中国自主快堆：瞄准2028

编者按：7月21日，我国**座快中子反应堆――中国实验快堆达到*次临界。我国继而成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。快堆属于***核能技术，被认为能够解决人类的能源永续利用问题。

在我国核电发展的各种技术路线之争尚未平息之际，快堆已横空出世。在*次临界之后，我国的快堆将按怎样的时间表发展？自主技术何时能*当一面？请关注本期“面向2020：中国能源观察”。

7月21日，由中核集团中国原子能科学研究院****的我国**座快中子反应堆――中国实验快堆达到*次临界。这意味着我国***先进核能系统技术实现了重大突破，成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。

快中子堆是世界上***先进核能技术的*选堆型，可使铀资源利用率提高至60％~70%，也可极大降低核废料产生量，*重要的是它在消耗核燃料的同时，产生多于消耗的核燃料，使得核燃料越烧越多。科学界普遍认为，快堆可以从根本上解决能源的永续利用问题。

目前世界上有5座正在运行的快堆，3座在建，CEFR位列其中。

8月3日，原子能研究院中国实验快堆工程指挥部，CEFR总工程师徐�接受了《科学时报》记者专访。他透露，原子能研究院正在申请快堆“十二五”重大专项，一旦申请成功，我国有望在2028年建成具有自主知识产权的大型高增殖快中子堆，并在短期内推广，解决我国能源紧缺的问题。他同时指出，仅在未来3年之内，我国各种快堆方面技术人员就需要增长到现在的3倍才能满足发展需求。

“老牛拉破车”走入新世纪

CEFR的工作早在上世纪80年代就开始了。

中国原子能科学研究院院长赵志祥向《科学时报》记者介绍道，1986年，当“863”计划应运而生之时，快堆项目就被列入“863”计划能源领域反应堆主题项目。中国原子能科学研究院从此开始了设计和建造中国实验快堆的前期技术研究。1995年12月，由国家计委和国家科委联合批准工程立项。1997年8月，被国家科委批准为“863”计划重大项目。2006年，快堆作为前沿技术列入国家中长期科技发展规划。2007年12月，国家科技部和国防科工委联合批复，确定了中国实验快堆工程“十一五”的建设目标及项目经费和工程投资。国家科技部、国防科工局和中核集团公司三家共同出资，总经费25.03亿元。

但是，我国快堆研究开始得更早。

徐�介绍道，我国从上世纪60年代中期就开始研究快堆技术。但一直停留在科研层面，没有实质性工程工作。另外由于投入不足，缺乏大设备、大台架，我国的基础科研工作也不如国外规模大、程度深。

“因此我们在发展实验快堆时就必须吸收国外的技术成果。”徐�说。

1993年，我国决定与俄罗斯进行技术设计的合作，采用俄罗斯快堆设备和系统技术方案可以减少国内的科研费用和验证时间。不过，身为CEFR总工程师的徐�要求大家在合作中进行平行设计，组织中方人员在消化俄方技术设计的基础上，*立完成了中国实验快堆初步设计，并于1997年审查通过。2004年，中方又*立完成了施工设计。

徐�说：“我们很感谢俄罗斯专家的指导，学习到很多工程经验，但不管怎么说这个堆还是我们自己设计建造的，属于自主性的引进。”

实际上，通过与全国多家企业联合攻关，实验快堆设备国产化率达到70％。由于缺乏充足时间进行考验，关键的一些安全级设备采取了引进的方式。

徐�还坚持采用非能动余热导出系统方案，使CEFR成为世界上*先唯一采用这一方法导出事故余热的快堆，提高了中国实验快堆的安全性。堆型的融化概率达到10-7，远低于一般二代技术的10-4和一般四代技术要求的10-6。

赵志祥还介绍，通过项目实施，新编标准及技术标准150多个，申报专利165项，获得专利授权73项，预计*终将获得专利150多项，成果200多项。

按计划，CEFR将在2011年上半年完成40%并网。

“我们是老牛拉破车，一直走得很慢，但一直在走。突然，进入新世纪，国际环境有要求，国家也有了经济实力，所以我们就猛干了。”徐�笑着说。

期待重大专项

中国核工业集团公司副总经理杨长利在接受《科学时报》记者采访时指出，我国快堆发展拟采取三步走的发展战略，即实验快堆――示范快堆――大型商用快堆。未来，中核集团将加快推进中国示范快堆的建造，并以此为契机，推动我国铀钚混合燃料制造技术等配套技术的发展，逐步建立我国先进核能体系。

徐�表示，虽然有了CEFR的经验，但从实验堆发展到示范堆还需要加强设备和系统可靠性，需要增加投入验证设备能否稳定运行达到商业化程度。因此，快堆工程部申请了“十二五”重大专项以继续快堆研究。而同时，CDFR采取一方面引进俄罗斯技术，一方面自主设计、自主建造的技术模式。

CDFR选址福建省三明市，计划为两座800MW示范堆，预计2020年建成，2030年实现大规模应用。

由于是与国外合作，CDFR的价格成本目前还不能确定。但是从国外那些拥有商用堆能力的国家的研究来看，上世纪70年代，“超凤凰”商用验证快堆每千瓦的建造价格是压水堆的2.5倍，后来有其他堆达到1.5倍，但是2000年以后设计的堆的造价就和压水堆差不多了。如在俄罗斯国内，快堆造价是压水堆的1.1~1.15倍。

“当然这不一定是卖给我们的价格。所以我们还是要自己做。”徐�说，“如果重大专项能够批下来，我们就有了固定经费，能够长期作这个研究了。到时候我们就能把技术力量再提升一步，做到自主的工业规模的快中子堆。按照我的建议，2028年就要建成自主的大型高增殖快中子堆，2030年就能推广了。”

不过徐�同时指出，如果要完成CDFR等任务，3年之内我国的人才储备需要增长到目前的3倍。

目前，原子能院的快堆工程部有370人，加上材料、燃料循环等方面的科研人员，总共在原子能院有约500人的快堆研究队伍。按照徐�的预计，3年之内，快堆科研、工程、运行三方总共需达到1500人。

对于这么多的技术人才从何而来，徐�也有一套自己的想法：“从大学一年级开始收学生可能来不及了，现在大学生毕业找工作不是很容易，我建议把没有找到工作的优秀的工科大学生招进核工程学院，由我们出经费培训两年，学成以后从事快堆相关工作。我了解到，法国就没有核工程的专业，都是用这种方式培训的。将来核电大有发展前途，大学毕业生肯定愿意来。这样我们中国的人才就不会缺乏。”

保证长期供应安全

徐�指出，铀-235的中子特性适合供给压水堆用，快堆主要需要钚和铀-238，而压水堆的堆后料里面含大量钚和铀-238，正好可以供给快堆使用，实现完整的燃料循环。因此，快堆和压水堆是理想的组合。如果两种堆型匹配发展，并封闭核燃料循环可将铀资源的利用率从单纯发展压水堆的1％左右提高到60％～70％。

徐�表示，今后我国核电发展的具体技术路线并不是固定的，还要根据将来各种堆型的发展、经济性、技术自主程度等各方面综合考虑，但他强调：“快堆和压水堆将来肯定要一起发展！”

据悉，目前我国年处理100吨的核废料中试厂和0.5吨的快堆燃料厂都开始了热调试。将来还要建1000吨左右规模的核处理厂和两座40~50吨/年的燃料厂。

根据徐�等人的估算，只要燃料和后处理跟上，以现在压水堆的建设速度来看，到2050年从压水堆供应的钚完全可以实现快堆200GW的发电容量。

他向记者详细介绍道，中国工程院曾经预测过到2050年我国的电力生产将达到1650GW，以5%的年增长率计算，而快堆以2050年200GW、燃料年增殖11.8%计算，2090年两者就能持平，“也就意味着快堆的电能把全国所有的电都包了”。

著名物理学家费米在上世纪40年代曾经说过：“*先发展快堆的国家将在核能事业中得到竞争的利益。”徐�对此很认同：“我对快堆的前景很有信心。因为高增殖率是一个物理问题，是有理论支撑的。而且现在国外已经实践到了这一步，我们也正在进行有益的实践。”

根据徐�的预测，到2090年，我国电力需求大约是7000GW，如果全由压水堆提供则需要7000万吨天然铀，但现在国外较便宜的天然铀500万吨的储量远远不够。而理论上计算，500万吨的天然铀如果全部供给快堆则能够提供3万GW的能量。

“这就是发展高增殖快堆的意义，能够保障国家以后燃料安全供应和电能生产的可持续性。”徐�说。记者 陈欢欢 潘锋