快堆和我國(guó)核能的可持續(xù)發(fā)展

《快堆和我國(guó)核能的可持續(xù)發(fā)展》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、快堆和我國(guó)核能的可持續(xù)發(fā)展徐銤（中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京102413）?摘要：能源可持續(xù)供應(yīng)是國(guó)家穩(wěn)定、發(fā)展和安全的基礎(chǔ)。核能是我國(guó)能源大家庭中的一員，由于其對(duì)環(huán)境影響小、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)性可接受且可大規(guī)模應(yīng)用，正在加速發(fā)展。我們預(yù)測(cè)，核能將發(fā)展成為我國(guó)的主要能源?；跓嶂凶臃磻?yīng)堆核能的大規(guī)模利用，必須考慮鈾資源的有限性和長(zhǎng)壽命高放廢物對(duì)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)核能發(fā)展戰(zhàn)略的第二步-快堆，因其易裂變?nèi)剂显诙阎锌稍鲋澈涂涉幼兏叻砰L(zhǎng)壽命核素的特性，實(shí)現(xiàn)熱堆－快堆匹配閉式核燃料循環(huán)可保證核能的可持續(xù)發(fā)展。作為我國(guó)快堆工程技術(shù)發(fā)展的起步，65MW熱功率中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆已處調(diào)試階段；正在申請(qǐng)

2、800～900MWe的示范快堆項(xiàng)目。在當(dāng)前壓水堆發(fā)展計(jì)劃的基礎(chǔ)上，加快快堆及其相關(guān)閉式核燃料循環(huán)的發(fā)展以實(shí)現(xiàn)如下三個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)：一、2030年前批量建成示范快堆，增加核電容量。二、2050年核電容量發(fā)展到240GWe，約佔(zhàn)國(guó)家總電力生產(chǎn)的16%。三、2050－2100年實(shí)現(xiàn)核能大規(guī)模替代化石能源，大大減少CO2的排放。關(guān)鍵詞：快堆；核能可持續(xù)發(fā)展；增殖；嬗變中圖分類號(hào)：??????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：?????????文章編號(hào)：???????????????????????????1.?引言我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，相應(yīng)地一次能源的生產(chǎn)也有較快的增長(zhǎng)速度。表1列出了2001－2006年

3、我國(guó)一次能源生產(chǎn)的發(fā)展情況。能源的可持續(xù)、安全的供應(yīng)是國(guó)家穩(wěn)定、發(fā)展和安全的保證。核能是我國(guó)能源大家庭中新的一員。國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)已證明，它具有安全、可靠、清潔、經(jīng)濟(jì)性可接愛(ài)且可大規(guī)模利用的特點(diǎn)。2006年我國(guó)政府已決策2020年將運(yùn)行40GWe容量的核電，并有18GWe在建。十五年前國(guó)家八六三高技術(shù)計(jì)劃能源領(lǐng)域完成的《2050年中國(guó)能源需求》、1990年國(guó)務(wù)院核電辦、國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委、能源部、機(jī)電部、核工業(yè)總公司共同制定“我國(guó)核電發(fā)展《八五》計(jì)劃和十年規(guī)劃綱要之后，國(guó)務(wù)院核電領(lǐng)導(dǎo)小組組織全國(guó)性論證提出的和2005年工程院關(guān)于我國(guó)未來(lái)能源預(yù)測(cè)的咨詢報(bào)告中均提出2050年我國(guó)核電

4、應(yīng)發(fā)展到約240GWe。佔(zhàn)總電力的比例達(dá)到16～20%。我們預(yù)測(cè)2050－2100年間設(shè)想用核能大規(guī)模替代化石燃料，減少CO2的排放，則需要數(shù)千GWe的核電容量。?表1　我國(guó)一次能源生產(chǎn)?年度200120022003200420052006一次能源（億噸標(biāo)煤）年增率（％）14.315.26.317.515.020.316.022.310.024.612.0?2.?核能的可持續(xù)發(fā)展???我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的大國(guó)，核能的可持續(xù)發(fā)展不像當(dāng)今的法國(guó)，核電發(fā)展到58～60GWe就達(dá)飽和。如用人均來(lái)計(jì)算，我國(guó)現(xiàn)在就應(yīng)有上千GWe的核電容量。所以我國(guó)核能的持續(xù)發(fā)展不僅要走向可觀的核電總?cè)萘浚?/p>

5、而且需要極高的增長(zhǎng)速度。2.1?發(fā)展快堆，消除大規(guī)模核能應(yīng)用引起的鈾資源匱乏之虞???自然界中，易于裂變的只有天然鈾中佔(zhàn)0.71%左右的鈾-235，而鈾-235用于熱中子反應(yīng)堆可獲高的中子經(jīng)濟(jì)性。對(duì)1000GWe的核電站而言，建壓水堆只要用建快堆一半鈾-235的量就能運(yùn)行，所以各國(guó)發(fā)展核能都是從熱中子堆開(kāi)始的。但是壓水堆對(duì)鈾資源的利用率太低：如果燃料一次通過(guò)，只能利用鈾資源的0.45%左右；若乏燃料經(jīng)后處理，取出未燒盡的鈾-235和由鈾-238轉(zhuǎn)換出來(lái)的钚再返回堆中利用，且無(wú)限次循環(huán)，考慮損耗從數(shù)學(xué)上也只能利用1%左右，而從中子學(xué)的角度是難以實(shí)現(xiàn)的。???正因?yàn)榇?，一?00

6、0MWe壓水堆，燃料一次通過(guò)，60年壽命總共要消耗10000噸天然鈾。大規(guī)模發(fā)展壓水堆應(yīng)考慮到經(jīng)濟(jì)可采鈾資源的有限性和可能開(kāi)采的鈾資源實(shí)際上存在不確定性。?????快堆是我國(guó)核能發(fā)展基本戰(zhàn)略中的第二步。快堆中引起裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的中子平均速度比熱中子堆的中子快千倍?？於堰\(yùn)行發(fā)電時(shí)，一方面消耗易裂變?nèi)剂希硪环矫嬗稚a(chǎn)新的易裂變?nèi)剂?，而且能所產(chǎn)多于所耗，易裂變?nèi)剂系玫搅嗽鲋常钥於延址Q為快中子增殖堆。在快堆中真正消耗的是鈾-238。發(fā)展快堆，燃料無(wú)限次循環(huán)，從理論上可將鈾資源的利用率提高到100%。考慮到燃料后處理和制造中的損耗，亦如圖1所示，利用率可達(dá)60－70%。比起單單發(fā)展

7、壓水堆來(lái)，對(duì)鈾資源的利用率提高60－70倍，甚至130－150倍。?钚在快堆中有好的中子經(jīng)濟(jì)性，壓水堆生產(chǎn)的钚最適于作快堆的燃料。鈾-235給壓水堆裝料，壓水堆生產(chǎn)的钚給快堆作初裝料，快堆自已增殖，通過(guò)閉式循環(huán)，將天然鈾充分的利用，這是一個(gè)自然的完美匹配，通過(guò)這一配合將為國(guó)家提供幾乎取之不盡的、持久供應(yīng)的裂變核能。所以我國(guó)核能發(fā)展的基本戰(zhàn)略是熱堆－快堆和聚變堆。2.2?發(fā)展快堆，焚燒和嬗變熱堆運(yùn)行生產(chǎn)的高放長(zhǎng)壽命核素，消除環(huán)境之憂核能的發(fā)展除掉應(yīng)考慮核燃料是否能支撐大規(guī)模核電裝機(jī)容量發(fā)展的問(wèn)題，還應(yīng)考慮