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实际比印度落后20年_空中网军事频道凤凰时时彩

2019-08-28 14:59

首页> 军事新闻> 中国军情> 中国核燃料技术被跃进 实际比印度落后20年 来源:网络2013-01-01 14:35 hawk 分享到: 凤凰时时彩平台 1 凤凰时时彩平台 2 凤凰时时彩平台 3 凤凰时时彩平台 4 凤凰时时彩平台 5 凤凰时时彩平台 6

  中国核技术被“跃进”

摘要: 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,这只是一媒体:中国核燃料比印落后20年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。据当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。 在此背景下,「可用3000年」的消息及时、给力,如一颗炸弹,首先在股市上激起波澜。 1月5日,核电板块暴涨,中核科技(000777.SZ)、沃尔核材(002130.SZ)先后涨停。在央视1月3日报道的第二天,从事海外铀资源开发的中核国际(02302.HK)逆市急跌12.7%。 真相是什么呢? 「我国自主设计和建设的乏燃料后处理中试厂,20多年来经历了许多磨难,克服了一个又一个困难,终于取得了今天热调试的成功,离正式运行又近了一步。无疑这极大地鼓舞了国内后处理技术研发队伍计程车气,中试工程的同志们所取得的这一重要进展值得庆贺,他们奋发图强、艰苦奋斗的创业精神值得弘扬。但是,必须清醒地认识到,即使今后几年内中试厂运转起来了,也还不是一个商业化的乏燃料后处理厂,而是为设计、建造商用后处理厂提供必要的设计依据和运行经验。」 中国原子能研究院研究员顾忠茂对《瞭望东方周刊》表示。 「自主研发的每一步进展都是意义重大的,这有助于我们加快核燃料循环工业体系的建设,但应该看到,中国的后处理技术总体上还处于落后阶段。不要说跟技术先进的法国、英国和日本比,我们比邻国印度还要落后二十年。」顾忠茂说。 乏燃料后处理的核心是铀钸分离,之后还要经MOX(铀钸混合氧化物)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。 「当前,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。 万里长征一小步 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生成了钸等新元素,其中,钸可作为核燃料和核武器的材料。 对于乏燃料的处理有两种方式,一是「一次通过」,即不加后处理直接填埋;二是「闭式循环」,即回收有用元素再循环利用。 通过后处理技术将铀和钸提取分离出来,回收再使用可大幅提高核燃料的利用率。 早在上世纪60年代中期,中国就成功开发了军用后处理技术,并建成和运用了后处理厂,其分离工艺技术水平与当时的国际水平相当。随着后来军用后处理厂停产,后处理技术研发陷入停滞期。 1986年,曾参与中国原子弹制造的中核404厂开始「军转民」,被确定为乏燃料后处理基地。 「404中试厂的技术还不是很先进,一些关键的设备包括剪切机、溶解器,后处理钸尾端的关键设备,一些远距离维修技术,自控技术等都还比较落后。但是我们毕竟自己搞出来了,具有了改进和发展的基础。」顾忠茂介绍说。 据悉,在完成国家规定的50吨乏燃料处理任务后,中试厂将进行改扩建,形成年处理80吨的能力。当然,这个过程还需要好几年。 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。 「我们还得经过10年努力,到2020年完成这个重大专项的研究开发任务。那时,工艺可以更先进,设备和自控能力都将大幅提高。」顾忠茂介绍说。 中国原子能研究院承担的是后处理的主工艺研发。而工艺是一个后处理厂的灵魂。工艺的改进意味着整个流程更短、效率更高且更安全。先进的工艺可以使厂房变小,投资成本降低,相关的设备也会更加先进。 为引进争得谈判筹码 在自主研发的同时,中国和法国也一直就后处理大厂的技术引进和合作进行谈判。 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。尚未解决的问题只有两个: 一是选择哪种最佳技术方案;二是国际保障、监督的实施方式。 实际上,最大的障碍似乎还是引进的代价。 「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。 相比之下,法国为美国曾经考虑(奥巴马上台后,美国停止了后处理厂建设计划)开建的年处理能力为2500吨的后处理厂开出的价码仅为120亿美元,如果包括一个MOX厂,则为160亿美元。 「从800吨到2500吨,成本约增加50%,算起来法国给中美之间的价格也相差两倍。」一位知情人士表示。 造成这种差价的原因是美国在后处理方面有深厚的技术基础。美国是最早建成军用和商用后处理厂的国家,在上世纪70年代初建成了处理能力为1500吨/年的商用后处理厂。 基于卡特政府的不扩散核能政策,美国于1977年决定采用「一次通过」循环方式,故该后处理厂建成后未投入运行。 然而,美国的商用后处理厂虽叫停,后处理技术的研发却并未停止。这使得美国在谈判中掌握了较大的话语权。 「在技术引进的谈判中我们要掌握话语权,就必须有一定的技术基础。这次404中试厂的热调试成功为我们在谈判中加上了一枚筹码,等到未来中试厂正式运转起来,我们的议价能力会更强。」顾忠茂告诉瞭望东方周刊记者。 前国家能源局局长张国宝曾表示,在乏燃料后处理方面,做好专项科研是实现「以我为主,中外合作」建设商业化后处理大厂的重要支撑,必须自主掌握建设后处理大厂核心技术。因此,后处理重大专项也是中国核工业为自己打造的一枚谈判利器。 在引进谈不拢的情况下,中核集团有了第二个方案,即自建一个年处理能力为200吨或400吨的厂。「用重大专项的科研成果肯定来不及了,所以中核很有可能是在404中试厂的技术基础上来做,适当放大几倍还是有可能的。」顾忠茂表示。 顾忠茂对于全盘引进并不赞同。「把全盘引进变成关键设备引进,成本就可以降低很多,因为引进关键设备的话时间可以加快,我们也能掌握主动权。」 「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、钸材料回收,如果能将钸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,如果应用于中国当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。 问题是,直到2010年7月,中国实验快堆刚刚达到首次临界,距离商用起码还需要20多年的努力。 「许多人看到这个数字后都打电话过来询问原委,其中还包括国土资源部的人。」一位中核集团内部人士告诉瞭望东方周刊记者。 这个消息也引发了核电股的小动荡。1月5日,中核集团旗下的中核科技(000777.SZ)率先涨停,紧接着沃尔核材(002130.SZ)也快速跟进涨停。 至收盘时,核电指数大涨1.32%,板块内江苏神通(002438.SZ)、自仪股份(600848.SH)、兰太实业(600328.SH)这三个核电设备制造概念股涨幅也都逾6%。 监测数据显示,共有5.44亿元主力资金净流入核电板块,其中,两只涨停股中核科技和沃尔核材分别获得3.18亿元和1.4亿元资金净流入。 有趣的是,1月3日央视播报这一新闻之后的第二天,中核集团旗下另一上市公司,从事海外铀资源开发的中核国际(02302.HK)立即逆市急跌12.7%。 「如果消息说国内的铀都用不完了,那投资者对中核国际的预期一定大受影响。」国金证券分析师张帅说。 铀矿石含有各种成分,其中铀235可用作热堆电站(如压水堆)发电,但铀矿石里的铀-235富集度仅为0.714%。在全球范围内来说,经济可开采的铀资源不是无限的。 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。

1月3日以来,国内各大媒体大篇幅报道了我国乏燃料后处理中试厂热调试成功的新闻,并将此解读为“中国核技术大突破,铀利用率猛增60倍,中国铀资源够用3000年”。

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  —— “铀资源可用3000年”没有实际意义

这一新闻在国内外引起了强烈反响,海内外出现了各种评论。

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  中国的乏燃料后处理技术还处于落后阶段,不要说跟技术先进的法国和英国比,我们比邻国印度还要落后二十年

为此,我们认为有必要就后处理、快堆及整个核燃料循环情况给大家作一次梳理。

建设在中国原子能科学研究院内的中国实验快堆工程。(资料图)

  《瞭望东方周刊》记者张瑜 | 北京报道

后处理和快堆技术取得重大突破

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  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。”

经过20多年的不懈努力,我国自主设计和建设的动力堆乏燃料后处理中试厂经历了诸多曲折与磨难,终于取得了热调试的成功,标志着我国已初步掌握了动力堆乏燃料后处理技术。这极大地鼓舞了国内后处理技术研发队伍的士气,而参与中试工程的几个单位的全体同志所取得的这一重要技术进步也值得庆贺,他们奋发图强、艰苦创业的精神更值得弘扬。

建设在中国原子能科学研究院内的中国实验快堆工程。(资料图)

  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。

但是,在充分肯定成绩的同时,必须清醒地认识到,热试成功之后,我国在后处理方面依旧面临着一系列艰巨的任务:一是中试厂要运行并要取得经验数据;二是要设计、建造热堆乏燃料商用后处理厂;三是要研发设计并建造快堆乏燃料后处理厂等。此外,后处理仅是核燃料闭式循环工业体系的一个环节,后续任务还很重。

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  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。

中国实验快堆是国家“863”计划重大项目,并于2006年列入了国家中长期发展规划。2010年7月,中国实验快堆实现首次临界,成为继美、俄、法、英、日、印、德等7个国家后建成的第8个快堆。这是我国核科技工作者经过20多年的努力取得的又一个重大技术突破,是我国快堆技术发展进程中的一个重大进展。在国内外引起重大反响,入选由557名院士评选的2010年十大科技新闻,并入选2010年度国防科技工业十大新闻。

技术突破前储存乏燃料的水池

  在此背景下,“可用3000年”的消息及时、给力,如一颗炸弹,首先在股市上激起波澜。1月5日,核电板块暴涨,中核科技(000777.SZ)、沃尔核材(002130.SZ)先后涨停。在央视1月3日报道的第二天,从事海外铀资源开发的中核国际(02302.HK)逆市急跌12.7%。

中国实验快堆建成临界,实现了当初设定的“建立装置、掌握技术、培养人才、开展实验”的目标,为下一步快堆技术开发、快堆实用化推广以及建设闭式燃料循环体系建立奠定了坚实基础,目前中国原子能科学研究院正在进一步开展研发工作。

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  真相是什么呢?

但是,这仅仅只是我国快堆发展迈出的第一步。从技术研发来讲,快堆技术的发展需要经历基础研究、实验堆、原型堆、示范堆、商用堆几个发展阶段。从世界范围来看,现有技术已走到示范堆阶段。对于后发国家来说,可以在自身积累和借鉴国际经验的基础上,实现跨越式发展。

建设中的实验快堆堆芯和燃料棒组件(资料图)

  “我国自主设计和建设的乏燃料后处理中试厂,20多年来经历了许多磨难,克服了一个又一个困难,终于取得了今天热调试的成功,离正式运行又近了一步。无疑这极大地鼓舞了国内后处理技术研发队伍的士气,中试工程的同志们所取得的这一重要进展值得庆贺,他们奋发图强、艰苦奋斗的创业精神值得弘扬。但是,必须清醒地认识到,即使今后几年内中试厂运转起来了,也还不是一个商业化的乏燃料后处理厂,而是为设计、建造商用后处理厂提供必要的设计依据和运行经验。”中国原子能研究院研究员顾忠茂对《瞭望东方周刊》表示。

对于各种不同的声音,我们要保持清醒与理智:需要肯定的是后处理和快堆技术取得的重大进展及广大科技人员无私奉献的精神,需要反省的是在相关宣传细节上处理欠妥以致理解偏差的问题,需要坚持的是我国经过多年科学论证确定的国家核能发展战略。

  中国的乏燃料后处理技术还处于落后阶段,不要说跟技术先进的法国和英国比,我们比邻国印度还要落后二十年

  “自主研发的每一步进展都是意义重大的,这有助于我们加快核燃料循环工业体系的建设,但应该看到,中国的后处理技术总体上还处于落后阶段。不要说跟技术先进的法国、英国和日本比,我们比邻国印度还要落后二十年。”顾忠茂说。

建立快堆核燃料循环体系是必走之路

  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。”

  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。

实现核裂变能可持续发展的两大先决条件是铀资源的充分利用和核废物的最少化。地球上已探明的常规铀资源储量不到500万吨。按全世界正在运行的430余座核电站目前的燃料使用水平,如果采用核燃料一次通过的循环方式,地球上的铀储量仅可供使用70年左右,其铀资源的利用率不到1%。核燃料一次通过循环方式的另一个问题是,将约占4%的乏燃料中的废物与占96%的有用资源一起进行地质处置,除了浪费资源,还将大大增加需要地质处置的废物体积。即使按照全世界目前的核电站乏燃料卸出量估算,“一次通过”循环方式需要全世界每6~7年就建造一座规模相当于美国尤卡山库的地质处置库。只要全世界核电装机容量增加1倍,每3∼4年左右就要建设一座地质处置库,这显然是全球都难以承受的。此外,由于乏燃料中包含了所有的放射性核素,其长期放射性毒性很高,要在处置过程中衰变到天然铀矿的放射性水平,将需要10万年以上,必将带来诸多不可预见的不确定因素。因此,从长远看,“一次通过”方式对环境安全存在极大威胁。

  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。

  “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。

然而,通过核燃料的闭式循环,却能提高铀资源的利用率并减少高放废物体积。快堆和后处理是该循环中的关键环节。快堆可利用其中子能谱比较硬的特点,将铀238转换成钚239,同时将长寿命次量锕系元素进行嬗变。后处理则可将乏燃料中的铀、钚、次量锕系元素和裂变产物分开,从而加以区别利用和处置。目前,国际上主要核能大国均选择核燃料闭式循环的技术路线。热堆核电站乏燃料经后处理提取的铀和钚,如果返回热堆中循环使用,则铀资源的利用率仅能比原有利用率稍稍提高,核废物的体积和毒性分别降至“一次通过”的1/4;但如果在快堆中多次循环使用,铀资源利用率总体可提高至60%,核废物的体积和毒性可降低1~2个数量级。这意味着,采用快堆技术及其相应的先进核燃料闭式循环,可以使地球上低开采成本的铀资源利用时间延长至几千年,并有利于实现废物最少化和减少废物的安全地质处置量。由此可见,要想实现核裂变能可持续发展,建立快堆及其燃料闭式循环是必走之路。因此,我国核裂变能走压水堆—快堆的发展战略和选择核燃料闭式循环的技术路线是完全正确的。

  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。

  万里长征一小步

“铀资源使用3000年”是全世界核能界为之奋斗的长远目标,实现这一目标可能需要多年的不懈努力。据初步计算,欲使铀资源利用率提高60倍,快堆闭式循环的次数为12∼18次。

  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。

  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。

目前,快堆核燃料闭式循环在世界上尚未实现商业化,但各主要核能国家均宣布了快堆核能系统商用化的时间表,分别为:印度,2020年;俄罗斯,2020~2025年;法国,2040年;日本,2050年。

  在此背景下,“可用3000年”的消息及时、给力,如一颗炸弹,首先在股市上激起波澜。

  对于乏燃料的处理有两种方式,一是“一次通过”,即不加后处理直接填埋;二是“闭式循环”,即回收有用元素再循环利用。

我国人口众多,能源需求和消耗的快速增长对资源和环境形成了巨大压力。因此,根据国情加快推进我国快堆商用化步骤被提上重要日程。根据中核集团的研究,我国将在2030年前实现快堆商用化,以满足我国核能可持续、大规模发展需要。

  1月5日,核电板块暴涨,中核科技(000777.SZ)、沃尔核材(002130.SZ)先后涨停。在央视1月3日报道的第二天,从事海外铀资源开发的中核国际(02302.HK)逆市急跌12.7%。

  通过后处理技术将铀和钚提取分离出来,回收再使用可大幅提高核燃料的利用率。

一言以蔽之,核能是清洁能源,但要充分利用铀资源、极大地减少废物量、实现核能的可持续发展,必须建立核燃料闭式循环体系,特别是快堆核燃料循环体系。

  真相是什么呢?

  早在上世纪60年代中期,中国就成功开发了军用后处理技术,并建成和运用了后处理厂,其分离工艺技术水平与当时的国际水平相当。随着后来军用后处理厂停产,后处理技术研发陷入停滞期。1986年,曾参与中国原子弹制造的中核404厂开始“军转民”,被确定为乏燃料后处理基地。

加大快堆及核燃料闭式循环研发力度

  “我国自主设计和建设的乏燃料后处理中试厂,20多年来经历了许多磨难,克服了一个又一个困难,终于取得了今天热调试的成功,离正式运行又近了一步。无疑这极大地鼓舞了国内后处理技术研发队伍的士气,中试工程的同志们所取得的这一重要进展值得庆贺,他们奋发图强、艰苦奋斗的创业精神值得弘扬。但是,必须清醒地认识到,即使今后几年内中试厂运转起来了,也还不是一个商业化的乏燃料后处理厂,而是为设计、建造商用后处理厂提供必要的设计依据和运行经验。”

  “404中试厂的技术还不是很先进,一些关键的设备包括剪切机、溶解器,后处理钚尾端的关键设备,一些远距离维修技术,自控技术等都还比较落后。但是我们毕竟自己搞出来了,具有了改进和发展的基础。”顾忠茂介绍说。

随着国民经济的发展,能源愈来愈成为国际社会共同关注和应对的命题。寻找清洁、安全、可持续的能源成为人类的共同追求。核能由于在使用过程中几乎不排放二氧化碳,被赋予厚望。世界各个有核国家都制定了核能发展规划。由于快堆能够极大地提高铀资源利用率,因此建设快堆核燃料循环体系对于确保核能可持续发展,从而保证能源安全,意义重大。国际上推荐的第四代先进核能系统中基本都把快堆作为主力堆型来发展,美、俄、法、印、日等国均制定了明确的快堆核燃料循环体系发展计划。因此,推进我国快堆核燃料循环体系的建设已刻不容缓。

  中国原子能研究院研究员顾忠茂对《瞭望东方周刊》表示。

  据悉,在完成国家规定的50吨乏燃料处理任务后,中试厂将进行改扩建,形成年处理80吨的能力。当然,这个过程还需要好几年。

目前国际上快堆燃料循环系统的研究开发虽未达到商用水平,但很多国家的研发水平均已超过我国。各主要有核国家均掌握了热堆乏燃料水法后处理技术,法国等国还掌握了先进的MOX燃料制造技术,美国掌握了快堆金属燃料制造技术,美国和俄罗斯在快堆乏燃料干法后处理方面处于领先地位。尤其值得一提的是,印度快堆核能系统领先于我国:印度的实验快堆1985年实现临界,中国实验快堆2010年才实现临界;印度于2004年开始建造的50万千瓦电功率原型快堆将于2012年建成,我国拟自主设计的示范快堆项目尚未立项;印度已拥有3座小型热堆乏燃料后处理厂,我国的第一座大型热堆乏燃料后处理厂尚在拟议之中;印度于2005年在世界上率先完成了快堆乏燃料的水法后处理热实验,我国快堆乏燃料后处理技术研究刚刚起步;印度具备了快堆MOX燃料制造能力,并可为即将建成的原型快堆提供燃料,我国尚未掌握快堆MOX燃料制造技术;印度自主建成了3座高放废液玻璃固化厂,我国尚不具备玻璃固化厂的建设能力,只能依赖进口。

  “自主研发的每一步进展都是意义重大的,这有助于我们加快核燃料循环工业体系的建设,但应该看到,中国的后处理技术总体上还处于落后阶段。不要说跟技术先进的法国、英国和日本比,我们比邻国印度还要落后二十年。”顾忠茂说。

  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。

这一现实表明:我国在核能领域的关键技术仍落后于世界先进水平。要想使我国从“核能大国”转变成“核能强国”,脚踏实地、奋起直追是唯一的选择。

  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。

  “我们还得经过10年努力,到2020年完成这个重大专项的研究开发任务。那时,工艺可以更先进,设备和自控能力都将大幅提高。”顾忠茂介绍说。

在快堆核能系统的研究开发方面,我国应首先制定快堆核能系统研究发展战略,确定总体目标和分阶段实施目标。快堆循环技术的研究开发是一项投资巨大、耗时较长的复杂系统工程,应摆脱过去与核燃料循环脱钩孤立发展的模式,应借鉴他国经验,做好快堆核能系统的顶层设计,将快堆、乏燃料后处理、MOX燃料制备等技术进行一体化、系统策划,在国家统一规划、总体布局之下,使我国快堆核能系统的各个环节得以同步协调发展。争取用最短的时间实现各个环节的商用化技术突破,逐步形成我国快堆核能产业,从而解决我国核裂变能可持续发展的后顾之忧。

  “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。

  中国原子能研究院承担的是后处理的主工艺研发。而工艺是一个后处理厂的灵魂。工艺的改进意味着整个流程更短、效率更高且更安全。先进的工艺可以使厂房变小,投资成本降低,相关的设备也会更加先进。

未来5∼10年,我国核燃料循环后段工业体系的关键任务是:以中国实验快堆、后处理中试厂和MOX燃料实验生产线为实验平台,尽快将后处理中试厂产出的钚制成MOX燃料,为实验快堆提供燃料,初步打通闭式燃料循环之路。与此同时,要抓紧商用示范快堆重大专项、后处理大厂、MOX燃料制造厂的立项与实施进程,迈出我国快堆核能系统产业发展的坚实一步。(作者为中国原子能科学研究院原科技委副主任,中国核学会顾问,主要从事核燃料循环和分离工程研究) 来源:中核网

  万里长征一小步

  为引进争得谈判筹码

  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。

  在自主研发的同时,中国和法国也一直就后处理大厂的技术引进和合作进行谈判。

  对于乏燃料的处理有两种方式,一是“一次通过”,即不加后处理直接填埋;二是“闭式循环”,即回收有用元素再循环利用。

  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。尚未解决的问题只有两个:一是选择哪种最佳技术方案;二是国际保障、监督的实施方式。

  通过后处理技术将铀和钚提取分离出来,回收再使用可大幅提高核燃料的利用率。

  实际上,最大的障碍似乎还是引进的代价。

  早在上世纪60年代中期,中国就成功开发了军用后处理技术,并建成和运用了后处理厂,其分离工艺技术水平与当时的国际水平相当。随着后来军用后处理厂停产,后处理技术研发陷入停滞期。

  “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》。

  1986年,曾参与中国原子弹制造的中核404厂开始“军转民”,被确定为乏燃料后处理基地。

  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。相比之下,法国为美国曾经考虑(奥巴马上台后,美国停止了后处理厂建设计划)开建的年处理能力为2500吨的后处理厂开出的价码仅为120亿美元,如果包括一个MOX厂,则为160亿美元。

  “404中试厂的技术还不是很先进,一些关键的设备包括剪切机、溶解器,后处理钚尾端的关键设备,一些远距离维修技术,自控技术等都还比较落后。但是我们毕竟自己搞出来了,具有了改进和发展的基础。”顾忠茂介绍说。

  “从800吨到2500吨,成本约增加50%,算起来法国给中美之间的价格也相差两倍。”一位知情人士表示。

  据悉,在完成国家规定的50吨乏燃料处理任务后,中试厂将进行改扩建,形成年处理80吨的能力。当然,这个过程还需要好几年。

  造成这种差价的原因是美国在后处理方面有深厚的技术基础。美国是最早建成军用和商用后处理厂的国家,在上世纪70年代初建成了处理能力为1500吨/年的商用后处理厂。基于卡特政府的不扩散核能政策,美国于1977年决定采用“一次通过”循环方式,故该后处理厂建成后未投入运行。

  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。

  然而,美国的商用后处理厂虽叫停,后处理技术的研发却并未停止。这使得美国在谈判中掌握了较大的话语权。

  “我们还得经过10年努力,到2020年完成这个重大专项的研究开发任务。那时,工艺可以更先进,设备和自控能力都将大幅提高。”顾忠茂介绍说。

  “在技术引进的谈判中我们要掌握话语权,就必须有一定的技术基础。这次404中试厂的热调试成功为我们在谈判中加上了一枚筹码,等到未来中试厂正式运转起来,我们的议价能力会更强。”顾忠茂告诉本刊记者。

  中国原子能研究院承担的是后处理的主工艺研发。而工艺是一个后处理厂的灵魂。工艺的改进意味着整个流程更短、效率更高且更安全。先进的工艺可以使厂房变小,投资成本降低,相关的设备也会更加先进。

  前国家能源局局长张国宝曾表示,在乏燃料后处理方面,做好专项科研是实现“以我为主,中外合作”建设商业化后处理大厂的重要支撑,必须自主掌握建设后处理大厂核心技术。因此,后处理重大专项也是中国核工业为自己打造的一枚谈判利器。

  为引进争得谈判筹码

  在引进谈不拢的情况下,中核集团有了第二个方案,即自建一个年处理能力为200吨或400吨的厂。“用重大专项的科研成果肯定来不及了,所以中核很有可能是在404中试厂的技术基础上来做,适当放大几倍还是有可能的。”顾忠茂表示。

  在自主研发的同时,中国和法国也一直就后处理大厂的技术引进和合作进行谈判。

  顾忠茂对于全盘引进并不赞同。“把全盘引进变成关键设备引进,成本就可以降低很多,因为引进关键设备的话时间可以加快,我们也能掌握主动权。”

  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。尚未解决的问题只有两个:

  “3000年”之辩

  一是选择哪种最佳技术方案;二是国际保障、监督的实施方式。

  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。

  实际上,最大的障碍似乎还是引进的代价。

  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。问题是,直到2010年7月,中国实验快堆刚刚达到首次临界,距离商用起码还需要20多年的努力。

  “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》。

  “许多人看到这个数字后都打电话过来询问原委,其中还包括国土资源部的人。”一位中核集团内部人士告诉本刊记者。

  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。

  这个消息也引发了核电股的小动荡。1月5日,中核集团旗下的中核科技(000777.SZ)率先涨停,紧接着沃尔核材(002130.SZ)也快速跟进涨停。至收盘时,核电指数大涨1.32%,板块内江苏神通(002438.SZ)、自仪股份(600848.SH)、兰太实业(600328.SH)这三个核电设备制造概念股涨幅也都逾6%。监测数据显示,共有5.44亿元主力资金净流入核电板块,其中,两只涨停股中核科技和沃尔核材分别获得3.18亿元和1.4亿元资金净流入。

  相比之下,法国为美国曾经考虑(奥巴马上台后,美国停止了后处理厂建设计划)开建的年处理能力为2500吨的后处理厂开出的价码仅为120亿美元,如果包括一个MOX厂,则为160亿美元。

  有趣的是,1月3日央视播报这一新闻之后的第二天,中核集团旗下另一上市公司,从事海外铀资源开发的中核国际(02302.HK)立即逆市急跌12.7%。

  “从800吨到2500吨,成本约增加50%,算起来法国给中美之间的价格也相差两倍。”一位知情人士表示。

  “如果消息说国内的铀都用不完了,那投资者对中核国际的预期一定大受影响。”国金证券分析师张帅说。

  造成这种差价的原因是美国在后处理方面有深厚的技术基础。美国是最早建成军用和商用后处理厂的国家,在上世纪70年代初建成了处理能力为1500吨/年的商用后处理厂。

  铀矿石含有各种成分,其中铀235可用作热堆电站(如压水堆)发电,但铀矿石里的铀-235富集度仅为0. 714%。在全球范围内来说,经济可开采的铀资源不是无限的。

  基于卡特政府的不扩散核能政策,美国于1977年决定采用“一次通过”循环方式,故该后处理厂建成后未投入运行。

  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。

  然而,美国的商用后处理厂虽叫停,后处理技术的研发却并未停止。这使得美国在谈判中掌握了较大的话语权。

  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。

  “在技术引进的谈判中我们要掌握话语权,就必须有一定的技术基础。这次404中试厂的热调试成功为我们在谈判中加上了一枚筹码,等到未来中试厂正式运转起来,我们的议价能力会更强。”顾忠茂告诉本刊记者。

  前国家能源局局长张国宝曾表示,在乏燃料后处理方面,做好专项科研是实现“以我为主,中外合作”建设商业化后处理大厂的重要支撑,必须自主掌握建设后处理大厂核心技术。因此,后处理重大专项也是中国核工业为自己打造的一枚谈判利器。

  在引进谈不拢的情况下,中核集团有了第二个方案,即自建一个年处理能力为200吨或400吨的厂。“用重大专项的科研成果肯定来不及了,所以中核很有可能是在404中试厂的技术基础上来做,适当放大几倍还是有可能的。”顾忠茂表示。

  顾忠茂对于全盘引进并不赞同。“把全盘引进变成关键设备引进,成本就可以降低很多,因为引进关键设备的话时间可以加快,我们也能掌握主动权。”

  “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。

  问题是,直到2010年7月,中国实验快堆刚刚达到首次临界,距离商用起码还需要20多年的努力。

  “许多人看到这个数字后都打电话过来询问原委,其中还包括国土资源部的人。”一位中核集团内部人士告诉本刊记者。

  这个消息也引发了核电股的小动荡。1月5日,中核集团旗下的中核科技(000777.SZ)率先涨停,紧接着沃尔核材(002130.SZ)也快速跟进涨停。

  至收盘时,核电指数大涨1.32%,板块内江苏神通(002438.SZ)、自仪股份(600848.SH)、兰太实业(600328.SH)这三个核电设备制造概念股涨幅也都逾6%。

  监测数据显示,共有5.44亿元主力资金净流入核电板块,其中,两只涨停股中核科技和沃尔核材分别获得3.18亿元和1.4亿元资金净流入。

  有趣的是,1月3日央视播报这一新闻之后的第二天,中核集团旗下另一上市公司,从事海外铀资源开发的中核国际(02302.HK)立即逆市急跌12.7%。

  “如果消息说国内的铀都用不完了,那投资者对中核国际的预期一定大受影响。”国金证券分析师张帅说。

  铀矿石含有各种成分,其中铀235可用作热堆电站(如压水堆)发电,但铀矿石里的铀-235富集度仅为0.714%。在全球范围内来说,经济可开采的铀资源不是无限的。

  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。

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