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中核集團(tuán)計(jì)劃用自主技術(shù)建我國(guó)第一座后處理大廠(chǎng)

      隨著廣東嶺澳二期核電站正式投產(chǎn)，中國(guó)核電發(fā)展也從批量開(kāi)工階段進(jìn)入到批量投產(chǎn)階段。初步推測(cè)，到2020年我國(guó)投入運(yùn)行的核電裝機(jī)容量將達(dá)到7000萬(wàn)千瓦。隨之而來(lái)的問(wèn)題是，越來(lái)越多的核電站將會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的乏燃料（即在反應(yīng)堆內(nèi)燒過(guò)的核燃料，其燃耗深度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求）。通常每臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組每年可卸出25噸乏燃料，70臺(tái)機(jī)組一年要產(chǎn)生1750噸乏燃料。再加上之前的累積，到2020年我國(guó)乏燃料累積存量將超過(guò)10000噸。

      乏燃料本身就是一種可以重新利用的資源，且其放射性需10萬(wàn)年方能降低到天然鈾礦水平，在漫長(zhǎng)的時(shí)間里帶來(lái)諸多不確定因素。如何處理這些乏燃料日益成為我國(guó)核電業(yè)界關(guān)注的問(wèn)題。與此同時(shí)，業(yè)內(nèi)人士表示，核燃料后處理還是直接關(guān)系到我國(guó)核電發(fā)展戰(zhàn)略的重大問(wèn)題，不立即著手建造核燃料后處理大廠(chǎng)，我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)在未來(lái)將無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

核電也可以成為“可再生能源”

      以目前的國(guó)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，乏燃料如果不進(jìn)行后處理而直接處置埋藏，也是一種可供選擇的方式，這樣的方式被稱(chēng)作“一次通過(guò)”。在鈾價(jià)較低的情況下，這種方式的經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)于閉合循環(huán)。我國(guó)目前對(duì)乏燃料采取“一次通過(guò)”處理，核電技術(shù)先進(jìn)的美國(guó)亦然。國(guó)際上對(duì)于是采用核燃料閉式循環(huán)還是“一次通過(guò)”循環(huán)尚無(wú)共識(shí)，但從可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看，“一次通過(guò)”的方式并不是一個(gè)好的選擇。

      “‘一次通過(guò)’對(duì)鈾資源的利用率低，只有不到1%。這在鈾資源價(jià)格低的時(shí)候還能接受，但鈾資源的價(jià)格在今后還要上漲，所以‘一次通過(guò)’的經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)以后就要減弱，甚至?xí)兂刹唤?jīng)濟(jì)的方式。” 中國(guó)原子能科學(xué)研究院科技委副主任顧忠茂日前在接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)，“需要處置的乏燃料體積也大，而且處置過(guò)程中衰變到天然鈾礦水平的放射性，需要10萬(wàn)年以上。所以說(shuō)，‘一次通過(guò)’方式對(duì)環(huán)境安全的長(zhǎng)期威脅極大，不符合核能可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。”

      而閉式循環(huán)則通過(guò)后處理、MOX（鈾钚混合氧化物）核燃料制造、入堆、再后處理等環(huán)節(jié)，使得核資源能夠得到更加充分的利用，同時(shí)做到了核廢物體積和毒性的最小化（見(jiàn)圖）。如果核燃料閉式循環(huán)應(yīng)用于我國(guó)當(dāng)前核電建設(shè)的主力堆型——壓水堆，則核燃料的利用率可以提高30%，如果放入快堆中增殖則可以提高60—70倍。根據(jù)中國(guó)原子能科學(xué)研究院的測(cè)算，如果我國(guó)建200吉瓦的壓水堆電站，則全壽期產(chǎn)生的30萬(wàn)噸乏燃料，通過(guò)多次乏燃料后處理/再循環(huán)，可供400吉瓦快堆運(yùn)行1500年。這相當(dāng)于為人類(lèi)解決了幾千年的電力供應(yīng)問(wèn)題，從而使得核電轉(zhuǎn)變成“可再生能源”。

      顧忠茂表示，按照我國(guó)快堆技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，預(yù)期于2020年前建成示范快堆，2035年前后達(dá)到商用水平，這表明分離钚作為快堆燃料在10年后有明確的要求。基于上述核能發(fā)展目標(biāo)，在2025年基本建成我國(guó)第一座年處理能力為800噸的后處理大廠(chǎng)和相應(yīng)的MOX燃料制造廠(chǎng)是適宜的。后處理大廠(chǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)是一項(xiàng)難度很大的復(fù)雜系統(tǒng)工程，時(shí)間跨度達(dá)15年甚至更久。即使我國(guó)立即開(kāi)始設(shè)計(jì)和建造后處理大廠(chǎng)，預(yù)計(jì)到2025年才能基本建成，投入穩(wěn)定運(yùn)行的時(shí)間可能要到2030年前后。這種特殊性決定了我國(guó)后處理大廠(chǎng)建設(shè)的啟動(dòng)不能拖延。

技術(shù)儲(chǔ)備不足

      “乏燃料后處理/再循環(huán)是我國(guó)核燃料循環(huán)中最薄弱的環(huán)節(jié)。”顧忠茂說(shuō)，“從上個(gè)世紀(jì)70年代一直到90年代中期，國(guó)家對(duì)后處理的支持是很有限的。很多技術(shù)人員就是在那個(gè)時(shí)候轉(zhuǎn)型去作洗發(fā)水、不干膠了。”

      中核集團(tuán)規(guī)劃發(fā)展部主任曹述棟在一次談話(huà)中也提到，我國(guó)核工業(yè)水平曾一度達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，但在“軍轉(zhuǎn)民”后，核電技術(shù)的發(fā)展開(kāi)始落后于世界。“我們通常說(shuō)，中國(guó)建有完整的核工業(yè)體系，但這是從軍用的角度來(lái)看的。”曹述棟對(duì)《中國(guó)能源報(bào)》記者說(shuō)，“軍品的規(guī)模小、成本高，很難達(dá)到商業(yè)化應(yīng)用的要求。”據(jù)介紹，在那段時(shí)期，我國(guó)通過(guò)軍用設(shè)施開(kāi)展起來(lái)的科技研發(fā)被迫中斷、人員隊(duì)伍流失、科研能力下降。中國(guó)原子能院的相關(guān)課題難以獲得國(guó)家的經(jīng)費(fèi)支持，唯有依靠當(dāng)時(shí)獲批的核燃料后處理中試廠(chǎng)項(xiàng)目繼續(xù)科研工作。從上個(gè)世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，我國(guó)逐年增加了這方面的投入，使得百?gòu)U待興的核燃料后處理事業(yè)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。

      轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在2004年。當(dāng)核電在我國(guó)能源戰(zhàn)略中的地位受到更高重視的時(shí)候，國(guó)家也加大了對(duì)核燃料循環(huán)體系建設(shè)的投入，后處理大廠(chǎng)建設(shè)得以提到議事日程。

      但過(guò)去研發(fā)中斷的影響在新形勢(shì)下也顯現(xiàn)了出來(lái)，后處理中試廠(chǎng)項(xiàng)目的進(jìn)度一次次延后。顧忠茂表示，目前后處理中試廠(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始了第一階段的熱試工作，即用濃度為5%的乏燃料進(jìn)行熱試，第二階段將提高到50%，第三階段將提高到100%。在完成國(guó)家規(guī)定的50噸乏燃料處理任務(wù)后，將對(duì)中試廠(chǎng)進(jìn)行改擴(kuò)建，使之形成年處理80噸的能力。而這個(gè)過(guò)程還需要好幾年的時(shí)間。

      “我們希望，再經(jīng)過(guò)20年左右的不懈努力，我國(guó)在后處理技術(shù)、裝備和能力等方面能夠趕上世界先進(jìn)水平。”顧忠茂說(shuō)。

國(guó)情不同 選擇不同

      最容易讓人想到的問(wèn)題是，為什么核電技術(shù)如此先進(jìn)的美國(guó)會(huì)選擇“一次通過(guò)”而不選擇閉式循環(huán)。

      曹述棟向《中國(guó)能源報(bào)》記者表示，美國(guó)選擇“一次通過(guò)”是一種市場(chǎng)行為。“美國(guó)發(fā)展核電比較早，其在全世界很多鈾礦都有股份，拿到鈾礦的價(jià)格比較低。”曹述棟說(shuō)，“所以，‘一次通過(guò)’對(duì)美國(guó)來(lái)說(shuō)是一種更經(jīng)濟(jì)的選擇。再比如，法國(guó)的快堆技術(shù)曾快速發(fā)展，建成了120萬(wàn)千瓦的快堆核電站。但中東戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束后，鈾礦價(jià)格下降，法國(guó)快堆技術(shù)的發(fā)展就慢了下來(lái)。”

      這一點(diǎn)也正是印度在后處理和快堆建設(shè)上投入大、發(fā)展快的原因。作為核電界的后來(lái)者，印度自身的鈾儲(chǔ)量少、品位低，在發(fā)展核電的過(guò)程中還受到了多方面的制約，因此印度極為重視后處理廠(chǎng)和快堆建設(shè)。印度在上世紀(jì)50年代就開(kāi)始后處理技術(shù)的研究，現(xiàn)有3座規(guī)模不大的后處理廠(chǎng)在運(yùn)行。2007年印度開(kāi)始建設(shè)實(shí)驗(yàn)快堆乏燃料后處理廠(chǎng)，計(jì)劃在2012年建設(shè)快堆乏燃料商用后處理廠(chǎng)。“每個(gè)國(guó)家在國(guó)際政治博弈中的地位也決定了其對(duì)待后處理和快堆技術(shù)的態(tài)度。”曹述棟說(shuō)，“國(guó)情不同，選擇也就不同。”

      因此，對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，仿效美國(guó)“一次通過(guò)”的方式無(wú)論在經(jīng)濟(jì)性上還是發(fā)展戰(zhàn)略上，都不適宜，必須加強(qiáng)相關(guān)研發(fā)，并盡快建設(shè)后處理大廠(chǎng)。

      盡管如此，顧茂忠還是指出，美國(guó)現(xiàn)在雖然不搞后處理，但美國(guó)具備技術(shù)能力。早在上世紀(jì)70年代初美國(guó)就建成了年處理量1500噸的后處理廠(chǎng)。后來(lái)美國(guó)雖然為了防止核擴(kuò)散而停止了商業(yè)后處理的運(yùn)行，但科研一直沒(méi)有停下來(lái)。

自主技術(shù)可能性加大

      顧茂忠表示，商用后處理大廠(chǎng)建設(shè)之所以緊迫，并不完全取決于我國(guó)核電站越來(lái)越多。美國(guó)現(xiàn)有1億千瓦的核電裝機(jī)，但幾十年來(lái)美國(guó)仍是將乏燃料進(jìn)行濕法或干法儲(chǔ)存。這說(shuō)明，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，乏燃料儲(chǔ)存的安全性是能夠保證的。而我國(guó)的后處理技術(shù)在幾十年后，也將具備建設(shè)后處理大廠(chǎng)的能力。所以，從核電建設(shè)加速的角度來(lái)看，后處理大廠(chǎng)的建設(shè)并不緊迫。但如果從我國(guó)核電發(fā)展的大戰(zhàn)略來(lái)看，即從壓水堆向快堆的轉(zhuǎn)型等方面來(lái)看，后處理大廠(chǎng)的建設(shè)必須盡快啟動(dòng)。

      因?yàn)椋於阉褂玫娜剂鲜紫缺仨氁獜膲核逊θ剂现刑崛《茫瑳](méi)有后處理大廠(chǎng)，快堆將成為一座“孤島”，快堆運(yùn)行將面臨“無(wú)米之炊”的尷尬。

      “在快堆核能系統(tǒng)中，快堆好比心臟，核燃料循環(huán)好比動(dòng)脈。”顧忠茂說(shuō)，“如果后處理的能力上不去，那么快堆的規(guī)模也就上不去。”

      《中國(guó)能源報(bào)》從知情人士處獲悉，我國(guó)目前正在與其他國(guó)家就引進(jìn)商用后處理大廠(chǎng)技術(shù)進(jìn)行談判。但外方開(kāi)出“天價(jià)”，超出了中方可接受的價(jià)格范圍。而且即便引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，也要到2027年方能建成一座年處理量800噸的大廠(chǎng)。因此，目前業(yè)界更傾向于通過(guò)自主技術(shù)進(jìn)行建設(shè)。

      曹述棟在接受《中國(guó)能源報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，中核集團(tuán)計(jì)劃自主建設(shè)商用后處理大廠(chǎng)，采用中國(guó)原子能科學(xué)研究院研發(fā)的工藝流程、由中核工程公司化工所在甘肅建設(shè)，年處理200噸核燃料。但這一計(jì)劃尚沒(méi)有獲得國(guó)家有關(guān)部門(mén)的認(rèn)可。（記者 段心鑫 ）