“米尔哈”项目：管理放射性废物的加速器驱动系统

反对核电有时引用的一个主要且错误的理由是：核废物问题没有解决办法。未经后处理的乏核燃料在大约30万年内仍然具有超过天然铀矿石中所发现水平的放射性毒性，其中绝大多数铀和钚仍未燃烧。虽然存在这种长期处置的技术解决方案，但还有另一条途径：核燃料回收。

乏燃料中的铀和钚都可以通过后处理回收，并用于新的核燃料以进一步发电。然而，一般后处理产生的残留物会留下次锕系元素，即元素周期表中接近铀的元素，这些元素不能在现有的动力堆中燃烧。含有这些元素的放射性废物仍然需要1万年才能恢复到自然水平。

高科技应用多功能混合研究堆（MYRRHA，以下称“米尔哈”）是比利时核研究中心（SCK CEN）目前正在建设的一个基于加速器驱动次临界洁净核能系统概念的项目（ADS），旨在解决锕系元素，特别是次锕系元素。该项目寻求在工程层面证明基于加速器驱动系统，以及证明在工业规模进行次锕系元素嬗变的可行性。通过减少放射性毒性，这可以将高放废物体积减少99%，将贮存所需时间减少到300年。

“米尔哈”的设计在两个重要方面与当前大多数反应堆不同。首先，它使用快中子，这是裂变次锕系元素所必需的。其次，它可以在次临界模式下运行，即不引起自持链式裂变反应，因为它与高能质子加速器耦合，通过散裂反应在反应堆堆芯中心产生所需的初级中子。这对于确保燃烧次锕系元素时的反应性控制是必要的，并提供了额外的优势，即加速器停止时，链式裂变反应停止，反应堆关闭。作为一项重要的安全措施，其设计使残余衰变热通过自然循环排出，而无需任何能动系统或干预。

为了转化世界上大部分的乏燃料废物，需要一个工业设施网络。迄今，“米尔哈”所涉技术已分别在实验设施的实验室规模上得到证明。因此，“米尔哈”是一个工业化前的试点装置，旨在整合这些技术和进行规模测试，同时大幅提高可靠性。

在这个首创项目的开发过程中，需要应对许多科学、工程和监管方面的挑战。比利时核监管机构在与项目开发商密切协商后进行的许可前审查，没有发现任何足以使“米尔哈”的未来许可受到质疑的问题。我们希望这将吸引比利时和其他地方的许多年轻人进入核领域，比利时认为核领域非常重要。

虽然该项目的主要重点是管理放射性废物，但该设施在尖端研究和开发方面还有许多其他应用。“米尔哈”项目分为三个阶段。第一个阶段已在建设中，将完成质子加速器综合体的低能（100兆电子伏）部分，许多研究活动预计将在2027年左右开始。这些活动将围绕同位素在线分离（ISOL@MYRRHA）系统展开，该系统可以选择用于放射性药物的单个同位素，并为各种核物理实验产生放射性离子束，同时辅以适合聚变材料研究的全功率设施。

由“米尔哈”同位素在线分离系统提供的放射性束可以进行高精度测量，这也可能有助于了解粒子物理“标准模型”的有效性。如果第一阶段成功，并证明基于加速器驱动系统所需的加速器具有前所未有的可靠性，那么第二阶段将使质子加速器达到全功率（600兆电子伏）。最后阶段将是建造次临界反应堆本身。铅铋（Pb-Bi）用作冷却剂，以排出核反应堆产生的热量。反应堆堆芯设计灵活，可以装载混合氧化物燃料、次锕系元素和医用同位素生产靶。它将为裂变快堆甚至未来聚变堆的未来结构材料的辐照和腐蚀测试提供平台。“米尔哈”铅-铋冷却反应堆可作为第四代铅冷快堆的实验技术测试装置。

迄今，比利时政府已在“米尔哈”项目上投资约2亿欧元，并根据约16亿欧元的总体项目概算，在2018年为2019-2038年追加了5.58亿欧元。已创建一个非营利实体。这将使“米尔哈”能够吸引外国政府和实体的未来投资，从而进入第二和第三阶段，并作为一个国际组织运作。“米尔哈”已被列入欧洲研究基础设施战略论坛，该论坛由研究界认定的前沿项目组成，核物理欧洲合作委员会已将“米尔哈”同位素在线分离系统纳入其欧洲主要核物理设施的长期计划。旨在鼓励低碳技
术的欧洲战略能源技术计划（SET计划）也将“米尔哈”列入其中，这使其能够从欧洲投资银行获得融资。

将铀和钚回收作为快中子能谱系统燃料这种潜力，也会减少对铀矿开采的需求，并显著增加从铀矿中回收的能量。提高原材料利用效率和减少废物是许多行业的高要求，由于这些原因，“米尔哈”已被纳入比利时国家战略投资政策和国家能源与气候综合计划。