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我国是否已成快堆技术世界第八?铀储量是否可用三千年?

2011-02-18 11:39来源:中国科学院理论物理研究所关键词:核电站铀储量收藏点赞

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至于电价,目前的中国实验快堆,每千瓦投资约是10万元人民币,比火力发电8000元/千瓦造价约高了10倍。其冷却、传热系统用的是液体金属钠循环,其投资比高压水冷却的投资要大一些。为达到高效发电,当然也少不了能支撑高压水蒸汽的大容器。当前,第三代压水堆型核电站的投资约是18000元/千瓦。加上移民,至少上升到20000元/千瓦。当代核电站发展的动向是,对运转安全的要求将越来越高,而且不惜加大投入确保运转的安全。一个严峻的问题是,中国的快中子堆核电站技术,何年何月,其电价才能降到和第三代核电站相接近的水平?

3.必须有快中子堆乏燃料快速的后处理技术,还要有相应强大的能处理快中子堆乏燃料,不断提取钚239、240……的工业。快中子核电站的重要特点,是在消耗核燃料发电的同时,不断新产生的核燃料,其增殖系数通常是1.6,即烧掉1个钚原子,会增加1.6个钚原子。但是,这一新增加的0.6个钚原子,必须不断地从快中子堆中取出来,才能做到快中子堆核电站的持续、高速发展。所以,一个完整的快中子堆核电站核发电技术,必须包括快中子堆乏燃料后处理技术,而且要有适用于快中子堆的MOX燃料的工业化生产的技术。现在部署的乏燃料后处理的生产线,仅能适用于压水堆,并不能直接搬到快中子堆乏燃料的后处理。问题是,压水堆乏燃料后处理技术,并不等同于快中子堆乏燃料后处理技术。两者衰变产物并不等同,其放射性强度以及相对比例也不相同。

4.从第三代核电站技术到第四代核电站,无疑是技术上的大跨越。但也要指出,这一“第四代核电站”技术,离真正可持续、可迅速增殖、发展的快中子堆发电技术,尚有一大段距离。现在试验运行中的钠冷却的快中子堆的钚239、240……的增殖系数仅有1.2。也就是每烧掉1个钚原子,仅增加0.2个钚原子。所以,如果以这一“钠冷却的快中子堆首次达到临界”和“压水堆的乏燃料后处理试验获得成功”,这两项技术成就,和今后将要走的很长的路程相比较,就只能说,仅仅是“万里长征的第一步”。

掌握了乏燃料后处理和快中子增殖堆发电技术,是否使我国天然铀资源从50年延伸到3000年?

首先需要解释,为什么我国天然铀只能“支持”正在建设中的“第二代”、“第三代”核电站50年?这一结论,当然源自能源专家的估算:“目前已探明世界上(经济上)有开采价值的铀为500万吨,而一座1000兆瓦(100万千瓦)的核电站,要消耗的铀为:初装量365吨+年补充量174吨(运行30年约需天然铀5500吨)。能源专家按年增长率2.5%(1989~1990的低潮增长率)估算,现有储量只能维持到2035年左右。”2035年-1990年=45年。当然,这只是1990年的估算。现在发展的形势,包括储量和增长速度都超过了1990年的预计。已去世的核动力专家赵仁凯院士曾在生前给出一个估算,说我国天然铀资源最多仅能维持60座标准核电站(包括可能进口的天然铀),持续运行40年。赵仁凯甚而建议这60座标准核电站,是我国核电站发展的上限。现在,由于人们公认核电站已可能从40年的全寿期,延长到50~60年。而且天然铀可能扩大进口,也可能由于开采、提炼技术的改进,再加上我国还有某些可开发的属于贫矿的天然铀资源,有可能支持60座标准核电站,持续运转50年。既然天然铀资源利用率可扩大60倍,所以,可支持的年限也就延长到50×60=3000年。这里要请人们高度注意:核科学家说的是,如果只建造装机为0.5亿千瓦的核电站,我国天然铀资源可支撑到3000年。但如果我国电力工业需要10亿~15亿千瓦的装机,那就只能支撑100~150年了。可以期望这一支撑,可大幅度减少煤的污染和CO2的排放,可以和中国的“煤”并驾齐驱,但绝不是“搞火力发电的人们可以松一口气”,因为这仅是“半壁江山”。

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