古新萍
在中国原子能科学研究院,一座引人瞩目的工程正处于紧张的设备安装阶段,这就是中国实验快堆工程——一个我国核能发展史上具有里程碑意义的“863”计划能源领域的重大项目。
中国实验快堆(简称CEFR)工程于1995年底由国家计委和国家科委联合发文批准立项,国家科技部、国防科工委及中国核工业集团公司出资兴建,由中国原子能科学研究院负责设计、建造和建造后的运行。中国实验快堆以钠为冷却剂,热功率6万5千千瓦,净电功率2万千瓦。采用一回路池式结构和钠-钠-水三回路传热系统,并首次设立非能动事故余热排除系统。工程建筑面积4.4万平方米,建筑子项16个。
2000年5月30日,第一罐混凝土开始浇灌,标志着处于国际先进水平的中国实验快堆工程正式启动; 2002年8月15日核岛主厂房封顶,工程建设取得重大进展;2005年8月11日堆容器首批大型部件吊入反应堆大厅安装,实现了工程建设的又一个重大节点。目前,工程建设进入了攻坚阶段,主要关键设备基本到位,安装调试及各项实验工作正全面展开。
快堆可将铀资源的利用率提高60%-70%
快堆是一种解决未来后续能源供应可供选择的先进堆型。中国实验快堆工程指挥部总工程师徐銤介绍说,快堆是由快中子引起原子核裂变链式反应的反应堆。它的一个重要特点是,在消耗核燃料的同时,又产生多于消耗的核燃料,实现核燃料的增殖,所以又称快中子增殖反应堆。目前世界发展成熟的压水堆﹙例如,我国的秦山、大亚湾核电站堆型﹚主要用铀-235作裂变燃料,铀-235在天然铀中约占0.7%﹐而在天然铀中占99%以上的铀-238不能被充分利用,因此压水堆的进一步发展将受到铀资源的限制。发展快堆可将铀资源的利用率从单一发展压水堆的约1%提高到60%-70%。快堆与压水堆匹配发展,即压水堆核电站在发电的同时,在乏燃料中所产生的工业钚可以作为快堆的初装料。快堆电站在发电的同时又可将铀-238转化成可裂变燃料钚-239,钚-239又可为新的快堆核电站供初装料。这样周而复始,形成核燃料闭式循环体系,使核能可大规模持续发展,可解决核燃料短缺的后顾之忧。
近年,在美国等国提出的先进核能系统中,一共有六种堆型,其中三种是快堆。我国专家认为,快堆是一种先进的堆型,在我国能源发展战略中具有不可替代的地位。
我国人口众多,能源消耗量大,煤因环境问题和作为碳氢原料应节制使用,需要大规模发展核能。由于天然铀资源有限性,必须发展快中子增殖堆核电站。
中国制定了发展快堆“三步走”战略
党中央、国务院对我国发展快堆高度重视。去年,中央做出决定要加快核电发展,到2020年核电发展要占全国总发电量的4%~5%,并确定主堆型为百万千瓦级压水堆。同年12月,中共中央政治局委员、国务院副总理曾培炎在视察中国原子能科学研究院时特别强调,在将压水堆作为核电发展的一种主要堆型的同时,还要加快新一代堆型的研究。快堆是今后核能发展非常有前途的堆型之一,在能源领域其技术处于前沿位置,对充分利用我国铀矿资源、促进核电持续发展、解决我国后续能源供应问题具有重要意义。
按照中央领导的指示,参照国际上发展快堆的经验﹐中国制定了实验快堆-原型快堆-商用快堆的“三步走”发展战略。第一步是建造中国实验快堆,目的是建立装置、开展实验、掌握技术并培训人才,为我国快堆的进一步发展打基础。在建造实验快堆的同时,已编制2020年左右建造原型快堆的规划。并已向国家申请作为重大专项纳入2006—2020国家科技发展中长期规划。原型快堆是快堆发展中的第二步,是一座中等规模的快堆电站,电功率约60万千瓦,是大型商用快堆电站的“原型”,在这一阶段,要确立商用快堆的结构特点,并通过实际运行,进一步验证工业规模快堆电站的运行可靠性和经济性,为商用快堆电站的建造提供技术依据和运行经验。
我们期待着中国实验快堆快步发展。