比尔·盖茨的礼物：核电如何摆脱“恶名”

中国有很多先进的核能技术，中国的第三代核能技术发展很快，我们知道，在福岛，如果有三代核能技术就不会有那样的灾难发生了。但是我们真正要在全球范围内推广现代的、先进的核能技术，还需要推广到下一个阶段，那就是更高级别的、第四代的核能技术。

泰拉能源与中核集团签署合作，致力于发展行波堆，即新的核能技术。行波堆技术用的是贫铀而不是浓缩铀。用贫铀产生的核废料相对少一些，而这就对我们铀浓缩的要求不是很高。因为我们行波堆用的是贫铀，而贫铀是我们现在提炼、浓缩铀的一个副产品，所以我们也得到了两国政府的大力支持。因为贫铀这种资源特别容易获取，所以两国政府大力鼓励我们的合作项目，也就是泰拉能源与中核集团关于行波堆的合作，并鼓励我们建立一个合资公司。

有了我们核能的新一代技术，就有可能实现减排目标。说到我们的合作关系，我相信我们可以在中国培养我们的工程师，这一中国的工程技术还可以向世界其他的地方推广、在不同的地方都可以推广。

2015年9月中核集团与泰拉能源公司签署了行波堆合作文件后，比尔？盖茨说，行波堆是泰拉能源公司将与中核集团联合开发的第四代核能技术，双方的合作将为中国和全球的清洁能源做出贡献。但行波堆到底是怎么回事？

行波堆到底哪里来的？

1958年，美国麻省理工学院的范伯格在国际和平利用原子能会议上提出了“增殖-燃烧反应堆”的概念，主要物理过程为可转换材料（如238U）在反应堆内的“原位”增殖和焚烧，将整个闭式燃料循环在同一个堆内实现，简化核燃料循环，提高一次通过模式的铀资源利用率。

由于该增殖焚烧过程通常有增殖行波和焚烧行波的物理图像，被广泛称为“行波堆”。其具体实现方式又可以进一步分为行波堆和驻波堆两种。如果行波堆能够研制成功并投入使用，它们提供的能量够地球上的每个人按照美国的人均能耗用上1000年。

对此，范伯格表示：如果这个方案可行，今后我们只需要“每个行星有一个浓缩厂”，即只需要浓缩铀来点燃行波堆，用现有的乏燃料和天然铀就可以提供全世界所有人使用千年的能源。

可是，在当时的技术条件下，行波堆就像核聚变一样遥不可及，只能是一个纯理论研究。行波堆的燃耗要达到30%以上，燃料包壳辐照要达到500dpa（材料辐照性能）以上，而在当时的实验室条件下，材料辐照性能也达不到一年百个dpa。

相对而言，当时的水堆技术，技术可行性更高，更具备工业应用条件，世界核电便以此种技术大规模发展起来。行波堆就这样被遗忘在工业应用的门槛之外。

水堆燃料难题成了行波堆的救星

随着世界核电的发展，一些问题日益凸显：核燃料的来源问题，乏燃料后处理的问题，以及核扩散的风险等。

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。