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2013年,国家能源局将“压水堆回收铀在商用重水堆全堆应用项目” 列入国家能源自主创新项目,提供了经费支持。重水堆对回收铀的经济高效利用产业化将实现。
据记者了解,一旦全堆应用实施以后,秦山两台重水堆发电每年将消耗140吨回收铀、60吨贫铀,每年为国家节省200吨天然铀资源,相当于省出一个中型铀矿的年产能。而且,全堆应用后,除去回收铀原料和生产线改造等各种成本,秦山三期两台重水堆还可以一定的经济收益。
对于重水堆新项目,张振华告诉记者,距离秦山核电6.9公里处的长山厂址最优,未来考虑先新建两台先进燃料重水堆(AFCR),完成回收铀直接利用技术研发应用。但他也表示了担忧,“如果新建项目进展缓慢,我们在国际重水堆回收铀领域的前沿性研究工作将受到影响,回收铀的价值也就无法凸显。”
据科研人员测算,四台压水堆机组所产生的回收铀,正好够一台重水堆机组“消化”。这种四加一模式,也正好是热堆闭式循环的体现,对铀资源的高效利用得到了业内人士的普遍认同。
而在未来,重水堆与后处理的配套性将逐渐体现。以200吨后处理厂为例,其可处理约8台压水堆乏燃料,回收铀可供3台先进燃料重水堆使用,回收钚可供2台快堆使用。
钍资源利用发力
重水堆在核燃料循环中的特殊地位已经凸显,而钍资源开发利用是其更为长远和重要的优势。
据了解,我国钍资源储量丰富,内蒙古白云鄂博矿区主东矿中钍资源储量约占全国的77%,但利用率几乎为零。目前,核能利用是钍资源利用的主要方式,尤其是重水堆独有的燃料灵活性,更易实现钍燃料的工程应用。
2008年,国家能源局提出“以重水堆核电站为突破口进行钍资源的核能利用”。2009年7月,秦山三核联合国内外三方完成重水堆利用钍燃料可行性研究。对此,之后的专家咨询会得出结论:钍燃料重水堆工程上可行,安全上有增强,经济性预期良好。“考虑到世界上还没有钍堆,以及国内相关基础技术还非常薄弱,应考虑分阶段渐进发展来实现重水堆对钍资源的核能利用。”
而根据张振华和其研发团队的想法,直接利用回收铀技术将为钍燃料示范提供最佳实践平台。
钍资源工程应用采用与回收铀应用相同的模式:在新建的先进燃料重水堆(AFCR)实现直接利用回收铀作为燃料时,先将钍燃料入堆做辐照考验,然后再过渡到钍燃料直接利用。
在研发团队对重水堆在燃料循环体系中的定位中,资源利用和开发呈现出渐进式:近期,也就是到2020年,重水堆直接利用回收铀,提高铀资源利用效率,提高后处理经济性;作为试验平台,开展钍资源核能利用研究。中期,2020-2030年,重水堆进一步利用回收铀实现钍资源核能利用,开辟新的核燃料来源;开展钍铀循环研究,减轻快堆发展的压力。2030年之后,重水堆利用压水堆运行所积累的回收铀发电;钍铀循环作为铀钚循环的备用手段;为聚变堆发展提供核燃料-氚。”
“鉴于重水堆在回收铀和钍资源利用方面的优势,充分考虑其在我国闭式核燃料循环体系中能起的作用,给予科学定位,将有利于维持我国的核电规模持续发展。”张振华最后强调。
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