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【声音】中国快堆应有一席之地(一)

发布时间:2014-10-21 13:01    来自: 中核集团

快堆是世界上第四代先进核能系统的主力堆型,代表了核能的发展方向。它与其它装置组成的核燃料闭式循环系统,可使铀资源利用率由现在1%左右提高到60%以上;还可使长衰变周期核废料产生量得到最大程度的降低,实现放射性废物最小化,造福子孙后代。快堆有这么多明显的优势,为什么问世者寥寥无几?原因有多方面。有大家对快堆优劣势的认识差异,有对其技术难度的评估差异以及其所带来的安全、经济上的考量,关键还有对其迫切性的估量。统观上述问题,对中国来说,现在应该是快堆核电启动的一个大好机会,核能发展计划中应该有快堆发展的一席之地。快堆核电应该有所作为了。

“成熟”的新兵

用“起大早赶晚集”来形容快堆是很贴切的,快堆被公认为四代堆的主力堆型之一,但与其它几个四代堆型很明显不一样的地方是其悠久的历史。早在1946年世界首个快堆就诞生在美国,在这之后世界各国陆续有22个堆投入运行,共积累了300多堆年的运行经验。更值得一提的是这些反应堆不仅仅是实验堆,中间还不乏一些“大块头”。其中1985年投入运行的法国“超凤凰”,1200MWe的容量即使在今天也不算小;而俄罗斯的BN600原型快堆核电站已稳定运行了34年,平均负荷因子超过了70%,积累了丰富的快堆运行经验,为快堆树了一个最好的样板。在此基础上优化和完善的BN800商用示范快堆目前已完成物理启动,预计年底并网发电,俄罗斯在快堆研发方面确实是走在了世界前列。法国、日本在快堆发展过程所碰到的问题,对世界快堆在技术难题的攻克方面也起到了极大的正面意义。有经验支撑,比一些还在概念阶段的四代技术在底气上就足了很多,走上示范或商业推广道路就会简单很多。世界第四代反应堆堆型发展情况如表1所示。

“一席之地”有支撑

1.核燃料经济性开采有时间期限

核燃料在自然界的贮量是有限的。目前,全球已探明铀资源(开采成本低于130美元/kgU)总量为532.72tU2010年全球核电装机容量375GW,年度核电铀消耗量6.3875tU

随着核电的发展,铀资源越来越紧缺,铀资源稳定供应将是一个可能的制约因素,因此在一定时候增加一些快堆份额,是降低这种风险最佳的选择。

2.快堆及其闭式燃料循环技术

为了解决铀资源利用瓶颈问题,国际原子能机构于2000年发起“创新型反应堆和燃料循环国际计划(INPRO)”,旨在通过研发新型反应堆,建立核燃料循环体系来充分利用核能资源,并实现核废物的最少化,使核能可持续发展。我国为其成员国之一。快堆及其闭式燃料循环技术是指从压水堆中卸出的乏燃料经过后处理厂处理,回收燃料PuU,经过MOX燃料厂制成快堆的燃料再循环利用,同时快堆的乏燃料(包括增殖产生的Pu)经过后处理厂处理后,由MOX燃料厂制成压水堆的燃料再循环利用。快堆与压水堆匹配发展,会大大提高铀资源的利用率,无核燃料匮乏之虞。快堆及其闭式燃料循环技术如图1所示。

3.核燃料供应角度快堆不可替代

我国的核燃料供应面临着更严峻的形势。而经过我们更多堆年的生产,存在于乏燃料中大量可用的核材料又会被搁置不动,除了产生高额的处置费外,一个良性的核燃料闭式系统是核电能够与其它能源竞争的主要手段。世界各国正在联合研发的聚变堆离商业化还有一段很长的路要走,这中间,快堆可以起到承上启下、不可缺少的核能发展第二步关键作用。

4.从示范堆研发到商用堆到大规模推广需要时间

众所周知,快堆从示范到商用也是需要时间的。

示范快堆的建设期用6年时间并不保守,很多核电示范项目比这还长,加上3年左右的前期,一般认为,运行投产1~2年可基本判断此示范项目是否值得推广,再按每年平均6~8个机组推广,在中国要达到与压水堆规模匹配也需要很长的时间。所以,从图2中我们不难发现,若要维持核能的份额,那么现在应该开始行动了。

5.实施快堆战略三步曲

中国实验快堆是快堆发展三步曲——实验、示范、商用堆的第一步,现在实验快堆已取得了成功,并在2011年通过了国家验收,继续实施国家战略,完成第二步示范快堆就摆上了议程。如果停留在这个阶段不再发展,不仅无法将以前的投入产生更大的生产力,更难以保护一支难得的人才队伍。若产生断层,那带来的损失将是无法估量。从世界范围来看,对快堆比较感兴趣的国家,几乎都是有较大的核能计划但核资源相对较弱的国家。我国也应该属于该行列。(作者系福建福清核电有限公司副总经理)

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