让核燃料“充分”发挥作用 核能也可成千年能源

编者按

　　随着第三代核电技术的引进消化吸收再创新以及在第四代核电技术方面取得的突破，业界普遍认为我国核电将在未来关键的发展时期搭乘技术创新的快车，可实现跨越式发展。而这个背景就是，未来能源结构的调整，明显地将使核电成为清洁能源的主力。然而，也有人指出，如果不能保证铀资源的高效利用，我国核电可持续发展就会因缺铀而受到阻碍，装机规模再大，也会陷入“无米下锅”的局面。因此当下，加快核电快速发展，就必须让有限的核燃料“充分”发挥作用。

　　11月16日，中国国家原子能机构核燃料处处长吕晓明在天津召开的“２０１０中国国际矿业大会”上表示，中国正通过多种渠道获取铀资源，以确保大规模核电发展需要。记者也在近日举办的“首届中国工程院-国家能源局能源论坛”上了解到，当前国内一些前沿的核能技术研究也针对“铀资源”展开，无论核能专家或者核电企业管理者，都对如何提高铀资源利用率表现出兴趣。

　　业内人士向记者表示，提高铀资源的利用率，已经显得非常重要。

　　混合堆研究待验证

　　“我们很想知道这项技术的可行性到底有多大？”

　　“目前，我们正在和有关核电企业商讨这项技术的可行性验证，希望能尽快达成合作。”

　　以上这段对话是记者在“中国工程院-国家能源局首届能源论坛”核能分会场记录的中国工程院彭先觉院士回答某能源企业的片段。

　　“如果你感兴趣，可以和彭院士谈一谈，让他的研究成果早日付诸实践。”主持人陈念念院士开玩笑地说。

　　而他们讨论的正是彭先觉院士提出的Z箍缩驱动核裂变能源堆的概念设想，这个设想及可行性分析的主体就是如何让混合能源堆（聚变-裂变混合堆）中的核燃料循环更加简便、经济，从而进一步提高铀资源的利用率。这也是国家能源局总工程师吴贵辉在《我国能源形势及发展对策》报告中所强调的大力节约能源所涉及的话题。

　　在核电大发展的今天，铀资源的重要性日益凸显，而“核电站的粮食”，也成为铀资源重要性的最形象比喻。据了解，我国共探明大小铀矿床（田）200多个，矿石以中低品位为主，主要分布在江西、广东、湖南、广西，以及新疆、辽宁、云南、河北、内蒙古、浙江、甘肃等省区，矿床以中小型为主。

　　“即使铀矿储量丰富，如果不能提高利用率，核电长远发展会受影响。”一位核电企业的负责人告诉记者。

　　而据彭先觉介绍，在所知道的主要核能途径中，纯裂变的热中子堆对铀资源利用率只有1%；快堆因为钚燃料倍增时间长（大于10年），难以在几十年的时间内形成足够规模；纯聚变堆也存在很大技术困难。

　　“要使核能成为商用能源，比较好的办法是走混合堆的途径。”彭先觉表示。他同时指出，Z箍缩驱动聚变-裂变能源堆将是未来规模能源的一条非常有竞争力的技术路线，对于建立我国安全、清洁、经济、持久的能源系统发挥很大作用。

　　快堆发展步伐明晰

　　“在压水堆已有序开始高速发展的情况下，考虑到铀资源的有限性和压水堆核电站乏燃料中的次量锕系核素进行合理处理和处置，快中子增值堆及闭式燃料循环则是核能可持续发展的关键。”中国原子能研究院实验快堆总工程师徐銤在其《快堆及闭式燃料循环和我国核能的可持续发展》报告中表示。

　　据记者了解，快堆燃料循环包括热堆乏燃料后处理、快堆燃料制备、快堆乏燃料后处理等，将铀资源利用率提高到60%-70%。

　　资料显示，我国现已核准34台核电机组，装机容量3692万千瓦；其中开工在建机组25台，装机容量2773万千瓦，目前是全球核电在建规模最大的国家。

　　徐銤透露，加快快堆发展，大规模替代化石燃料是我国减排温室气体排放的必由之路。因为要有数十亿千瓦的核电容量必然要依靠快堆的增殖。因此，快堆发展应有三个战略目标：2020年建成800—900Mwe示范快堆，继而小批量推广快堆商用核电站，增加核电容量；2050年核电总容量发展大道240Gwe或者更大容量。使核电份额占我国总发电量的16%或更高比例；2050年—2100年，核能大量替代化石燃料，减少二氧化碳排放。

　　业内人士也向记者指出，我国正逐步进入核电建设收获期，未来几年将有大批核电机组建成投运，这要求足够的核燃料作为支撑。在节约能源的前提下，铀资源利用率较高的快堆发展能够保证我国中长期核能需要。

　　“但是，快堆燃料循环的经济性是决定快堆发展的关键因素，只有当快堆在经济上可以与目前的压水堆相竞争时，快堆才能大规模进入市场，实现商业应用。”来自西安交通大学能动学院的胡平认为。他在《快堆核燃料循环经济性分析》一文中提出三种可行的快堆核燃料循环方案，同时对这三种方式进行了经济性比较，指出实现快堆核燃料循环经济性的优化将是下一步研究的重点。