我国离第四代核电应用还有多远？

2016/8/24 10:51:23

日前，国家高技术研究发展计划（“863”计划）重大项目中国实验快堆工程通过科技部组织的专家验收，标志着我国核能发展“压水堆—快堆—聚变堆”三步走发展战略的第二步取得重大突破，也标志着我国在第四代核电技术研发方面进入国际先进行列。

　　什么是快堆？中国实验快堆的安全性到底如何？我国离第四代核电的应用还有多远？近日，记者采访了中国工程院院士、中国实验快堆总工程师徐銤，中国原子能科学研究院院长万钢等专家。

　　我国的快堆安全性好

　　徐銤介绍，快堆是快中子反应堆的简称。快堆是安全、高效、环保的第四代反应堆技术，代表了核电未来的发展方向。

　　“快堆与目前全世界400多座核电站的主力堆型——热堆的主要差别在核燃料的利用上。”徐銤表示，在热堆中，铀-235好比煤，铀-238好比“废料”煤矸石。遗憾的是，自然界中铀-235的蕴藏量仅占0.66%，其余绝大部分是铀-238，占99.2%。在快堆中，常用的核燃料是钚-239，钚-239发生裂变时放出来的快中子会被装在反应区周围的铀-238吸收，又变成钚-239，从而使堆中核燃料变多，反应开始循环持续下去，铀资源的利用率可提高到60%—70%。这意味着相对较贫的铀矿有了开采的价值。快堆的另一个突出特点是核废料越烧越少。热堆反应后的剩余物的放射性仍然很强，如果直接进行地质处置，耗资极其惊人。而这些核废料在快堆反应中经过回收再利用以后，可降低放射性物质的衰变期，可大大减少核废物处置量。

　　“与前几代核能系统比，‘快堆’的安全性好、废料少，优势十分明显。虽然我国在发展“快堆”方面比一些发达国家晚了一步，但我们在学习国外技术的基础上进行改进，在管理方法、安全性上都有提高。”徐銤说，由于“快堆”采用了先进的非能动事故余热排出系统，日本福岛核电站发生的堆芯熔化事故，在我国“快堆”身上不会发生。

　　我国快堆的自主研发之路

　　我国的快堆研究起步于上世纪60年代中期，1987年被列入国家高技术发展计划。1995年，国家批准立项开展快堆工程设计和建造。中国实验快堆项目由科技部、国防科工局等部门共同支持，中国核工业集团公司组织，中国原子能科学研究院具体承担。原子能院组织国内几百家产、学、研单位参与了研发，同时与俄罗斯等国家的有关研究机构开展了密切的国际合作，先后完成了预先研究、设计、建造、调试，试运行。

　　从预先研究、概念设计、初步设计、施工设计及建筑、安装调试，徐銤和他的团队一手缔造了中国第一个“快堆”。长达11年的建设过程中，他们先后完成设计文件5000多册，调试技术文件600多册，运行维保规程600多册、各类研究报告1200多个，开展设计验证近53项，调试试验1000多项……目前，实验室拥有16个建筑子项，建筑面积4.7万平方米，拥有系统200多个、设备7000多台套。作为一个全新的重大科学工程，徐銤和他的科研团队始终坚持自主创新，并加强国际合作，取得了以钠工艺为代表的一批自主创新成果，申请了百余项专利，设备国产化率高达70％，为我国“快堆”发展打下了坚实的基础。

　　2010年7月21日，中国实验快堆实现首次核临界，2011年7月22日完成40％功率并网发电24小时的预定目标。万钢表示，通过中国实验快堆的研发和建设，我国取得了一大批自主创新成果和专利，实现了实验快堆的自主研究、自主建造、自主运行和自主管理，形成了完整的研发能力，培养了一批优秀的技术人才。中国实验快堆将为我国乃至世界的快堆技术进步以及核能可持续发展作出重要贡献。

　　快堆未来的发展目标是商业发电

　　“发展快堆最终的目标是进行发电，进行商业化应用。快堆实现产业化后，可以消除核燃料供应不足的后顾之忧。还可将乏燃料中的长寿命放射性核素烧掉并转化为电能，将放射性危害减至最小。实现先进闭式燃料循环体系的建立，使核能的可持续发展成为可能。”徐銤介绍，1995年12月，中国实验快堆项目正式立项。此时，我国快堆发展究竟要采用何种路线才最符合我国国情成为关键问题？经过多年研究分析，我国决定分“三步走”：第一步，建实验快堆，打基础，目的是建立装置，掌握技术，培养人才，开展实验；第二步，建原型快堆或示范快堆电站，实现工业应用；第三步，建大型商用堆，实现商业化推广。

　　2011年7月21日上午10时，在中国实验快堆主控室，随着中核集团总经理孙勤宣布“中国实验快堆并网发电成功”，由我国第一个快堆发出的电流输向了华北电网。因为采取了非能动余热导出系统等一系列安全设计，其安全指标达到了世界第四代先进核能系统的要求。这为我国快堆商业化应用打下了坚实基础。

　　万钢介绍，为了推进我国快堆商用化进程，打造快堆产业链，我国还成立了以中国原子能院为龙头，50多家产学研单位参与的快堆产业化技术创新战略联盟。