发展快堆技术 促进核电可持续发展

发展快堆技术促进核电可持续发展

周培德徐( Mi) 万钢

[摘要] 快堆技术符合第四代核能系统的发展目标，是促进核电可持续发展的重要技术途径。建议我国快堆工程技术采用分三步发展的方式，以实现在2030年左右将快堆作为第四代核电重要堆型商用推广的发展目标。我国实验快堆已进入调试阶段，计划2009年达到临界。建议我国尽快明确下一阶段的快堆工程技术目标，研究加快发展的实施途径，加大对快堆核能系统技术的研发。

To Develop Fast Reactor Technologies and Promote Sustaining Development of Nuclear power

ZHOU Peide, XU Mi, WAN Gang

Abstract: Fast reactor technologies can meet the development objective of the fourth generation nuclear energy system. They are an important approach to promote sustaining development of nuclear power. We propose that the fast reactor engineering technology in our country should be developed in 3 steps in order to realize the development objective with fast reactors as the fourth generation important commercial type of nuclear power in about 2030. Currently, the experimental reactor in the country has entered a debugging phase. According to the plan, it will reach a critical phase in 2009. We propose that in our country, we should clearly define the technical objective for fast reactors in the next phase as soon as possible, study the implementation approach to speed up the development and strengthen research and development of technologies for fast reactor nuclear systems.

1 快堆技术符合第四代核能系统的发展目标

积极发展核电产业，是我国实施能源多元化战略、优化能源结构、加强环境保护、进而保障能源安全现实可行的举措。我国目前核电装机约0.09亿千瓦，计划2020年核电装机达到0.4亿千瓦。根据中国工程院在2005年所做的预测，2050我国发电总装机为16.5亿千瓦,核电装机为2.5亿千瓦,核电份额约占16%。核电在我国有很大的发展前景。核电大规模发展将会遇到铀资源匮乏和长寿命放射性废物的环境影响之忧，快堆技术和闭式燃料循环技术是解决这两个问题的最现实可行的技术途径。

根据我国铀资源状况，辅助从国外进口一部分铀资源，采用压水堆和快堆匹配发展的闭式燃料循环路线，可以使我国实现核电的装机规模在2050年达到2.5亿千瓦的目标。因此，发展快堆技术对保持核电可持续发展具有十分重要的战略意义。

目前国际上快堆的发展已纳入先进核能系统的发展体系。快堆技术是第四代核能系统的主要技术内容。第四代核能系统（Gen-IV）概念最先是在1999年6月召开的美国核学会年会上提出的。美国、法国、日本、英国等国家在2000年组建了第四代核能系统国际论坛（GIF）。第四代核能系统研发总目标是，计划在2030年之后向市场上提供具有良好经济性和安全性、废物易于管理和处理、具有防止核扩散特性的先进核能系统。2000年5月，第四代核能系统国际论坛的成员国根据第四代核能系统的目标，选择了6种系统作为进一步研究和发展的候选对象，这六种第四代核能系统的名称和特性见表1。

这六种反应堆堆型就堆本身而言，它们已有的技术基础是不一样的，其中技术最成熟的是钠冷快堆（SFR）。美、俄、英、法、日、德、印等国已经建造过功率10MWt～1200MWe,堆型包括实验堆、原型堆和经济验证性堆等类型的总共18座钠冷快堆，积累了约300堆·年的运行经验。且原型快堆BN-350，Phenix，PFR，BN-600和经济验证性快堆SPX－1都进行类似商业运行，其中Phenix和BN-600仍在运行中。

创新型反应堆和燃料循环国际计划（INPRO）是由国际原子能机构（IAEA）于2000年发起的另一个下一代先进核能系统的国际研发项目。目前已有二十几个成员国，我国也是成员国之一。该计划在目前阶段主要开展基于快堆及其闭式燃料循环的联合评价研究，主要是评价快堆及基于快堆的燃料循环对核能可持续发展的作用和能力，并拟在下一阶段开展以快堆技术为主的合作研发。

尽管已有近30个国家在INPRO和GIF的合作项目框架下共同对下一代核能系统研究了四五年时间，至今尚未有任何第四代堆型的完整设计，但是已经对第四代提出了比较明确的定性目标和技术发展内容及框架性研发倡仪。对于先进核能系统，GIF在可持续性、经济性、安全性及可靠性，防核扩散和实体防卫等方面提出了8条具体目标要求。

我国正在开发钠冷快堆技术。我国钠冷快堆的技术选择，以及战略目标与第四代先进核能系统的目标要求是一致的。

2 制定发展战略明确下一步工程目标

从工程技术上看，世界上快堆已经过实验堆、原型堆、示范堆的完整阶段。在开始阶段提出的快堆科技发展目标主要集中在验证方面，包括快堆的增殖能力、系统的技术可行性和运行可靠性、安全性和可竞争性等的验证。在上世纪90年代中期前，国际上快堆和燃料循环设施的发展和运行结果足以得出结论，即快堆科技发展在开始阶段提出的目标很大程度上已经实现。

显然，国际上快堆工程技术已基本成熟，后续技术发展的目标是达到第四代核能系统的要求，实现核能的可持续性发展。快堆预计将作为先进核能系统中的一类核电站在2035年前后开始规模应用。

我国快堆发展战略和技术路线的研究自上世纪70年代以来进行过多次。1985年8月完成了“1985-2000年和七五快堆发展规划”；1986年7月在核工业部计划司领导下完成了“快中子增殖堆2000年规划的制定”；1989年6月在国家八六三高技术计划能源领域专家委员会的领导下完成了“我国快堆发展战略和技术路线”的编制。近几年，有关部门和专家密切注意国外快堆发展动向，不断对发展战略和技术路线进行