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目前国际上对乏燃料的处置办法有两种:一次通过和进行乏燃料后处理。进行乏燃料后处理,也有两种方式:
一种是乏燃料出堆后,通过后处理分离出铀、钚,铀、钚可以另作他用。分离出铀、钚后的乏燃料经过几万年的存放后,放射性毒性可以减低到等效天然铀水平。
另一种是,除分离出铀、钚以外,进一步分离出次量锕系核素,这就是先进燃料循环方式。次量锕系核素里有部分核素的放射性半衰期非常长,是乏燃料中除钚之外最主要的长期放射性毒性来源。把所有锕系元素分离出来后,剩余的乏燃料只需要储存几百年就可以降低到等效天然铀的水平。
虽然很多国家的后处理技术已经发展得比较成熟,甚至达到了工业规模,但到目前为止,主要仍是针对压水堆乏燃料后处理,没有一条线是能够用于快堆及闭式燃料循环工业应用的,国家级的完整闭式燃料循环体系并没有真正建设起来。同时,能够分离出钚的后处理技术是敏感技术,后处理技术在降低了乏燃料的毒性的同时,也带来了核扩散的隐忧。
以美国为代表的国家对现有的后处理技术并不满意,他们认为,现有的后处理技术要耗费巨大的人力、物力、财力,且需要特别长的周期,在工业应用上并没有很大的前途,还不如等到技术进步得足够快,找到更适合于工业应用的办法后再处置。他们主要采用“一次通过”的方式,即核燃料焚烧后,从堆内卸出,深埋储存,以待日后后处理技术更加先进时再进行处理。
行波堆可以以现有的贫铀、乏燃料回收铀或者天然铀为燃料,这就解决了燃料来源问题、减轻了乏燃料的存储问题;同时,在理想状况下,行波堆10年才需要加一次转换增殖燃料,不需要开展后处理,杜绝了核扩散的风险。如果行波堆能够变成现实,不但阻碍核能发展的核心问题化为乌有,困扰人类多年的能源问题亦能同时得到解决。
比尔盖茨是个好推销员
2006年,在评估了所有已在理论上被研究和讨论过的核反应堆类型后,比尔˙盖茨选择了行波堆,并创立了泰拉能源公司来发展这项技术。
泰拉能源首席执行官、美国应用物理学家季约翰认为,行波堆概念很有潜力,但不是很快能够实现的。泰拉能源的任务是开展严谨的技术和工程开发,把行波堆的概念完善到一定程度,然后由大型核能企业继续做商业开发。
2010年,比尔˙盖茨接受麻省理工《科技创业》杂志采访时表示,泰拉能源公司不计划自己筹钱建造行波堆,“会与一些国家和大型公司合作来建造”。他认为,在亚洲建造行波堆的可能性要比北美或者欧洲地区更高。在世界核能新建电站中,中国占据了40%的领先地位,他“相信中国的核电项目将成为其他国家负责任地发展核电的一个榜样”。
2009年底,比尔˙盖茨开始了中国的行波堆推介之旅。在参观中核集团原子能院的实验快堆并发表主题演讲时,他提到,如果行波堆的梦想能够实现的话,美国现有的贫铀材料可以供一百座一百万千瓦的行波堆运行100年。
对核能发展来说,这是一个激动人心的数据。根据中国核电发展规划,到2020年,在运装机将达到5800万千瓦,届时铀资源战略储备和乏燃料安全管理都将面临很大挑战。如果核能发展积累的贫铀和乏燃料能够作为行波堆的燃料,核能大规模可持续发展将不再是梦想。
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