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既然如此,为何回收铀被“弃而不用”?
“压水堆用它没有经济性。”(科研处处长)乔刚表示,“目前世界上在运主流堆型为压水堆,要利用回收铀,需要经过再浓缩,且浓缩后的回收铀放射性水平比天然铀高几十倍,导致其在制造、运输和使用方面的成本加大,远高于直接采用天然铀的成本。”
但是,压水堆的“得不偿失”,却正是重水堆的优势。重水堆回收铀项目研发正是超前考虑到这个问题,将核燃料闭式循环的缺口——回收铀做了利用,实现了闭式循环的真正闭合。
“回收铀用在重水堆上,不需要再浓缩,放射性也只比天然铀高2到3倍,完全可控,燃料的经济性总体低于现有的天然铀燃料成本。”乔刚说。
张振华指出,我国是世界上少数几个既有压水堆又有重水堆和后处理的国家,实现回收铀在重水堆上的循环再利用,对提高铀资源利用率、减轻核燃料供应压力、构建核燃料闭式循环体系具有重要意义。
工程应用科学推进
以最少的天然铀资源,发最多的电,同时产生最少的放射性废物,核燃料闭式循环路线的目的再清晰不过。而这也正是重水堆“吃”压水堆回收铀所能发挥作用的关键所在。
国际上上世纪90年代便开展了压水堆乏燃料在重水堆上利用的研究,,但技术实现难度较大,迟迟无法突破。
然而,秦山核电回收铀研发团队创新性地提出“等效天然铀”概念,开辟出一条回收铀工程应用的渐进式新路。
等效天然铀燃料是一种与天然铀在中子物理学上等效的回收铀燃料,由回收铀和贫铀混合而成,可实现压水堆回收铀在重水堆上经济高效利用,将铀资源利用率总体提高20%左右。此种方法可简化很多问题,国内在制造和使用方面都不存在重大技术问题。
“先以等效天然铀方式利用回收铀,取得一定的经验之后再逐步实现经济效益更高的回收铀直接利用。”张振华认为,这种渐进的方式,最符合实际和科学性。
正是这样的“技术妥协”,为回收铀入堆接受考验,以及全堆应用争取到了机会。
2009年,回收铀研发项目被国防科工局列入国家核能开发项目,并提供科研经费支持,年底国家核安全局批准秦山三核关于等效天然铀燃料入堆示范验证的申请。2010年,国防科工局将“等效天然铀技术研发和入堆示范验证项目” 列入了国家“十二五”核能开发项目,并提供了经费支持。
2010年3月,国际上首次回收铀燃料棒束入堆示范试验结果显示:利用相同量的回收铀,重水堆可比压水堆多发电32%。之后,首批卸出的示范棒束和全部卸出的24根示范棒束水下检查表明:天然铀棒束和回收铀棒束辐照性能一致。
这样的结果,让张振华和研发团队激动不已,也看到了更多的希望。而下一步,就是推进实施工程应用两步走战略:第一步开发等效天然铀技术,用于秦山三期运行的重水堆;第二步结合重水堆新建项目,开发回收铀直接利用技术。
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