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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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更重要的是,上述资源利用率可提高60倍的估算,只是1990年的估算,现在已不再准确。原因是,由于核发电技术的不断改进,设计的不断更新,已大幅度提高了压水堆或热中子堆类型核电站的资源利用率。

下面首先介绍一下,所谓快中子增殖堆可将资源利用率扩大60倍的说法,是怎样算出来的。我国核燃料专家王方定院士曾在一篇介绍乏燃料处理的长文中,给出如下估算:

“目前核能主要是利用铀235,但它只占天然铀中的0.7%,即使考虑到压水堆的转化比为0.6,天然铀利用率也只有0.7%+0.7%×0.6=1.1%。”

我国学者连培生在《原子能工业》(2002年版,连培生著)书中(第70页,表2-17)有如下表述:对于目前的压水堆,铀资源的利用率分别为:如果是一次通过(即乏燃料不后处理,直接处理)则铀资源利用率只有0.58%;如果进行后处理,只复用铀,则铀资源利用率为0.75%;如果后处理后铀和钚复用,则铀资源利用率为0.98%,近似为1%。

由于快中子增殖堆,一般可能进一步再烧掉慢中子堆燃烧后剩余的铀238的60%,所以有60倍的增益。

但是,新型压水堆的设计和改进,除不断提高其安全运转性能外,当然也要不断提高热中子反应堆的资源利用率。如果说,老式的压水堆加上后处理……只能烧掉1.0%的天然铀,新型压水堆已能烧掉3%~4%天然铀。原因是,新型压水堆的设计已大大加大了装料中铀的浓缩度。在老式的压水堆设计中,真正能烧掉的核燃料也就是仅约0.5%左右的铀235,加上少量的钚239,这就是连培生教授指出的“铀资源利用率只有0.58%”。但由于新型压水堆中铀235浓缩度的提高,在新型压水堆中燃烧掉的核燃料,将不仅是铀235,还有新产生的和再循环中的钚239,也有可能调节热中子堆里中子的谱形,适当增大钚的再生的转化比。而可期望不使用后处理技术,即能在慢中子堆中再烧掉1~2代的新生的钚239——也就等价于在慢中子的压水堆中,还能多烧掉部分的铀238。如果再加上后处理的铀和所提取的钚的再利用,就完全可能在压水堆中将铀的资源利用率提高到3%~4%。所以在国内的新闻报道中,纷纷说,“在当今世界的核电技术下,核燃料燃烧了3%~4%左右”。也就是从过去仅燃烧的1%,上升了3~4倍。过去我们一直认为“已探明”的铀资源仅能支撑25座标准核电站,运行30年。现在由于所掌握的资源量的增大,有望扩展到支撑80座标准核电站持续运转60年。其实这里正需加上另一重要因素,即在慢中子堆中的核燃料的燃烧,已由于过去的仅烧1%,上升到可燃烧3%~4%。

但是,过去人们之所以认为快中子增殖堆能提高60倍的资源利用率,其前提是已认定压水堆的资源利用率仅有1%;而如果压水堆可提升到3%~4%,那么快中子堆的资源利用率就仅能再提高60÷(3~4)=15~20倍。或者仅能支撑功率为7.5亿~10亿千瓦的核电站持续运转50年!这比煤贡献小多了,只能作为煤发电的重要补充,不可能取代煤,更赶不上水电。中国有5.4亿千瓦技术可开发的水电资源,如能开发出来,完全能持续利用几千年!

我国“快中子堆已首次达到临界”的突破和已实现“核动力乏燃料后处理技术”的报道,是否涉嫌“相当地大吹大擂”?

回答是:不仅仅是“相当地大吹大擂”,而且连世界上快中子增殖堆发电技术的现状,都没有说清楚。我国不仅不是“世界上第八个拥有快堆技术的国家”,而且世界上至今只有俄罗斯才是接近拥有完整的快堆技术的国家。据报道,俄罗斯现在仅能年生产5吨的MOX燃料,显然不足以大量供应快中子堆的迅速发展。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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