2010年7月21日,中國核工業(yè)集團公司在北京宣布,該集團旗下中國原子能科學研究院研發(fā)的中國實驗快堆首次成功臨界并網(wǎng)發(fā)電。
該快堆采用先進的池式結構,核熱功率65兆瓦,實驗發(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)電功能的實驗快堆,其主要系統(tǒng)設置和參數(shù)選擇與大型快堆電站相同。實驗快堆充分利用固有安全性并采用多種非能動安全技術,安全性已達到第四代核能系統(tǒng)要求。
繼美國、法國、俄羅斯等國家之后,我國成為世界上第8個擁有快堆技術的國家。
隨著實驗快堆成功臨界發(fā)電,其產(chǎn)業(yè)化的推進也在加快。按照國家科技部等六部委關于構建產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的要求,由中國原子能科學研究院牽頭,中國一重、上海電氣、蘭太實業(yè)、核工業(yè)二三建設公司共同發(fā)起,聯(lián)合18家理事單位、30家成員單位,于2010年11月在北京成立了快堆產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。快堆產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的宗旨是“立足自主創(chuàng)新,打造快堆產(chǎn)業(yè)鏈,促進快堆技術商用化,共建中國可持續(xù)發(fā)展核能”。
核電技術制高點
2000年5月,第四代核能系統(tǒng)國際論壇(GIF)成員國選擇了6種系統(tǒng)作為第四代核能系統(tǒng)進一步研究和發(fā)展的候選對象,其中技術最成熟的是鈉冷快堆。美、俄、法、日、印等國先后已建造21座鈉冷快堆,堆型涵蓋實驗堆、原型堆和經(jīng)濟驗證性堆,積累了約350堆年的運行經(jīng)驗。
國際上對第四代核電站提出了經(jīng)濟性更好、安全性更高、核廢物最少、防止核擴散能力強等多項要求。在國際推薦的第四代核電站6種反應堆堆型中,模塊式高溫氣冷堆是其中的一種。其以小型化和具有固有安全特性為其特征,在技術上保證在任何事故情況下能夠安全停堆,在經(jīng)濟上能以模塊式組合、標準化生產(chǎn)、建造時間短、投資風險小等優(yōu)勢,與其他堆型核電站相競爭。
而快堆作為國際推薦的第四代核電站6種反應堆堆型的首選堆型(在6種推薦的反應堆堆型中有3種是快堆),與傳統(tǒng)核反應堆相比,其更加安全,效率更高。
快堆,是“快中子反應堆”的簡稱,其形成的核燃料閉合式循環(huán)在運行過程中可以不斷地產(chǎn)生新的燃料,使其核燃料“越燒越多”,相當于裝備一座相同規(guī)模的快堆,一座快堆會變成兩座,兩座變成4座,可使鈾資源利用率提高至60%以上,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源。由此,核廢料產(chǎn)生量得到最大程度的降低,實現(xiàn)放射性廢物最小化。國際社會普遍認為,發(fā)展和推廣快堆,可以從根本上解決世界能源的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展問題。
鈾資源是核電站的“糧食”,是當前世界各國爭奪資源列表上的重中之重。在世界各國大興核電之時,人們逐漸開始擔心鈾資源的可持續(xù)性。隨著國際鈾資源的價格暴漲,鈾資源有限的儲量一度成為核電發(fā)展的瓶頸。以燃燒鈾235為主的傳統(tǒng)熱堆核電站,鈾燃料中99%的能量被浪費了。照此計算,全世界核電總裝機容量為3.6億千瓦,每年需要鈾5萬多噸,而鈾礦探明儲量只有459萬噸,根本用不了幾十年。對缺少鈾礦資源的我國來說,形勢更為急迫。按照我國在丹麥哥本哈根會議上做出的節(jié)能減排承諾,2020年我國核電裝機目標預計將達到6000萬千瓦以上,屆時我國每年需要1萬噸鈾。
“我國大規(guī)模發(fā)展的第三代反應堆是不可能實現(xiàn)經(jīng)濟性更好、安全性更高、核廢物最少、防止核擴散能力更強的目標,核電的未來還是要依靠快堆?!眹夷茉淳窒嚓P人士告訴記者,該技術的突破將對我國核電行業(yè)發(fā)展形成利好。
商業(yè)化仍需時日
在2011年全國政協(xié)十一屆四次會議上,針對快堆中試熱實驗成功,全國政協(xié)委員、中核集團顧問傅銳接受記者采訪時表示:“快堆成為第四代核電技術已被業(yè)內(nèi)公認,但離商用尚早?!彼J為,目前在國內(nèi)并存著二代半(CNP1000、CPR1000)、三代(AP1000)等技術,國家確定了中國核電要直接引進美國AP1000第三代核電站技術,即使商業(yè)快堆可行,是否采用,還須看國家政策。他建議,我國應盡快明確下一階段的快堆工程技術目標,研究加快發(fā)展的實施途徑,加大對快堆核能系統(tǒng)技術的研發(fā)。
中國核工業(yè)集團公司中國原子能科學研究院快堆總經(jīng)理、研究員張東輝在其的文章中指出,我國目前已掌握快堆絕大多數(shù)核心技術,在國內(nèi)形成了基本配套的工業(yè)體系。在充分借鑒壓水堆經(jīng)驗、同時開展有效國際合作的情況下,我國快堆工程技術發(fā)展完全可以采用分三步走的戰(zhàn)略:第一步,2011年建成中國實驗快堆;第二步,2022年建成中國示范快堆;第三步,2025年左右,快堆實現(xiàn)商用推廣。