中国应该加快核技术的发展.doc

中国应该加快核技术的发展2011年7月21日10点中国实验快堆成功实现并网发电，标志着我国在占领核能技术制高点，建立可持续发展的先进核能系统上跨出了重要的一步。但是，必须认识到，我国在乏燃料后处理方面和世界先进水平的差距还是很大的，而且，原来的核技术队伍人才流失严重，现有的技术队伍不是很大，需要我们国家持续地提供大力支持。早在2007年11月2日，国家发改委就正式对外发布我国核电发展专题规划(2005-2020年)，我国核电产业发展目标逐渐清晰，规划确定，到2020年，我国核电运行装机容量争取达到4000万千瓦；核电年发电量达到2600亿2800亿千瓦时。在目前在建和运行核电容量1696.8万千瓦的基础上，新投产核电装机容量约2300万千瓦。同时，考虑核电的后续发展，2020年末在建核电容量应保持1800万千瓦左右。然而，按照中国的核电发展规划，2020年将达到4000万千瓦的核发电量，估计每年仅补充用铀就需要6280吨。假设核电站按40年使用寿命计算，4000万千瓦的核电就需要近27万吨的铀。而一份中国核电的远景规划则要求2030年达到2亿千瓦，2050年达到4亿千瓦(注：目前全球核电总量正好为4亿千瓦)，那需求量就要乘以10倍到270万吨铀。此外，要考虑到铀浓缩过程中的损耗，实际的铀原料需求可能要增加到400万吨。据世界核协会(WNA)估计，2010年中国铀原料生产量为827吨，当年中国的铀进口量则为17136吨，进口依存度超过了95%。严重依赖进口，在资源、能源日益枯竭的未来，肯定不会太现实，即使能够进口如此多的铀的话，成本也必然会很高。所以，依靠现有的反应堆和技术，还不能够实现规划中这一宏大的目标。只有坚定地开发、建立快堆核燃料循环体系，才能充分利用铀资源、确保我国核能可持续发展。只有通过核燃料的闭式循环，才能提高铀资源的利用率，减少高放废物体积。这其中快堆和后处理两个环节最为关键。快堆可以利用其中子能谱比较硬的特点，将铀 238 转换成钚 239，同时将长寿命次量锕系元素进行嬗变。后处理可以将乏燃料中的铀、钚、次量锕系元素和裂变产物分开，从而加以分别利用和处置。目前，国际上主要核能国家（如法、英、俄、日、印、中）均选择核燃料闭式循环的技术路线。热堆核电站乏燃料经后处理提取的铀和钚，如果返回热堆中循环使用，则铀资源的利用率仅能比原有利用率有少许提高，核废物的体积和毒性分别降低约 4 倍；如果在快堆中多次循环使用，则铀资源利用率总体可提高至 60%，核废物的体积和毒性可降低 12 个数量级。这意味着，采用快堆技术及其相应的先进核燃料闭式循环，可以使地球上低开采成本的铀资源利用几千年，并有利于实现废物最少化和废物安全地质处置。由此可见，热堆闭式循环还不足以实现核裂变能可持续发展，只有通过快堆及其燃料闭式循环（或快堆核能系统）才能实现核裂变能可持续发展。快堆核燃料闭式循环（或核燃料循环后段）的起点是热堆乏燃料后处理，分离出的钚制成快堆燃料（MOX 燃料或金属燃料），供快堆燃烧并增殖燃料，快堆乏燃料再进行后处理、再循环。 我们也应该认识到的是，快堆目前还有许多的技术问题有待解决，例如，在快堆中，由于快中子与核燃料中的原子核相互作用引起裂变的可能性要比热中子小得多，为了使链式反应能继续进行下去，所用核燃料的浓度（一般为1230%）要比热中子堆的高，装料量也大得多。快堆活性区单位体积所含核燃料比热中子堆大得多，它的功率密度比热中子堆大几倍，一般每升为400千瓦左右。这样高的功率密度，要把热量从堆内取出加以应用，这在技术上是比较复杂的。快堆不能用水作冷却剂，而普遍采用液态金属钠把热量带出来。此外，快堆用的燃料元件的加工制造要比热中子堆复杂得多和困难得多，随之而来的制造费用高昂。同时,快堆的控制就是控制中子的作用，由于快堆内快中子寿命短，钚的缓发中子份额小，这就使得问题复杂多了。经过了多次乏燃料循环后，燃料的提取和处理变得越来越困难。并且，对反应堆的操作系统保护的要求也很严格。 中国核燃料循环技术与世界先进水平有巨大的差距： 目前国际上快堆燃料循环系统的研究开发虽未达到商用水平，但已积累了不少经验。各主要核国家均掌握了热堆乏燃料水法后处理技术，法国等掌握了先进的 MOX 燃料制造技术，美国掌握了快堆金属燃料制造技术，美国和俄罗斯在快堆乏燃料干法后处理方面处于领先地位。值得注意的是，印度快堆核能系统领先于我：印度的实验快堆于 1985 年临界，中国实验快堆于 2010 年临界；印度于 2004 年开始建造的 50 万千瓦电功率原型快堆于 2012 年建成，我国拟自主设计的示范快堆项目尚未立项；印度已拥有 3 座小型热堆乏燃料后处理厂，我国的第一座大型热堆乏燃料后处理厂尚在拟议之中；印度于 2005 年在世界上率先完成了快堆乏燃料的水法后处理热实验，我国快堆乏燃料后处理技术研究刚刚起步；印度具备了快堆 MOX 燃料制造能力，并可为即将建成的原型快堆提供燃料，我国尚未掌握快堆 MOX 燃料制造技术；印度自主建成了 3 座高放废液玻璃固化厂，我国尚不具备玻璃固化建厂能力，被迫从德国进口，然而进口技术设备又面临着高额的费用。对今后我国快堆和乏燃料后处理的展望：今后 510 年内我国核燃料循环后段工业体系的关键任务，是以中国实验快堆、后处理中试厂和 MOX 燃料实验生产线为实验平台，尽快将后处理中试厂产出的钚制成 MOX 燃料，为实验快堆提供燃料，初步打通闭式燃料循环之路。与此同时，应抓紧商用示范快堆重大专项、后处理大厂、MOX 燃料制造厂的立项与实施进程，为我国快堆核能系统的产业发展迈出坚实一步。基于现有的国情，要想发展我国的快堆和乏燃料后处理技术，除了要积极借鉴国外的先进技术外，更