核电站燃料利用率提升60倍需过工业化和批量化这两关

　　早报记者 李跃群

　　中国在核研究上取得技术突破，核动力堆中燃烧后的核燃料的铀、钚材料利用率将提升60倍。

　　中央电视台《新闻30分》昨日报道，以目前的核电规模，中国已探明的铀资源大约可供国内使用50到70年。根据最新突破的“动力堆乏燃料后处理技术”，目前中国的储量可以使用约3000年。

　　国家核电技术公司（下称国家核电）的相关人士昨日向早报记者表示，“该技术在实现工业化与批量化后，提升燃料利用率60倍是不成问题的。”

　　不过上述人士称，该技术只是实验成功，距离在核电厂中大规模运用还需要一段时间。这意味着，短期内，中国的核燃料进口仍将维持在较高水平。

　　核燃料当前利用率仅1% 核电站发电，是通过核燃料在核反应堆中发生裂变反应，放出能量。和火力发电站要加煤一样，核电站也需要不断补充新的核燃料。

　　然而与火力发电不同的是，当核燃料维持不了一定的功率时，便需要把原有的燃料退出来，进行更换。这些被换下来的核燃料组件，就叫做乏燃料。

　　据可查资料，在目前的核电技术条件下，核燃料在燃烧了3%到4%左右后，就已维持不了核电机组的额定功率，需要进行更换。这样的结果便是，核电站铀资源的利用率大概只有1%。同时，在核燃料燃烧的过程中，又会产生一些新的核燃料。

　　据参与此次实验的中核集团后处理中试工程总工程师王健介绍，最近获得突破的技术被称为“动力堆乏燃料后处理技术”。具体来说就是，“对核燃料进行后处理，也就是通过一系列的化学过程把核电站没燃烧完的核燃料，还有新产生的核燃料提出来，再制成咱们核电所需要的燃料元件。”王健表示，这是中国24年来自主研发的成果。

　　此前掌握这一技术的国家有美国、英国、法国、德国、印度、俄罗斯、日本，中国是全球第八个掌握该技术的国家。目前仍在积极寻求该技术的国家还有韩国。

　　中国的核燃料已经发展了20多年，拥有13个正在运行的核电机组，每年都产生大量的乏燃料组件，对于这些乏燃料组件目前的处理方法只是封存起来。

　　大规模运用尚需时间

　　国家核电相关人士向早报记者表示，这一技术属于快中子反应堆（简称快堆）系统，是第四代核能系统。

　　目前中国正在建造的第三代核电站主要以从西屋公司引进的AP1000技术为主。中国正在建造的4台机组是世界首批AP1000核电机组。“中国在第三代核电方面已经走在前头了。”

　　上述人士称，“燃料是核能中非常核心的一环。技术要求极高，而且是系统性的，得涉及到材料、工艺、设备等诸多方面。国内第三代核电的大规模运用才刚刚开始。第四代的快堆技术虽然取得实验成功，但要大规模运用还需要一段时间。”

　　上述国家核电人士称，就一个新的核电技术而言，从实验成功，到最终国内电站大规模运用，必须经过两个阶段，“首先，使用该技术的产品不仅仅是能够满足实验的需要，还得能够达到‘工业化’的要求。随后还得能够达到‘批量化’的要求。”

　　“就快堆理论而言，提升燃料利用率60倍是不成问题。但由于无法马上推广，所以短期内，中国的核燃料使用量还是无法显著降低。”该人士说。

　　根据路透社的报道，中国已经制定让国内核电装机容量到2020年增至4000万千瓦的目标，但政府也已暗示，这一目标有望翻倍，达到8000万千瓦，因核电的快速扩张是实现温室气体减排的可行方案之一。

　　《中国电力》杂志2010年12月曾刊发一篇研究文章称，如果2020年中国实现4000万千瓦的核电产能，国内对天然铀的需求将增至6000至7200吨。即使所有规划中的国内铀矿全部投入运营，且满负荷运转，中国届时也只能生产2400吨天然铀。

　　此前，在北京举行的“西门子：共道未来”论坛上，中国工程院原副院长杜祥琬认为，“铀不会成为中国核能发展的制约因素。”他说，“中国发展核能的路线图，可以说一个三步曲。就是目前发展的热堆，在最近二三十年都是以这个为主。同时必须上第二步，中国选择了快堆为代表的第四代堆型，让核燃烧的利用效率提高到60%以上。第三步是聚变燃料堆。”

　　快堆技术目前在国际上有较大争议。据可查资料，美国、英国、法国和德国都已停用该技术。只有印度、俄罗斯、日本和中国仍有使用计划。