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核裂变能可持续发展的战略选择
记者:作为四代堆型的中子快堆相较于三代核电有哪些优势?
万钢:相较于三代核电,第四代核能追求更安全、经济和可持续,快堆(快中子引发裂变的核反应堆)是第四代核能的主要堆型,其优点主要有以下几个方面:一是资源的高效利用。三代核电属于热中子核反应堆,主要是利用天然铀中占0.7%的铀235,而第四代的快堆还可以充分利用天然铀中占99.3%的铀238,使天然铀的利用率能够提高60倍以上,这一特性可以支持核能大规模使用数百年。所以,快堆可实现燃料的增殖,叫增殖堆。在核燃料产业链中,快堆既能将压水堆乏燃料中分离出来的燃料再利用起来,也能将浓缩铀(为压水堆燃料提供)生产剩下的贫铀(铀235更少,铀238更多)再利用起来,实现核燃料的闭式循环,实现循环经济。可以说,快堆和压水堆匹配发展,可实现核能的大规模、可持续发展。
二是放射性废物的最小化。无论什么反应堆,燃料烧过以后都成了不能再直接使用的乏燃料,储存起来是一种办法,但会受储存空间的限制,必须对其进行处理和分离。压水堆的乏燃料中存在一些长寿命的次量锕系元素(MA),而快堆可以将其烧掉(嬗变)掉,使放射性废物对环境的影响时间缩短100倍,废物量也同时会大大减少。一座快堆可以支持5-10座同功率压水堆MA的嬗变。
三是安全性更高。由于快堆工作压力接近常压、冷却剂热工裕度大,本身的固有安全性高。同时,能够很好地采用非能动事 故余热排出系统等非能动技术,能够将反应堆设计得更安全,确保反应堆安全运行。
记者:我国的中子快堆研究目前在全球处于什么水平,我国的中子快堆优势在哪里?
万钢:作为快堆的后发国家,通过科技部和科工局支持的863计划 “中国实验快堆”项目的实施,并通过国际合作特别是与俄罗斯的紧密合作,我国的快堆技术得到了长足发展,目前已掌握绝大多数快堆核心技术,实验快堆已经实现了70%设备的国产化,在国内形成了基本配套的产业链,成为世界上第8个有能力设计建造快堆的国家。
虽然我国的快堆技术总体上与俄、法等快堆先进国家有差距,但实验快堆还是体现了当今世界的先进水平,在设计上也具有独有的一些特点,如完全的非能动事故余热排出系统、事故情况下冷却剂泄露非能动虹吸破坏装置、钠火消防技术、双层管技术等。今后,将在这个平台上,进一步开展实验研究,进一步加强国际合作,做出世界一流的快堆技术成果。
记者:在铀资源有限的情况下,核燃料生产是否会成为中子快堆的重要战略和商业价值?
万钢:与压水堆电站相比,快堆电站的运行同时生产两类产品:电和核燃料。快堆可以增殖,可以设计成增殖比大于1,如CFR600的增殖比就设计为1.2,使得在消耗1公斤核燃料的同时,可以生产1.2公斤的新的核燃料。快堆的这种核燃料生产能力,一方面可以解除压水堆的燃料后顾之忧,有效保护设计寿命达60年的压水堆的投资安全,一方面使得核燃料的生产是可控和可预测的,避免燃料价格的大幅度波动,有利于整个核能行业的健康发展。
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近日,我国首台百吨级快堆乏燃料运输容器取得设计许可批准,标志着我国完全掌握了大型快堆用乏燃料运输容器的全部关键技术,打破了该类型运输容器长期依赖进口的局面,实现了我国具有自主知识产权的快堆乏燃料运输容器从无到有,再到创新性、产业化、型谱化的突破,为我国快堆发展打下坚实的基础。百吨
中国共产党优秀党员、国家科技进步特等奖获得者、全国创新争先先进个人、中国快堆事业的开拓者和奠基人之一,中国工程院院士徐銤同志,因病医治无效,于2023年1月4日7时20分在北京逝世,享年86岁。
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