快堆和我国核能的可持续发展

1、摘要：我国核能发展战略的第二步快堆，因其易裂变燃料在堆中可增殖和可嬗变高放长寿命核素的特性，实现热堆快堆匹配闭式核燃料循环可保证核能的可持续发展。作为我国快堆工程技术发展的起步，65 MW热功率中国实验快堆已处调试段。在当前压水堆发展计划的基础上，加快快堆及其相关闭式核燃料循环的发展以实现如下三个战略目标：（1）2030年前批量建成示范快堆，增加核电量；（2）2050年核电容量发展到240 GW，约占国家总电力生产的16%；（3）20502100年实现核能大规模替代化石能源，大大减少CO2的排放。能源的可持续、安全的供应是国家稳定发展的重要保证。核能是能源大家庭中的新成员，它具有安全性、可靠性

2、、清洁性、经济性，可以大规模利用。我国已决定到2020年，核电运行装机容量将达到4 000万千瓦，在建装机容量将达到1 800万千瓦。1990年，国务院核电办、国家计委、国家科委、能源部、机电部、中国核工业总公司等共同制定了我国核电发展“八五”计划和“十年规划纲要”，随后，国务院核电领导小组组织全国性论证，提出了2050年我国核电将发展到约240G W，占总发电量的16%20%。未来，核能将大规模替代化石燃料，进而减少CO2的排放。天然铀中，易于裂变的铀-235只占0.71%左右。对于1 000 G W的核电站，建压水堆只要用建快堆一半铀-235的量就能运行，所以各国发展核能都是从热中子堆开始

3、的。但是压水堆对铀资源的利用率太低，如果燃料一次通过，只能利用铀资源的0.45%左右；若乏燃料经后处理，提取出未烧尽的铀-235和铀-238转换出来的钚，再返回堆中利用，且无限次循环，考虑损耗，从数学上也只能利用1%左右，而从中子学的角度是难以实现的。所以，一座1 000 M W压水堆，燃料一次通过，60年寿命总共要消耗10 000 t天然铀。大规模发展压水堆，应考虑到可采铀资源的有限性和可采铀资源实际上存在的不确定性。快堆是我国核能发展基本战略中的第二步。快堆中引起裂变链式反应的中子平均速度比热中子堆的中子快上千倍。快堆运行发电时，一方面消耗易裂变燃料，另一方面又生产新的易裂变燃料，而且能达

4、到所产多于所耗，易裂变燃料得到了增殖，所以快堆又称为快中子增殖堆。在快堆中真正消耗的是铀-238。发展快堆，燃料无限次循环，从理论上可将铀资源的利用率提高到100%。考虑到燃料后处理和制造中的损耗，如图1所示，利用率可达60%70%。比起发展压水堆，铀资源的利用率可提高6070倍，甚至130150倍。钚在快堆中有好的中子经济性，压水堆生产的钚最适于作快堆的燃料。铀-235作为压水堆装料，压水堆生产的钚作为快堆初装料，快堆自己增殖，通过闭式环，将天然铀充分地利用，这是一个自然的完美匹配，所以我国核能发展的基本战略是热堆快堆聚变堆。MA嬗变战略预计的我国电力发展估计的国家总电力装机与快堆总装机的发展我国快堆技术的发展，从开始基础研究到工程发展的第一步中国实验快堆已经历了40余年的历史，选定了实验快堆、示范快堆，商用快堆一致的主要技术选择。中国实验快堆已具备原型快堆的特征，为后续快堆打下自主设计、自主建造的基础。制定的我国快堆发展目标，包括可持续性、经济性、安全性、可靠性、环境要求及防核扩散等目标与国际上