快堆能否如期实现商业化取决于国家的支持力度与资金投入。图片来源：昵图网
■本报记者 贺春禄
坐落在北京房山区燕山山麓附近的中国原子能科学院，近来再次成为科技界与媒体关注的焦点。不久前，由中国原子能科学院承担的国家“863”计划重大项目中国实验快堆工程通过科技部验收，标志着我国核能发展“压水堆——快堆——聚变堆”三步发展战略中的第二步取得重大突破。
建设中国实验快堆只是我国快堆发展的第一步，实现大型商用快堆的推广才是最终发展目的。近日，中国核工业集团公司快堆首席专家、中国工程院院士徐銤接受《中国科学报》记者专访时，介绍了后续示范堆与商业堆的建设计划。他表示，快堆的商业化发展需要大量的资金投入，希望国家能加强对该项目的管理与支持力度。
客观看待核能
“在探讨第四代快堆商业化问题前，我认为，首先要客观认识核能的安全与清洁高效。”徐銤说。
自1951年美国实验增殖堆1号首次利用核能发电以来，全球核电已走过61年的发展历程。但2011年3月福岛核事故爆发后，全球许多国家的民众都对核能的安全问题提出质疑，不少人甚至“谈核色变”。
核能可否真正成为未来人类广泛使用的清洁能源，一时间争论不休。
对此，徐銤指出：“全球核电至今已经运行14000堆年，从总体上看是安全的。虽然出现过三次大事故，但并非仅仅是技术原因导致，很大程度上与人的因素以及突发自然灾害脱不了干系。”
他表示，与风能、太阳能等其他新能源相比，核电具有占地面积小、碳排放少等优势，而且蕴涵惊人的能量。正是清楚地看到核能的发展前景，在福岛核事故后法美等国才均未改变其长期的核政策。
科技部副部长曹健林在“‘863’计划‘快中子实验堆’课题及‘中国实验快堆工程’重大项目验收会”上也表示，核能是一种安全可靠、清洁、经济的能源，在调整我国能源结构、保证能源供应安全等方面具有不可替代的作用。
而作为第四代反应堆技术的快中子反应堆，不仅更安全、高效与环保，而且也代表着核电未来的发展方向。
那么，与全球正在运行的400多座核电站的主力堆型——热堆相比，快堆的优势何在？
徐銤告诉记者：“热堆与快堆主要差别在于核燃料的利用。”
他解释道，热堆的主要核燃料是铀235，只有这种燃料才能裂变释放能量。但天然铀中铀235的藏量仅占0.7%，99.2%以上都是铀238，而铀238却无法裂变。
这意味着，传统热堆对天然铀的利用率不到百分之一，浪费惊人。而快堆主要以钚239为核燃料，钚239裂变时放出的快中子被放置在反应区中心及周围的铀238吸收后，又变成钚239——这能使堆中核燃料变多，从而实现核燃料的增殖。
徐銤指出，通过核燃料的闭式循环，快堆能让目前铀资源的利用率提高至60%~70%，而且快堆能焚烧和嬗变高放射性长寿命核素，通过快堆的发展能极大地减少核电站乏燃料中的这些核素，减少对环境污染的风险。
此外，由于快堆采用热导率高、传热性能好、流体性好的钠作为冷却剂，钠的沸点高，系统压力低，相比一般核电站反应堆其固有安全性显著提升。
稳健发展
中国核工业集团董事长孙勤曾表示：“核电发展既要考虑安全稳定的问题，同时也不能因噎废食。世界能源最终还是要依靠核能，这个方向是不能动摇的。”
目前全球核电已占发电总量的14%，但中国核能仅占不到2%，远低于世界平均水平。作为全球第四代核能系统技术中最成熟的钠冷快堆，无疑承载着我国未来核能大规模商业化的重任。
徐銤说：“作为快堆的研发科技工作者，我们有信心推动目前的实验快堆往商业化方向发展。”
据了解，中国实验快堆热设计功率为65兆瓦、电功率为20兆瓦，是目前世界上为数不多的大功率、具备发电功能的实验快堆。
“这个功率相当于一个装机容量为2万千瓦的电站。尽管与传统电站相比其功率较小，但‘麻雀虽小五脏俱全’，主要系统设置和参数均与商用大型快堆电站相同，便于向快堆的商用过渡，减少技术经济风险。”徐銤表示。
徐銤告诉记者，在起步建设实验堆时，最重要的是保证系统的安全性与可靠性，所以选择建设小型堆。目前，项目组建议在2017 ~2018年间开始建设60万~100万千瓦量级的示范堆，预计在2023~2024年左右建成。
他表示：“该计划已向中国核工业集团上报并初步获得通过，将继续向国家决策层汇报。我估计建设第一个示范堆所花的费用会高一些，建成后会继续着手建设商业堆，预计在2028年左右建成，功率定为百万千瓦，到2030年后商业堆将被大规模推广应用。”
望加大支持力度
在投身快堆研究40余年的徐銤看来，快堆能否如期实现商业化的最大风险与不确定性并不在技术本身，而在于国家的支持力度与资金投入。
他指出：“要将现有小型实验堆的安全性等特点在更大的堆型上反映出来，并不是简单地将每一样东西扩大了就行，其中牵涉复杂的技术因素，特别是还要将大设备和系统做得可靠和经济。”
此外，在建设实验快堆时最重要的是确保其足够安全，商业堆则除保证安全外，还要将稳定发电放在第一位，所以必须确保设备的可靠性和经济性。
徐銤说：“这点目前在实验堆上还不能完全得到验证，需要资金支持才能长期观察其运行状况。而且，堆型做大后还要考虑经济性。大型快堆核电站如何才能达到经济最优化、如何才能尽可能降低费用，这些研究与探索过程都离不开资金的支持。”
据悉，作为国家“863”计划最早立项支持的项目，1987年立项的中国实验快堆是迄今为止除重大专项外，国家科技支撑项目中费用支出最大的一项，并得到科技部、国防科工局、中核集团等25年的持续支持。
曹健林指出：“整个快堆配套经费拨款金额已达25亿元。可能25亿元放在今天不算很大的项目，但在当年来看它所占的比例是相当大的。”
今后示范堆和商业堆的研发所需经费将更加庞大。据徐銤估计，可能需要上百亿元的资金才能完成预设目标。
“我们属于企业管理的单位，但快堆的研发并不是企业行为。企业首要目的是盈利，而快堆研发在很长一段时期内基本无法在经济上获得回报，仅依靠企业的投入支持并不现实。”徐銤说。
他认为，并不是所有的行业都适合走市场化的道路，目前快堆项目的管理体制需得到改进。“快堆研究事关我国能源安全。示范堆等后续计划整个体系过于庞大，如果没有国家级机构统一管理，将有超过200项的细分项目须逐一申报审批，不仅费时而且可能拖延进度。”
中核集团总经理钱智民也在快堆验收会上表示，中核集团将以实验快堆验收作为起点，加快后续示范快堆和商用快堆研发、建设与推广。
“假如国家能从管理制度上进行改革并加大资金投入，我对快堆的商业化之路还是很有信心的。”徐銤说。
《中国科学报》 (2012-12-06 第7版 能源周刊)
