選取加速器驅動次臨界快堆(ADSFR),進行嬗變來自於PWR(U)乏燃料中次錒系元素的研究。在堆芯內,燃料為NpAmCm的氧化物,選取液態鈉為冷卻劑。利用下列程式對所選方案進行物理計算和分析:LAHET模擬質子與靶核的相互作用;MCNP4A模擬次臨界包層內20MeV以下的中子與材料核的相互作用;ORIGEN2利用MCNP4A的輸出提供的一群等效截面對堆芯進行燃耗計算。計算分析的結果表明:考慮臨界安全、功率密度和燃耗等因素,利用所選方案進行次錒系元素嬗變是可行的。
簡介
在人們發現核裂變的同時，也證實了中子鏈式反應的可能性，令人振奮的是能夠將原子核中的能量釋放出來為人類和平發展作貢獻。要在一場可怕的戰爭中取勝，必須保證在軍事爆炸發展領域走在前列，但是科學家們一直考慮要將核裂變作為一種能源來使用，為人類提供燃料。但有一種局限性是顯然的，鈾中同位素235U的含量很少（0.7%），這種核素通過慢中子反應是可裂變的，並可在反應堆中燃燒。鈾礦資源貧乏，僅有三個地方可以供應：捷克斯洛伐克的Joachimstal礦山，但這地方將很快面臨戰爭；剛果加丹加省d'Haute聯合礦山和加拿大Eldorado礦山公司。看來雖然核時代已經來臨，但這種時代實在太短暫了。
1939年Bohr和Ｗheeler預見到其它可裂變的材料（這種材料的原子量A=4N-1），1941年，Seaborg,McMillan,Ramannod和Wahl發現了239Pu。此後不久，Seaborg和同事們發現了許多可裂變同位素的序列（233U），它們並不服從Bohr和Ｗheele的4N-1定律。由於McMillan和Seaborg在超鈾元素化學和這次發現取得的成就，於1951年獲得了諾貝爾化學獎。使用增殖堆，本來是廢物的238U可以轉變成239Pu，239Pu可用於燃燒。通過這種方法，等量的原始燃料獲得的能量可以提高100倍，實現這個夢想可以高效率地使用燃料。開發增殖堆成為世界所有國家長期的目標。
發展
在1975年之前，全球已制定了核燃料循環連貫性的計畫。首先是通過化學處理過程將鈾礦中的鈾提取出來，再將天然鈾中的可裂變同位素235U富集，然後在發電的反應堆中燃燒235U，最後後處理乏燃料，回收殘留的235U和239Pu以重新利用。1座快中子反應堆產生的鈽燃料的數量比其燃燒的鈾燃料的數量多，這樣就成為1座增殖堆。而且快中子反應堆中其它的超鈾元素也可用於燃燒，發生裂變反應。裂變產物堆積下來作為廢物進行處置，所有這些裂變產物的半衰期都不超過30年。快中子反應堆最好用液體鈉冷卻。有了這一連續性的計畫，可以預見，所有鈾中的能量都可以釋放出來，而不僅僅是235U。在美國1979年預算中，美國能源和開發行政部門撥款4.74億美元用於發展增殖堆，其中三分之一用於研究和開發，絕大部分用於民用R&D項目。
在20世紀70年代初期，費米的夢想呈現波折。當時已意識到數量達噸級的經化學分離的鈽可能被盜用，或者轉為他用，也可能將相當數量的可裂變材料用來製造核子彈。已有一些武器級的可裂變材料掌握在一個小的流氓國家手中，或者被恐怖組織所控制，這是不能接受的，而且將成為一個惡夢。因此由福特基金會贊助了一筆資金開展了一項研究，隨後於1979年4月7日這天美國卡特總統決定將美國後處理乏燃料的計畫作廢，放慢了開發增殖堆的步伐。其它的國家並不步美國之後塵，依然繼續後處理乏燃料，並在關於後處理的危險性的問題上意見相左。這裡我認為在下半個世紀未來核電產生的乏燃料沒有必要後處理。化石燃料的供應更為豐富，價格比預計的要便宜，鈾礦的供應也較充足，實驗增殖堆的成本比預期的要高得多。我的這種觀點可能與其他人的看法大相逕庭。後處理可能是一件值得去做的事情，但可能是因為燃料資源以外的其它原因。
