中新网北京12月1日电 (记者 孙自法)“我个人是与中国实验快堆事业一起成长起来的,它喜我也喜,它悲我也悲。”负责中国实验快堆(快中子增殖反应堆)堆芯设计的喻宏研究员说话时总是满脸笑容,为自己及带领的团队给中国实验快堆提供出一颗强劲的“心”而特别骄傲和自豪。
这位从湖北荆州潜江考入北京清华大学工程物理系就读、毕业后又在中国原子能科学研究院读硕、读博并从此一直参与中国实验快堆建设发展的年轻科学家,现任中国原子能科学研究院快堆工程部副总工程师,并已担任快堆理论设计和研究室主任满10年,提起常相“厮守”且为之奋斗的核电与快堆事业,便如数家珍般娓娓道来。
他介绍说,核电现在国际上一般公认有第一、二、三、四代,第二代核电站是目前正在投运的主力堆型,世界上现有的400多座核电站中,大多数都属于第二代核电站,中国当前运行的核电站都属于第二代。第三代核电站对全世界来说,尚处于市场推广阶段。中国正在山东海阳、浙江三门和广东台山3处厂址各兴建的2个机组,都属于第三代核电。中国实验快堆则具有第四代核电技术的安全特点。
2001年成立的第四代核能国际论坛(GIF)提出第四代核电概念,明确提出更好的经济性、安全性和可持续发展要求,目标是2030年实现商用化。第四代核电有6种堆型,包括钠冷、气冷、铅冷3种快堆和超高温气冷堆、熔盐堆、超临界水冷堆。世界上很多国家是GIF成员国,中国于2007年正式签署GIF宪章,并于2009年正式签署钠冷快堆系统协议。“实际上,中国快堆发展的主流路线是钠冷快堆,同时也跟踪发展另两种快堆”。
第四代核电中的快堆有两大优势:一是节约资源,它可以大幅提高铀资源的利用率,增殖核燃料;二是环境友好,嬗变核电厂乏燃料中长寿命强放射性核素,使核废物最小化。喻宏称,天然铀里面有铀235、铀238两种同位素,核燃料铀235仅占0.7%,而铀238占到99.3%,快堆则可以把铀238高效率地转化成另一种核燃料钚239。在配套前端燃料制造和后端燃料后处理形成闭式燃料循环的情况下,建造快中子增殖堆,可将铀资源利用率从单发展压水堆的1%左右提高到60%-70%。此外,核电厂乏燃料中某些长寿命强放射性的核素降解到天然铀水平的时间需要几百万年,而建造快中子焚烧堆,在堆内焚烧这些核素后降解时间可从几百万年缩短至几百年。
核电的堆型发展一般分为实验堆、原型堆、商用示范堆、商用堆4个阶段,实验堆解决原理问题,原型堆解决工程问题,商用示范堆是解决经济性即性价比问题,商用堆就是产品,需要解决市场推广问题。中国实验快堆比较特殊,它结合实验堆和原型堆特点,跨越两个阶段,既进行原理验证,又进行工程验证,下一步将直接跨入商用示范堆阶段,“从现在掌握的技术与能力看,这是可以接受的、也是可行的,但这一步确实跨度大,今后还需要付出更多的努力”。
最让喻宏引以为豪的是中国实验快堆具有“非常好的固有安全性”和“非能动安全性强”的特点,“固有安全性就像人体的免疫力,抵抗力强,就是不需要外来干预、依靠自身特点抵御事故风险能力强,尤其是‘3·11’日本福岛核电站事件后,这更显重要”。非能动安全性强方面,中国实验快堆设计有非能动余热排出系统,它不需要任何动力和动力装备,依靠系统内自然循环即可导出反应堆余热。而采用非能动余热排出系统排出堆芯余热,这在世界上是首次使用。“由于这两个特点,中国实验快堆不可能发生类似日本福岛核电站堆芯熔化事故”。
经过几代人几十年的努力,1996年工程立项的中国实验快堆2010年7月实现首次临界,整整一年后又实现并网发电。目前,中国实验快堆已经建成,钠冷快堆设计和研发能力初步形成,并培养出一支快堆骨干队伍。喻宏说,中国快堆当前还处于起步阶段,后面要走的路还很长、要做的事还很多,包括快堆和压水堆核电站、堆前燃料制造、堆后燃料后处理的闭式核燃料循环体系都要进一步统筹发展,特别是快堆核电站要跟目前运行和在建的第二、三代压水堆核电站匹配发展。压水堆产生的乏燃料,经过分离、后处理和再加工,就是将来快堆的“粮食”(燃料),这种变废为宝的循环经济模式,必将促进中国建设资源节约型、环境友好型社会。
“对我来说,有一个好团队,在工作中不断地迎接挑战,不断地克服困难,不断地提升能力,是很快乐、很幸福的事。”今年38岁的喻宏看上去还像个大男孩一样,业余时间喜欢读书、运动、户外、摄影等。他表示,自己所在的快堆理论室是一个有思想有激情的科研团队,大家在一起快乐工作、快乐生活、快乐成长。这个近50人的团队有一个理念“better work,better life”,就是更好地工作、更好地生活。“这就像人要两条腿走路一样缺一不可,缺了工作,生活没有滋味;缺了生活,工作没有滋养”。
中国第四代核电快堆的发展目标包括“3个10年”,即2010年左右建成实验快堆,2020年前后建成中国商用示范快堆,2030年左右建成并推广中国大型商用快堆,这也与国际上的目标一致。如今,中国实验快堆成功并网发电,第一目标已经实现。对后两个目标,喻宏认为,快堆技术会影响中国未来能源可持续供应战略的和能源结构的开创性的技术开发,在较长的时间内还需要国家稳定的支持。“抓住机遇,实现跨越发展,在国际上占据有利地位,现在是好时机。”。
说这番话的时候,这名同中国快堆事业一道经历风风雨雨、起起伏伏,并一起快乐成长起来的青年科学家脸上,依然洋溢着的灿烂笑容,传递出来更多的是信心与希望。(完)
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