日前，國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（“863”計(jì)劃）重大項(xiàng)目中國實(shí)驗(yàn)快堆工程通過科技部組織的專家驗(yàn)收，標(biāo)志著我國核能發(fā)展“壓水堆—快堆—聚變堆”三步走發(fā)展戰(zhàn)略的第二步取得重大突破，也標(biāo)志著我國在第四代核電技術(shù)研發(fā)方面進(jìn)入國際先進(jìn)行列。

什么是快堆？中國實(shí)驗(yàn)快堆的安全性到底如何？我國離第四代核電的應(yīng)用還有多遠(yuǎn)？近日，記者采訪了中國工程院院士、中國實(shí)驗(yàn)快堆總工程師徐銤，中國原子能科學(xué)研究院院長(zhǎng)萬鋼等專家。

我國的快堆安全性好

徐銤介紹，快堆是快中子反應(yīng)堆的簡(jiǎn)稱?？於咽前踩?、高效、環(huán)保的第四代反應(yīng)堆技術(shù)，代表了核電未來的發(fā)展方向。

“快堆與目前全世界400多座核電站的主力堆型——熱堆的主要差別在核燃料的利用上。”徐銤表示，在熱堆中，鈾-235好比煤，鈾-238好比“廢料”煤矸石。遺憾的是，自然界中鈾-235的蘊(yùn)藏量?jī)H占0.66%，其余絕大部分是鈾-238，占99.2%。在快堆中，常用的核燃料是钚-239，钚-239發(fā)生裂變時(shí)放出來的快中子會(huì)被裝在反應(yīng)區(qū)周圍的鈾-238吸收，又變成钚-239，從而使堆中核燃料變多，反應(yīng)開始循環(huán)持續(xù)下去，鈾資源的利用率可提高到60%—70%。這意味著相對(duì)較貧的鈾礦有了開采的價(jià)值?？於训牧硪粋€(gè)突出特點(diǎn)是核廢料越燒越少。熱堆反應(yīng)后的剩余物的放射性仍然很強(qiáng)，如果直接進(jìn)行地質(zhì)處置，耗資極其驚人。而這些核廢料在快堆反應(yīng)中經(jīng)過回收再利用以后，可降低放射性物質(zhì)的衰變期，可大大減少核廢物處置量。

“與前幾代核能系統(tǒng)比，‘快堆’的安全性好、廢料少，優(yōu)勢(shì)十分明顯。雖然我國在發(fā)展“快堆”方面比一些發(fā)達(dá)國家晚了一步，但我們?cè)趯W(xué)習(xí)國外技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，在管理方法、安全性上都有提高。”徐銤說，由于“快堆”采用了先進(jìn)的非能動(dòng)事故余熱排出系統(tǒng)，日本福島核電站發(fā)生的堆芯熔化事故，在我國“快堆”身上不會(huì)發(fā)生。

我國快堆的自主研發(fā)之路

我國的快堆研究起步于上世紀(jì)60年代中期，1987年被列入國家高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。1995年，國家批準(zhǔn)立項(xiàng)開展快堆工程設(shè)計(jì)和建造。中國實(shí)驗(yàn)快堆項(xiàng)目由科技部、國防科工局等部門共同支持，中國核工業(yè)集團(tuán)公司組織，中國原子能科學(xué)研究院具體承擔(dān)。原子能院組織國內(nèi)幾百家產(chǎn)、學(xué)、研單位參與了研發(fā)，同時(shí)與俄羅斯等國家的有關(guān)研究機(jī)構(gòu)開展了密切的國際合作，先后完成了預(yù)先研究、設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試，試運(yùn)行。

從預(yù)先研究、概念設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)及建筑、安裝調(diào)試，徐銤和他的團(tuán)隊(duì)一手締造了中國第一個(gè)“快堆”。長(zhǎng)達(dá)11年的建設(shè)過程中，他們先后完成設(shè)計(jì)文件5000多冊(cè)，調(diào)試技術(shù)文件600多冊(cè)，運(yùn)行維保規(guī)程600多冊(cè)、各類研究報(bào)告1200多個(gè)，開展設(shè)計(jì)驗(yàn)證近53項(xiàng)，調(diào)試試驗(yàn)1000多項(xiàng)……目前，實(shí)驗(yàn)室擁有16個(gè)建筑子項(xiàng)，建筑面積4.7萬平方米，擁有系統(tǒng)200多個(gè)、設(shè)備7000多臺(tái)套。作為一個(gè)全新的重大科學(xué)工程，徐銤和他的科研團(tuán)隊(duì)始終堅(jiān)持自主創(chuàng)新，并加強(qiáng)國際合作，取得了以鈉工藝為代表的一批自主創(chuàng)新成果，申請(qǐng)了百余項(xiàng)專利，設(shè)備國產(chǎn)化率高達(dá)70％，為我國“快堆”發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2010年7月21日，中國實(shí)驗(yàn)快堆實(shí)現(xiàn)首次核臨界，2011年7月22日完成40％功率并網(wǎng)發(fā)電24小時(shí)的預(yù)定目標(biāo)。萬鋼表示，通過中國實(shí)驗(yàn)快堆的研發(fā)和建設(shè)，我國取得了一大批自主創(chuàng)新成果和專利，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)快堆的自主研究、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，培養(yǎng)了一批優(yōu)秀的技術(shù)人才。中國實(shí)驗(yàn)快堆將為我國乃至世界的快堆技術(shù)進(jìn)步以及核能可持續(xù)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。

快堆未來的發(fā)展目標(biāo)是商業(yè)發(fā)電

“發(fā)展快堆最終的目標(biāo)是進(jìn)行發(fā)電，進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用。快堆實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化后，可以消除核燃料供應(yīng)不足的后顧之憂。還可將乏燃料中的長(zhǎng)壽命放射性核素?zé)舨⑥D(zhuǎn)化為電能，將放射性危害減至最小。實(shí)現(xiàn)先進(jìn)閉式燃料循環(huán)體系的建立，使核能的可持續(xù)發(fā)展成為可能。”徐銤介紹，1995年12月，中國實(shí)驗(yàn)快堆項(xiàng)目正式立項(xiàng)。此時(shí)，我國快堆發(fā)展究竟要采用何種路線才最符合我國國情成為關(guān)鍵問題？經(jīng)過多年研究分析，我國決定分“三步走”：第一步，建實(shí)驗(yàn)快堆，打基礎(chǔ)，目的是建立裝置，掌握技術(shù)，培養(yǎng)人才，開展實(shí)驗(yàn)；第二步，建原型快堆或示范快堆電站，實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用；第三步，建大型商用堆，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化推廣。

2011年7月21日上午10時(shí)，在中國實(shí)驗(yàn)快堆主控室，隨著中核集團(tuán)總經(jīng)理孫勤宣布“中國實(shí)驗(yàn)快堆并網(wǎng)發(fā)電成功”，由我國第一個(gè)快堆發(fā)出的電流輸向了華北電網(wǎng)。因?yàn)椴扇×朔悄軇?dòng)余熱導(dǎo)出系統(tǒng)等一系列安全設(shè)計(jì)，其安全指標(biāo)達(dá)到了世界第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的要求。這為我國快堆商業(yè)化應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

萬鋼介紹，為了推進(jìn)我國快堆商用化進(jìn)程，打造快堆產(chǎn)業(yè)鏈，我國還成立了以中國原子能院為龍頭，50多家產(chǎn)學(xué)研單位參與的快堆產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。