快堆和我國核能的可持續(xù)發(fā)展

1、摘要：我國核能發(fā)展戰(zhàn)略的第二步快堆，因其易裂變?nèi)剂显诙阎锌稍鲋澈涂涉幼兏叻砰L壽命核素的特性，實現(xiàn)熱堆快堆匹配閉式核燃料循環(huán)可保證核能的可持續(xù)發(fā)展。作為我國快堆工程技術(shù)發(fā)展的起步，65 MW熱功率中國實驗快堆已處調(diào)試段。在當(dāng)前壓水堆發(fā)展計劃的基礎(chǔ)上，加快快堆及其相關(guān)閉式核燃料循環(huán)的發(fā)展以實現(xiàn)如下三個戰(zhàn)略目標(biāo)：（1）2030年前批量建成示范快堆，增加核電量；（2）2050年核電容量發(fā)展到240 GW，約占國家總電力生產(chǎn)的16%；（3）20502100年實現(xiàn)核能大規(guī)模替代化石能源，大大減少CO2的排放。能源的可持續(xù)、安全的供應(yīng)是國家穩(wěn)定發(fā)展的重要保證。核能是能源大家庭中的新成員，它具有安全性、可靠性

2、、清潔性、經(jīng)濟性，可以大規(guī)模利用。我國已決定到2020年，核電運行裝機容量將達到4 000萬千瓦，在建裝機容量將達到1 800萬千瓦。1990年，國務(wù)院核電辦、國家計委、國家科委、能源部、機電部、中國核工業(yè)總公司等共同制定了我國核電發(fā)展“八五”計劃和“十年規(guī)劃綱要”，隨后，國務(wù)院核電領(lǐng)導(dǎo)小組組織全國性論證，提出了2050年我國核電將發(fā)展到約240G W，占總發(fā)電量的16%20%。未來，核能將大規(guī)模替代化石燃料，進而減少CO2的排放。天然鈾中，易于裂變的鈾-235只占0.71%左右。對于1 000 G W的核電站，建壓水堆只要用建快堆一半鈾-235的量就能運行，所以各國發(fā)展核能都是從熱中子堆開始

3、的。但是壓水堆對鈾資源的利用率太低，如果燃料一次通過，只能利用鈾資源的0.45%左右；若乏燃料經(jīng)后處理，提取出未燒盡的鈾-235和鈾-238轉(zhuǎn)換出來的钚，再返回堆中利用，且無限次循環(huán)，考慮損耗，從數(shù)學(xué)上也只能利用1%左右，而從中子學(xué)的角度是難以實現(xiàn)的。所以，一座1 000 M W壓水堆，燃料一次通過，60年壽命總共要消耗10 000 t天然鈾。大規(guī)模發(fā)展壓水堆，應(yīng)考慮到可采鈾資源的有限性和可采鈾資源實際上存在的不確定性?？於咽俏覈四馨l(fā)展基本戰(zhàn)略中的第二步?？於阎幸鹆炎冩?zhǔn)椒磻?yīng)的中子平均速度比熱中子堆的中子快上千倍?？於堰\行發(fā)電時，一方面消耗易裂變?nèi)剂?，另一方面又生產(chǎn)新的易裂變?nèi)剂希夷苓_

4、到所產(chǎn)多于所耗，易裂變?nèi)剂系玫搅嗽鲋?，所以快堆又稱為快中子增殖堆。在快堆中真正消耗的是鈾-238。發(fā)展快堆，燃料無限次循環(huán)，從理論上可將鈾資源的利用率提高到100%?？紤]到燃料后處理和制造中的損耗，如圖1所示，利用率可達60%70%。比起發(fā)展壓水堆，鈾資源的利用率可提高6070倍，甚至130150倍。钚在快堆中有好的中子經(jīng)濟性，壓水堆生產(chǎn)的钚最適于作快堆的燃料。鈾-235作為壓水堆裝料，壓水堆生產(chǎn)的钚作為快堆初裝料，快堆自己增殖，通過閉式環(huán)，將天然鈾充分地利用，這是一個自然的完美匹配，所以我國核能發(fā)展的基本戰(zhàn)略是熱堆快堆聚變堆。MA嬗變戰(zhàn)略預(yù)計的我國電力發(fā)展估計的國家總電力裝機與快堆總裝機的發(fā)展我國快堆技術(shù)的發(fā)展，從開始基礎(chǔ)研究到工程發(fā)展的第一步中國實驗快堆已經(jīng)歷了40余年的歷史，選定了實驗快堆、示范快堆，商用快堆一致的主要技術(shù)選擇。中國實驗快堆已具備原型快堆的特征，為后續(xù)快堆打下自主設(shè)計、自主建造的基礎(chǔ)。制定的我國快堆發(fā)展目標(biāo)，包括可持續(xù)性、經(jīng)濟性、安全性、可靠性、環(huán)境要求及防核擴散等目標(biāo)與國際上