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12月29日,这座有着1700余年历史的闽东最古老的县城,迎来了一件“新鲜事”。
福建霞浦
中核集团当天在福建霞浦宣布示范快堆工程土建开工。示范快堆工程建设,是我国核能战略“三步走”的关键环节,被认为是新时代、新形势下中国核工业发展的标志性工程,将开启我国核能发展的新篇章。
我国核能发展战略“三步走”——热中子反应堆、快中子增殖堆、受控核聚变堆。示范快堆建设的重大意义在哪?要实现2023年建成投产的目标,还有哪些技术难点要攻克?
快堆有什么优势
铀资源的利用率提高60倍
开工会上,中核集团董事长、党组书记王寿君表示,示范快堆工程是国家重大核能科技专项,对于实现核燃料闭式循环、促进我国核能可持续发展,推动地方经济建设具有重要意义。
四代核电技术是快堆的标签之一。我国是世界上第8个拥有快堆技术的国家。快堆也被认为是四代核电技术主力堆型。
中核集团快堆首席专家、中国工程院院士徐銤曾在接受科技日报采访时说,因为快堆契合了第四代核电技术的重要指标:具有更好的经济性,安全性高和废物产生量少。
“在铀的燃烧中,真正消耗的是铀235。天然铀中99.2%都是铀238,而真正能裂变的铀235只有0.07%。”徐銤介绍,目前全世界的400多座核电站多为轻水堆,又称热堆。热堆消耗的主要核燃料是铀235,而自然界中铀235的蕴藏量仅占0.66%,其余绝大部分是铀238,占99.2%。为保证核反应正常进行,一般轻水堆采用3%—4%的浓缩铀235为原料,这意味着,真正参与核反应的原料铀235只有3%—4%,余下是会产生辐射的铀238核废料。
福建霞浦示范快堆工程土建开工。摄影陈海翔
快堆则有望改变这一现状。在快堆中,常用的核燃料是钚239,钚239发生裂变时放出来的快中子会被装在反应区周围的铀238吸收,又变成钚239,从而使堆中核燃料变多,反应开始循环持续下去,从而将铀资源的利用率从目前的约1%提高至60%以上。
由于利用率的提高,相对较贫的铀矿有了开采的价值。就世界范围讲,可采铀资源将因此增加上千倍。
快堆的另一个突出特点是核废料越烧越少。热堆反应后的剩余物的放射性仍然很强,如果直接进行地质处置,耗资极其惊人。而这些核废料在快堆反应中经过回收再利用以后,放射性物质的衰变期只有二三百年,可以大大减少核废物处置量,降低乏燃料长期毒性风险。
“既然燃料越烧越多,能否实现60年不换料呢?”徐銤说,要实现这一目标,意味着快堆的建造材料必须耐烧,而到现在还很难找到这样的材料,“目前看来,20—30年不换料是可能实现的。”
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