7月21日，中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司在北京宣布，該集團(tuán)旗下原子能院研發(fā)的中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆首次成功臨界，即達(dá)到裂變反應(yīng)可以維持的條件。繼美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)家之后，我國(guó)成為世界上第8個(gè)擁有快堆技術(shù)的國(guó)家。

這一國(guó)家“863”計(jì)劃重大項(xiàng)目目標(biāo)的全面實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著列入國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃前沿技術(shù)的快堆技術(shù)取得重大突破。這也標(biāo)志著我國(guó)在占領(lǐng)核能技術(shù)制高點(diǎn)，建立可持續(xù)發(fā)展的先進(jìn)核能系統(tǒng)上跨出了重要的一步。

快堆是核電技術(shù)制高點(diǎn)

在核電領(lǐng)域，通常把上世紀(jì)五六十年代建造的驗(yàn)證性核電站稱(chēng)為第一代；七八十年代標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、批量建設(shè)的核電站稱(chēng)為第二代；第三代是指九十年代開(kāi)發(fā)成熟的先進(jìn)輕水堆。第四代核電技術(shù)則是指正在開(kāi)發(fā)中的新一代核電技術(shù)，國(guó)際上對(duì)其提出了經(jīng)濟(jì)性更好、安全性更高、核廢物最少、防止核擴(kuò)散能力強(qiáng)等多項(xiàng)要求。

目前，國(guó)際上推薦的第四代核電站6種反應(yīng)堆堆型中，有3種是快堆。在快堆中，鈾的利用率實(shí)際上可以達(dá)到60%～70%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的反應(yīng)堆。而且，貧鈾、乏燃料、低品位的鈾礦，乃至海水里的鈾，都可以成為快堆的燃料來(lái)源。

記者在采訪(fǎng)中了解到，快堆的全稱(chēng)是快中子增殖堆，其反應(yīng)過(guò)程中鈾235與钚239燃料裂變時(shí)產(chǎn)生的快中子，不會(huì)被減速。因此，當(dāng)快中子轟擊反應(yīng)區(qū)周?chē)拟?38時(shí)，鈾238會(huì)以一定比例將其吸收，產(chǎn)生新的钚239。于是，新的核燃料不斷產(chǎn)生，再生速度高于消耗速度，核燃料越燒越多。每過(guò)一段時(shí)間，快堆核電站所得到的钚239，還可以裝備一座相同規(guī)模的快堆，一座快堆會(huì)變成兩座，兩座變成4座。

在天然鈾中，僅有不到1%的鈾同位素――鈾235，能夠在熱中子作用下發(fā)生裂變反應(yīng)，而占天然鈾絕大部分的鈾同位素――鈾238卻不能。這意味著，鈾燃料中99%的能量被浪費(fèi)了。照此計(jì)算，全世界核電總裝機(jī)容量為3.6億千瓦，每年需要鈾5萬(wàn)多噸，而鈾礦探明儲(chǔ)量只有459萬(wàn)噸，根本用不了幾十年。

快堆充分滿(mǎn)足了第四代核電技術(shù)對(duì)于經(jīng)濟(jì)性、安全性、核廢物的諸多要求，而歐洲原子能機(jī)構(gòu)蘇尼爾?費(fèi)里克斯教授也曾公開(kāi)表示，目前情況下，最有希望的第四代核電技術(shù)就是快堆。

“以燃燒鈾235為主的熱堆電站的發(fā)展規(guī)模，以及鈾資源的使用時(shí)間都是有限的，我國(guó)大規(guī)模發(fā)展第三代反應(yīng)堆是不可能完成的任務(wù)，核電的未來(lái)還是要依靠快堆”，國(guó)家能源局相關(guān)人士告訴本報(bào)記者，該技術(shù)的突破將對(duì)我國(guó)核電行業(yè)發(fā)展形成利好，而對(duì)計(jì)劃去海外收購(gòu)鈾資源的相關(guān)企業(yè)造成一定壓力。

或解決鈾資源緊缺難題

鈾資源是核電站的“糧食”，是當(dāng)前世界各國(guó)爭(zhēng)奪資源列表上的重中之重。在世界各國(guó)大興核電之時(shí)，人們逐漸開(kāi)始擔(dān)心鈾資源的可持續(xù)性。隨著國(guó)際鈾資源的價(jià)格暴漲，鈾資源有限的儲(chǔ)量一度成為核電發(fā)展的瓶頸。

對(duì)缺少鈾礦資源的我國(guó)來(lái)說(shuō)，形勢(shì)更為急迫。按照我國(guó)在丹麥哥本哈根會(huì)議上做出的節(jié)能減排承諾，2020年我國(guó)核電裝機(jī)目標(biāo)預(yù)計(jì)將達(dá)到7000萬(wàn)千瓦以上，屆時(shí)我國(guó)每年需要1萬(wàn)余噸鈾。

在日本福島核事故后，我國(guó)曾暫停了核電領(lǐng)域新項(xiàng)目的審批，外界對(duì)我國(guó)核電的發(fā)展態(tài)度存在擔(dān)憂(yōu)。

一位長(zhǎng)期關(guān)注我國(guó)核電發(fā)展的人士曾在核危機(jī)出現(xiàn)后表示了他的擔(dān)憂(yōu)：我國(guó)核能民用研究長(zhǎng)期被忽視，體制不順、投入不足、人才流失，當(dāng)我國(guó)以驚人速度建設(shè)核電站時(shí)，卻只能將這個(gè)巨大市場(chǎng)和能源命脈拱手“讓”給外國(guó)公司。

“快堆技術(shù)的突破，將使中國(guó)具備完整的核燃料閉式循環(huán)的技術(shù)條件，鈾資源的利用率提高了60倍，到達(dá)60%，同時(shí)乏燃料中的放射性廢物的體積與處置時(shí)間也大大縮短，大幅降低了乏燃料處理的難度與成本。此次實(shí)驗(yàn)快堆取得的進(jìn)展，可以給中國(guó)核能研究帶來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)，并在未來(lái)為中國(guó)的核電發(fā)展提供自主技術(shù)支撐”，該人士同時(shí)表示，快堆技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將改變?nèi)藗儗?duì)于鈾資源短缺的預(yù)期，國(guó)際鈾礦的價(jià)格也將回復(fù)理性，同時(shí)也減少了社會(huì)對(duì)于放射性廢物處置的擔(dān)憂(yōu)。總之，核電在世界范圍內(nèi)的快速發(fā)展將不再受到鈾資源的限制。

“通常我們運(yùn)行的反應(yīng)堆對(duì)鈾資源的利用率僅有1%，經(jīng)過(guò)一次‘燃燒’后，不僅大量鈾仍然存在，而且會(huì)有更高裂變價(jià)值的核素產(chǎn)生，可以回收利用。”中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)技術(shù)專(zhuān)家表示，以壓水堆乏燃料為燃料的快堆技術(shù)，不僅解決了鈾資源和乏燃料雙重問(wèn)題，同時(shí)其技術(shù)本身是第四代核電技術(shù)，安全性能也因此大幅提升，有望在商業(yè)化后進(jìn)行推廣。

可以預(yù)見(jiàn)的是，快堆將成為未來(lái)核電領(lǐng)域的技術(shù)高地。目前，各國(guó)正在繼續(xù)推進(jìn)快堆的研究和商用開(kāi)發(fā)，相關(guān)人士表示，實(shí)現(xiàn)商用的時(shí)間預(yù)計(jì)在2030年~2035年之間。

新聞鏈接：我國(guó)首座快堆實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電

我國(guó)第一個(gè)由快中子引起核裂變反應(yīng)的中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆7月21日10時(shí)成功實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。

中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆是我國(guó)快中子增殖反應(yīng)堆（快堆）發(fā)展的第一步。該堆采用先進(jìn)的池式結(jié)構(gòu)，核熱功率65兆瓦，實(shí)驗(yàn)發(fā)電功率20兆瓦，是目前世界上為數(shù)不多的大功率、具備發(fā)電功能的實(shí)驗(yàn)快堆，其主要系統(tǒng)設(shè)置和參數(shù)選擇與大型快堆電站相同。實(shí)驗(yàn)快堆充分利用固有安全性并采用多種非能動(dòng)安全技術(shù)，安全性已達(dá)到第四代核能系統(tǒng)要求。

“快中子反應(yīng)堆是世界上第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的主力堆型，代表了第四代核能系統(tǒng)的發(fā)展方向?！敝袊?guó)實(shí)驗(yàn)快堆首席專(zhuān)家表示，以快堆為牽引的先進(jìn)核燃料循環(huán)系統(tǒng)具有兩大優(yōu)勢(shì)：一是能夠大幅度提高鈾資源的利用率，可將天然鈾資源的利用率從目前在核電站中廣泛應(yīng)用的壓水堆的約1%提高到60%以上；二是可以嬗變壓水堆產(chǎn)生的長(zhǎng)壽命放射性廢物，實(shí)現(xiàn)放射性廢物的最小化。快堆技術(shù)的發(fā)展和推廣，對(duì)促進(jìn)我國(guó)核電可持續(xù)發(fā)展和先進(jìn)燃料循環(huán)體系的建立具有重要意義。

據(jù)介紹，在長(zhǎng)達(dá)20多年的實(shí)驗(yàn)快堆研發(fā)過(guò)程中，我國(guó)全面掌握了快堆技術(shù)，取得了一大批自主創(chuàng)新成果和專(zhuān)利，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)快堆的自主研究、自主設(shè)計(jì)、自主建造、自主運(yùn)行和自主管理，形成了完整的研發(fā)能力，并培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的技術(shù)人才隊(duì)伍。在此基礎(chǔ)上，中核集團(tuán)已經(jīng)開(kāi)始著手研發(fā)百萬(wàn)千瓦級(jí)商用快堆電站技術(shù)。

中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆項(xiàng)目由科技部、國(guó)防科工局主管，中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司組織，中國(guó)原子能科學(xué)研究院具體實(shí)施。多年來(lái)，原子能院組織國(guó)內(nèi)相關(guān)大學(xué)、研究院和企業(yè)等幾百家單位并大力開(kāi)展國(guó)際合作，經(jīng)過(guò)多年不斷的創(chuàng)新探索和協(xié)作攻關(guān)，先后完成了研究、設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試，2009年5月開(kāi)始系統(tǒng)熱調(diào)試，2010年7月21日實(shí)現(xiàn)首次核臨界。記者 宋陽(yáng)?