建设在中国原子能科学研究院内的中国实验快堆工程
2010年12月21日,中核集团的网站上出现了一条不起眼的短讯:“中国第一座动力堆乏燃料后处理中间试验工厂中核404中试工程热调试取得成功。”
对于业内人士来讲,这只是一个普通的消息。几天后,经过媒体连番报道,它被解读成了2010年最重大的新闻之一:核技术取得重大突破,核燃料效率猛增60倍,中国铀资源够用3000年。
中国是全球核电站在建规模最大的国家,核电爆发式增长对中国铀资源形成极大考验。据目前已公布的权威信息,截至2010年9月,国务院核准34台核电机组,装机容量3692万千瓦。
另据正待国务院批准的《新兴能源产业发展规划》,2020年核电装机容量将在8000万千瓦左右。就全球而言,天然铀更处于供不应求状态。
中国原子能研究院研究员顾忠茂对《瞭望东方周刊》表示。
乏燃料后处理的核心是铀钚分离,之后还要经MOX(铀钚混合氧化物)燃料制造,并供应给快堆燃烧并增殖燃料,快堆乏燃料再进行后处理和快堆燃料制造。如此循环多次,才能使得核燃料得到更加充分的利用,同时使核废物的辐射强度大幅减弱。这被称为核燃料的闭式循环。 “目前,中国的核燃料循环前段(包括铀矿勘探、采冶、提纯、铀转化、
铀浓缩、燃料制造)已经形成工业能力,当然其规模尚待扩大,技术水平尚待进一步提高,以满足国内核电快速发展的需要;
我国核燃料循环后段尚未形成工业能力,我们没有压水堆乏燃料后处理厂,也还没掌握MOX燃料制造技术和工厂,快堆乏燃料后处理研究尚未正式开始。”顾忠茂说。 当核电站的核燃料维持不了一定的功率时,就需要更换,被换下来的燃料组件被称作乏燃料。但这并非“废料”,因为其中仍含有超过95%的铀,燃烧过程中还通过核反应产生了钚等新元素,其中,钚可作为核燃料和核武器的材料。
随着中国核电产业的爆发式发展,乏燃料后处理的研究日益受到重视,并被列入了国家科技16个重大专项之一《大型先进压水堆和高温气冷堆核电站重大专项》中,并为后处理技术单列出了70多亿元的经费,以建成一个更先进的后处理厂。
在2008年的中国国际核工业展上,法国原子能委员会主席阿兰·毕加披露了中法合作细节:中法在合作建设一座价值150亿欧元的乏燃料后处理和循环再利用工厂问题上已经成立了联合工作组,总体进程顺利。
“法国给我们开出了天价,堪比一个三峡工程。”中核集团一位内部人士告诉《瞭望东方周刊》。
这个“天价”与阿兰·毕加透露的150亿欧元也有差距,为200亿欧元,而后处理大厂的年处理能力为800吨。
“3000年”之辩
中央电视台在对热调试成功这一后处理技术进展报道时,作出了这样的推算:实现了核动力堆中燃烧后的核燃料的铀、钚材料回收,如果能将钚材料在动力堆上实现循环利用,这意味着在现有核电规模下,中国已经探明的铀资源从大约只能使用50到70年,变成了足够用3000年。
乏燃料经过后处理,如果应用于中国目前已经运行和在建的主力堆型压水堆,核燃料的利用率只能提高约20%-30%,如果放入快堆中并经过多次(12-18次)循环,则可以提高60-70倍。
核电专家张禄庆分析说,全世界投运的430多座核电反应堆,运行一年需消耗约65500吨天然铀。而2008年全世界铀矿山一共供应了43760吨天然铀。
来自世界核学会的统计,2009年美、法、日、俄、韩和德6个国家核电厂耗铀总计达48203吨。这就是说,2008年全球铀矿山的总产量还不够这6国之用。
而中国的铀资源需求量则更大。当核电装机容量4000万千瓦,每年将需要天然铀约7000吨,以2020年中国核电总装机容量达到8000万千瓦的目标来计算,每年需天然铀14000吨。中国每年都需大量进口天然铀,随着中国核电机组的增加,数量也将会一直攀升