“米爾哈”項目：管理放射性廢物的加速器驅動系統

反對核電有時引用的一個主要且錯誤的理由是：核廢物問題沒有解決辦法。未經后處理的乏核燃料在大約30萬年內仍然具有超過天然鈾礦石中所發現水平的放射性毒性，其中絕大多數鈾和钚仍未燃燒。雖然存在這種長期處置的技術解決方案，但還有另一條途徑：核燃料回收。

乏燃料中的鈾和钚都可以通過后處理回收，并用于新的核燃料以進一步發電。然而，一般后處理產生的殘留物會留下次錒系元素，即元素周期表中接近鈾的元素，這些元素不能在現有的動力堆中燃燒。含有這些元素的放射性廢物仍然需要1萬年才能恢復到自然水平。

高科技應用多功能混合研究堆（MYRRHA，以下稱“米爾哈”）是比利時核研究中心（SCK CEN）目前正在建設的一個基于加速器驅動次臨界潔凈核能系統概念的項目（ADS），旨在解決錒系元素，特別是次錒系元素。該項目尋求在工程層面證明基于加速器驅動系統，以及證明在工業規模進行次錒系元素嬗變的可行性。通過減少放射性毒性，這可以將高放廢物體積減少99%，將貯存所需時間減少到300年。

“米爾哈”的設計在兩個重要方面與當前大多數反應堆不同。首先，它使用快中子，這是裂變次錒系元素所必需的。其次，它可以在次臨界模式下運行，即不引起自持鏈式裂變反應，因為它與高能質子加速器耦合，通過散裂反應在反應堆堆芯中心產生所需的初級中子。這對于確保燃燒次錒系元素時的反應性控制是必要的，并提供了額外的優勢，即加速器停止時，鏈式裂變反應停止，反應堆關閉。作為一項重要的安全措施，其設計使殘余衰變熱通過自然循環排出，而無需任何能動系統或干預。

為了轉化世界上大部分的乏燃料廢物，需要一個工業設施網絡。迄今，“米爾哈”所涉技術已分別在實驗設施的實驗室規模上得到證明。因此，“米爾哈”是一個工業化前的試點裝置，旨在整合這些技術和進行規模測試，同時大幅提高可靠性。

在這個首創項目的開發過程中，需要應對許多科學、工程和監管方面的挑戰。比利時核監管機構在與項目開發商密切協商后進行的許可前審查，沒有發現任何足以使“米爾哈”的未來許可受到質疑的問題。我們希望這將吸引比利時和其他地方的許多年輕人進入核領域，比利時認為核領域非常重要。

雖然該項目的主要重點是管理放射性廢物，但該設施在尖端研究和開發方面還有許多其他應用。“米爾哈”項目分為三個階段。第一個階段已在建設中，將完成質子加速器綜合體的低能（100兆電子伏）部分，許多研究活動預計將在2027年左右開始。這些活動將圍繞同位素在線分離（ISOL@MYRRHA）系統展開，該系統可以選擇用于放射性藥物的單個同位素，并為各種核物理實驗產生放射性離子束，同時輔以適合聚變材料研究的全功率設施。

由“米爾哈”同位素在線分離系統提供的放射性束可以進行高精度測量，這也可能有助于了解粒子物理“標準模型”的有效性。如果第一階段成功，并證明基于加速器驅動系統所需的加速器具有前所未有的可靠性，那么第二階段將使質子加速器達到全功率（600兆電子伏）。最后階段將是建造次臨界反應堆本身。鉛鉍（Pb-Bi）用作冷卻劑，以排出核反應堆產生的熱量。反應堆堆芯設計靈活，可以裝載混合氧化物燃料、次錒系元素和醫用同位素生產靶。它將為裂變快堆甚至未來聚變堆的未來結構材料的輻照和腐蝕測試提供平臺。“米爾哈”鉛-鉍冷卻反應堆可作為第四代鉛冷快堆的實驗技術測試裝置。

迄今，比利時政府已在“米爾哈”項目上投資約2億歐元，并根據約16億歐元的總體項目概算，在2018年為2019-2038年追加了5.58億歐元。已創建一個非營利實體。這將使“米爾哈”能夠吸引外國政府和實體的未來投資，從而進入第二和第三階段，并作為一個國際組織運作。“米爾哈”已被列入歐洲研究基礎設施戰略論壇，該論壇由研究界認定的前沿項目組成，核物理歐洲合作委員會已將“米爾哈”同位素在線分離系統納入其歐洲主要核物理設施的長期計劃。旨在鼓勵低碳技
術的歐洲戰略能源技術計劃（SET計劃）也將“米爾哈”列入其中，這使其能夠從歐洲投資銀行獲得融資。

將鈾和钚回收作為快中子能譜系統燃料這種潛力，也會減少對鈾礦開采的需求，并顯著增加從鈾礦中回收的能量。提高原材料利用效率和減少廢物是許多行業的高要求，由于這些原因，“米爾哈”已被納入比利時國家戰略投資政策和國家能源與氣候綜合計劃。