中国在核技术上取得突破 铀资源延寿60倍

中国教育装备采购网2011-01-04 14:45围观132次我要分享

2010年12月3日,施工中的秦山核电站扩建工程方家山核电工程2号机组。 新华社 图

 

技术突破前,储存乏燃料的水池。截屏图

  据央视新闻联播报道,经过24年的自主科技攻关,我国科学家近日在核研究上取得了重大技术突破,实现了核动力堆中燃烧后的核燃料铀和钚材料回收,使得铀利用率将提升60倍,意味着在现有核电规模下,我国已经探明的铀资源从大约只能使用50到70年变成了足够用上3000年。

  这项技术的专业名称叫“动力堆乏燃料后处理技术”。核电站中经过燃烧更换下来的燃料组件中还有96%到97%的铀没被使用过,乏燃料后处理就是要把这些铀提取出来,再制作成全新的核燃料产品。

  中国24年后终获话语权

  中核集团后处理中试工程总工程师王健介绍称,核电站发电是通过铀等核燃料在核反应堆中发生裂变反应放出能量。如同火力发电站要不断加煤,当核燃料维持不了一定的功率的时候也需要更换,这些被换下来的核燃料组件就叫做乏燃料。通俗地说,乏燃料类似于火力发电站中的“煤渣”,但是它又绝对不是煤渣,而是大宝贝。因为之前的核电技术下核燃料都只燃烧了3%到4%,仍然含有高达96%左右的没有用过的铀和燃烧过程中新产生的核燃料。

  这时就需要把核燃料进行后处理,也就是通过一系列的化学过程,把核电站没有燃烧完的核燃料和新产生的核燃料提取出来,再把这个燃料制成核电站发电所需要的燃料元件。

  循环利用的原理听起来简单,操作起来却异常艰难。如何对这些有极强核辐射、对人体有致命伤害的元器件进行剪切、分离、提取、提纯等,每一步都是难题。我国科学家经过24年的钻研反复试验终于突破了全套技术。

  中国核工业集团总经理孙勤表示:“掌握了这个技术以后,现在国际上在核燃料这个工业里面,我们是极少数几个能够形成核燃料循环的国家之一。我们将能够既有话语权,甚至还能起到一定的引导作用。”

  中核集团:“争气技术”

  中国是全球核电在建规模最大的国家,截至2010年9月底,国务院已核准34台核电机组,装机容量3692万千瓦,其中已开工在建机组达25台、 2773万千瓦。初步推测,到2020年我国投入运行的核电装机容量将达到7000万千瓦。通常每台百万千瓦级核电机组每年可卸出25吨乏燃料,70台机组一年要产生1750吨乏燃料。再加上之前的累积,到2020年我国乏燃料累积存量将超过10000吨。

  在没有掌握后处理技术之前乏燃料只有一个处理办法存起来。乏燃料只能存在特殊的深水池里,水池里的水经过特殊处理,可以屏蔽核辐射。根据乏燃料组件的不同,水深从几米到十几米不等。但这样的储存具有安全隐患,乏燃料组件放射性很强,衰变时间也非常长,其放射性降低到天然铀矿水平所用时间长则达210 万年,短的也有近500年,而且长期储存费用相当高。而法国、英国、俄罗斯等少数掌握这一核心技术体系的国家,都对外严格保密。

  中核集团后处理中试工程总工程师王健说:“早前咱们把原子弹叫争气弹,动力堆乏燃料后处理技术也是这么一个道理。”

  此次研发成功,使中国成为全世界第八个掌握核电乏燃料后处理技术和快堆技术的国家,在此之前,已有美国、英国、法国、比利时、印度、德国和日本先后掌握了该项技术。

  落后印度或约20年

  值得一提的是,同为发展中国家的印度,早在上世纪60年代中期就掌握了这项技术,掌握该技术的时间甚至早于德国和日本。

  印度在上世纪50年代就开始乏燃料后处理技术的研究,现有3座规模不大的后处理厂在运行。2007年印度开始建设实验快堆乏燃料后处理厂,计划在2012年建设快堆乏燃料商用后处理厂。

  据中核集团规划发展部主任曹述栋介绍,作为核电界的后来者,印度自身的铀储量少、品位低,在发展核电的过程中还受到了多方面制约,因此极为重视后处理厂和快堆建设,很早就制定了清晰的核能发展战略,即便在1974年,由于拒绝在《核不扩散条约》上签字的印度进行首次核武试验遭到了西方的核贸易禁运后,该国依然未放弃在民用核能方面的技术探索。

  一位不愿透露姓名的核能专家则表示,在核能工业上,尽管近几年中国作出了艰苦的努力,但“冰冻三尺非一日之寒”,几十年下来,中国在快堆和燃料循环技术方面已经大大落后于印度,“可能落后印度20到25年”。

  24年攻关路

  中国核燃料循环

  “最薄弱环节”

  早报讯 甘肃的茫茫戈壁滩深处有一座小白楼,这就是中国核工业集团404厂,1986年我国确定的唯一一座进行动力堆乏燃料后处理的研究基地。24年间,我国科学家就是在这里,自主设计、自主建设、自主调试、自主研发。

  “乏燃料后处理/再循环是我国核燃料循环中最薄弱的环节。”中国原子能科学研究院科技委副主任顾忠茂说,“从上个世纪70年代一直到90年代中期,国家对后处理的支持是很有限的。很多技术人员就是在那个时候转型去做洗发水、不干胶了。”

  上世纪七八十年代是中国核能的“停滞期”,决策层对待商业核电站的态度,一会儿主张依赖进口,一会儿又希望依靠自主研发,在国家层面上,既缺乏投入,也缺乏一个可资长期遵循的发展战略。中核集团规划发展部主任曹述栋在一次谈话中也提到,我国核工业水平曾一度达到了国际先进水平,但在“军转民”后,核电技术的发展开始落后于世界。不过,从上个世纪90年代中期开始,我国逐年增加了这方面的投入,使得百废待兴的核燃料后处理事业出现了转机。

  转折点出现在2004年。当核电在我国能源战略中的地位受到更高重视的时候,国家也加大了对核燃料循环体系建设的投入。2004年至2008年顺利完成了水试、酸试、冷铀联动调试,于2010年3月打响了热调试的攻坚战,并于当年12月21日取得热调试成功,标志着中国已掌握了动力堆乏燃料后处理技术。

来源:东方早报

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