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核电的未来还是要依靠第四代核电技术——快堆

2011-11-03 11:58来源:电气中国关键词:核电技术四代核电反应堆收藏点赞

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2010年7月21日,中国核工业集团公司在北京宣布,该集团旗下中国原子能科学研究院研发的中国实验快堆首次成功临界并网发电。

该快堆采用先进的池式结构,核热功率65兆瓦,实验发电功率20兆瓦,是目前世界上为数不多的大功率、具备发电功能的实验快堆,其主要系统设置和参数选择与大型快堆电站相同。实验快堆充分利用固有安全性并采用多种非能动安全技术,安全性已达到第四代核能系统要求。

继美国、法国、俄罗斯等国家之后,我国成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。

随着实验快堆成功临界发电,其产业化的推进也在加快。按照国家科技部等六部委关于构建产业技术创新战略联盟的要求,由中国原子能科学研究院牵头,中国一重、上海电气、兰太实业、核工业二三建设公司共同发起,联合18家理事单位、30家成员单位,于2010年11月在北京成立了快堆产业联盟。快堆产业联盟的宗旨是“立足自主创新,打造快堆产业链,促进快堆技术商用化,共建中国可持续发展核能”。

核电技术制高点

2000年5月,第四代核能系统国际论坛(GIF)成员国选择了6种系统作为第四代核能系统进一步研究和发展的候选对象,其中技术最成熟的是钠冷快堆。美、俄、法、日、印等国先后已建造21座钠冷快堆,堆型涵盖实验堆、原型堆和经济验证性堆,积累了约350堆年的运行经验。

国际上对第四代核电站提出了经济性更好、安全性更高、核废物最少、防止核扩散能力强等多项要求。在国际推荐的第四代核电站6种反应堆堆型中,模块式高温气冷堆是其中的一种。其以小型化和具有固有安全特性为其特征,在技术上保证在任何事故情况下能够安全停堆,在经济上能以模块式组合、标准化生产、建造时间短、投资风险小等优势,与其他堆型核电站相竞争。

而快堆作为国际推荐的第四代核电站6种反应堆堆型的首选堆型(在6种推荐的反应堆堆型中有3种是快堆),与传统核反应堆相比,其更加安全,效率更高。

快堆,是“快中子反应堆”的简称,其形成的核燃料闭合式循环在运行过程中可以不断地产生新的燃料,使其核燃料“越烧越多”,相当于装备一座相同规模的快堆,一座快堆会变成两座,两座变成4座,可使铀资源利用率提高至60%以上,而且,贫铀、乏燃料、低品位的铀矿,乃至海水里的铀,都可以成为快堆的燃料来源。由此,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。国际社会普遍认为,发展和推广快堆,可以从根本上解决世界能源的可持续发展和绿色发展问题。

铀资源是核电站的“粮食”,是当前世界各国争夺资源列表上的重中之重。在世界各国大兴核电之时,人们逐渐开始担心铀资源的可持续性。随着国际铀资源的价格暴涨,铀资源有限的储量一度成为核电发展的瓶颈。以燃烧铀235为主的传统热堆核电站,铀燃料中99%的能量被浪费了。照此计算,全世界核电总装机容量为3.6亿千瓦,每年需要铀5万多吨,而铀矿探明储量只有459万吨,根本用不了几十年。对缺少铀矿资源的我国来说,形势更为急迫。按照我国在丹麦哥本哈根会议上做出的节能减排承诺,2020年我国核电装机目标预计将达到6000万千瓦以上,届时我国每年需要1万吨铀。

“我国大规模发展的第三代反应堆是不可能实现经济性更好、安全性更高、核废物最少、防止核扩散能力更强的目标,核电的未来还是要依靠快堆。”国家能源局相关人士告诉记者,该技术的突破将对我国核电行业发展形成利好。

商业化仍需时日

在2011年全国政协十一届四次会议上,针对快堆中试热实验成功,全国政协委员、中核集团顾问傅锐接受记者采访时表示:“快堆成为第四代核电技术已被业内公认,但离商用尚早。”他认为,目前在国内并存着二代半(CNP1000、CPR1000)、三代(AP1000)等技术,国家确定了中国核电要直接引进美国AP1000第三代核电站技术,即使商业快堆可行,是否采用,还须看国家政策。他建议,我国应尽快明确下一阶段的快堆工程技术目标,研究加快发展的实施途径,加大对快堆核能系统技术的研发。

中国核工业集团公司中国原子能科学研究院快堆总经理、研究员张东辉在其的文章中指出,我国目前已掌握快堆绝大多数核心技术,在国内形成了基本配套的工业体系。在充分借鉴压水堆经验、同时开展有效国际合作的情况下,我国快堆工程技术发展完全可以采用分三步走的战略:第一步,2011年建成中国实验快堆;第二步,2022年建成中国示范快堆;第三步,2025年左右,快堆实现商用推广。

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