了。還要地質處置，還要上百萬年。

靶的問題

ADS中的靶是指直接受到加速器高能質子束轟擊，產生大量高能散裂中子的材料/部件。如果要達到發電的要求，質子束的功率必須達到數十萬千瓦，約90%的能量直接以熱的形式沉積在靶上，最大能量沉積區體積很小。除了超高的熱能沉積，還有直接的多種模式活化。靶的放射性與乏燃料相差不遠。國內提出來的固體流動靶，只要控制流動的機構出了一點問題，靶或者靶部件將被質子束融化甚至熱爆，從而不可收拾。

除了上面說到的問題，「啟明星1號」「啟明星2號」項目還有一點非常令人費解：

啟明星1號是一個基礎研究裝置，晚於世界同類研究裝置40年以上建成。這類裝置全世界沒有幾個，而再與ADS相關的，全世界可以說只有另外一個，就是法國的零功率裝置VENUS，翻譯過來也是啟明星（或金星、維納斯）。人家上世紀50年代就建好了，我們2005年才建好，為什麼要取一個跟人家一樣的名字呢？我們自己的文獻中，啟明星的翻譯是venus。一個裝置代號一般全大寫，我們全小寫是為了和別人區別嗎？還是自降身份？問題是全小寫就不能叫啟明星了。作為行星，第一個字母必須大寫。全小寫的單詞venus跟金星沒有關係，不能叫啟明星，而只能是自創的一個新詞。難道我們一直不知道存在這麼一個裝置？還是就是要讓人家沒有名字可叫？問題是人家早了我們那麼多年建好，文獻中到處都有該裝置代號，我們沒有讀過那些文獻嗎？我們不參加國際會議嗎？報告的時候怎麼解釋這一名稱？別人會怎麼想？為什麼要無端給自己找麻煩？

科學計劃，或者裝置名稱應當避免與同類計劃/裝置重名，否則會帶來不必要的混亂。如果是縮寫或簡稱，同名尚情有可原，可是「啟明星」根本不是一個簡稱或者縮寫，自由度很大，為什麼偏偏要跟一台比你資格老的、該領域中唯一的另外一台同樣功能的裝置同名？

我個人的猜測是，我們取名的時候不知道法國的裝置，雖然這也非常不應該，但是公道地說，由於繼承了過去的管理體制，原子能院國際交流很不方便，可以理解。但中科院近代物理所出國交流長期沒有障礙，在進行該方向研究的前提下，不知道該裝置說不過去。如果對別人的研究和進展一點不了解，怎麼知道我們說的重大成就，不是閉塞視聽、閉門造車，不是自我感覺良好的評價？

比利時/法國2009年完成的同類裝置，其中的堆名Venus就是金星（啟明星）

跟大多數人一樣，我本人認為國內的ADS計劃應該是一個科學計劃。既然是科學計劃，就應該按照科學的方法和態度來進行，遵守大家都認可的科學規範，包括慣例。科學的評估應當盡量全面、中立。科學的報道應該尊重事實。

可是這次關於「啟明星2號」的報道實在不能算是一次科學報道。第一沒有任何技術細節，取得什麼進展，實現哪些參數一個字沒有，只是籠統的一個「實現臨界」。作為以亞臨界為工作目標的項目，實現臨界的成就本身也有些令人費解。「過於先進，無法展示」，實在不是一種科學的描述方式。科學不是不可知論。

考慮到核工業長期地、系統地將片面的「科普」信息傳播給大眾，這一報道尤其不妥，令人不適。

在我看來，這次報道不是一次科學報道，而是一次營銷宣傳，一次非常成功的營銷。因為：第一，沒有任何信息表明這一成就是一次重大的技術突破，前面已有說明；第二，看看各大網站的轉載評論，一篇沒有實質內容的報導居然能引起一片讚歎膜拜，「男默女淚」，比如天涯這個帖子後面的回帖：

圖片來源：http://bbs.tianya.cn/post-worldlook-1759498-1.shtml

做科學的應該實事求是，不要隨意誇大自己研究的重要性，應該主動避免使用「先進」之類的主觀描述語言。做了什麼就說做了什麼，不要用營銷方式，那麼難嗎？對我來說，就像看到一張過渡修飾的美女照片，然後見了真人後的感覺。科學不要過度修飾，否則會失去人民的信任。

作為一個技術行業，核能是唯一設有公共關係研究方向的工業行業，專門研究怎樣「讓公眾接受核能」，其宣傳能力和心理戰能力不遜於專門的公關、大眾傳媒機構。由於中國宣傳途徑的特殊性，中國的核能宣傳尤其有效。大多數中國人看見的、了解的核能，跟世界上大多數其它國家，主要是工業化國家的人們眼中的核能，是不一樣的。

這次關於ADS的報道，或者說是宣傳，充分利用心理暗示，利用人們對不了解的事物、對神秘事物的好奇，對科學的敬仰和愛國的情懷，達到了極具影響力的營銷宣傳效果。

核能在安全性、經濟性等方面都存在巨大風險。這些風險大多已經被世界各國的研究和商業經歷證明。國內片面的宣傳和營銷並不會降低這些風險。面對強大的公關與宣傳，公眾應當保持高度警惕。

參考資料

1. Analysis of the Parameters of the Target Unit of a Molten-Salt Subcritical Electronuclear Facility

http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10512-014-9882-4

2.「太過先進，無法展示」的技術是什麼？

http://www.nuclear.net.cn/portal.php?mod=viewamp;aid=11676

3. 加速器驅動次臨界系統—先進核燃料循環的選擇

http://www.wuli.ac.cn/fileup/PDF/2016-45-9-003.pdf

4. 美國能源部2010年ADS白皮書

https://science.energy.gov/~/media/hep/pdf/files/pdfs/ADS_White_Paper_final.pdf

5. 啟明星2#反應堆臨界運行方式的堆芯物理方案初步研究

http://wenku.baidu.com/link?url=56IHGoUcyz70F3uiIu-Q4KZUAOB1vNwhnfE7PeWP0tlbRQYli4VedcnVmGN9ScmA2y6fwFddlWgkc8Z4DvOHQnUaiCbGBjFUmqD6Cxdc0OW