04/02/2013 - 07:23

以新的眼光

本次"圆桌讨论"发人深省,鼓励我以新的眼光看待哈萨克斯坦的研究堆从高浓铀(HEU)转换为低浓铀(LEU)中存在的一些问题。

哈萨克斯坦国家核中心(National Nuclear Center,NNC)所拥有的两个活跃的研究堆并不需要经常加燃料。部分由于这个原因,哈萨克斯坦从未发展出制造反应堆燃料的能力。如果哈萨克研究堆转换为低浓铀,这种对外国燃料制造商的依赖看起来可能会继续存在。那么,乍一看,在转换后,由现在为该中心反应堆制造燃料的俄罗斯公司来提供低浓铀燃料似乎是顺理成章的事。

但是,这也许并不如乍一看的那么顺理成章。这是因为,根据定义,低浓铀燃料比高浓铀燃料的浓缩水平低,因此,为了使低浓燃料达到近似高浓燃料的表现,在燃料基体中的铀密度就必须增加。但是,这就对燃料元件制造 -- 在浓缩燃料被转换成适合在反应堆中使用的组件的过程阶段 -- 产成了影响。也就是说,现有的生产 HEU 燃料的技术,即使为低浓铀做了调整,也可能不兼容于现有的制造 LEU 燃料元件过程。这意味着低浓燃料元件制造技术很可能要从头开始设计。

由于转换要求这么多改变,现在为哈萨克斯坦的研究堆制造燃料的公司与竞争公司相比,除与阿萨克斯坦合作的经历外,并不占其他优势。因此,如果转换向前推进,那么对哈萨克斯坦当局来说恰当的做法是客观评估整个 LEU 燃料供应商市场,不给予当前的燃料供应商任何特殊地位。

另外一个本次"圆桌讨论"让我思考的问题是,哈萨克的反应堆可进行转换的具体方式。NNC 所拥有的反应堆不断地进行着研究项目,主要涉及核能(包括聚变)。该中心跟客户商定的工作已排到 2018 年,还收到了 2020 年的项目建议书。这些项目当然在 NNC 预算中发挥重要的作用。任何停堆的做法都是不受欢迎的,因为该中心将不可避免地在转换过程中蒙受经济损失,即使转换非常成功,重建反应堆的业务也需要一定的时间。

因此,转换如果要继续进行,就必须将其对研究项目的妨碍降到最小。这该如何实现呢?一种方法,如果证明它在技术上是可行的话,就是在计划好的燃料添加时段逐渐用 LEU 取代 HEU。NNC 也许能够在它的 IVG 反应堆使用这种方法,初步研究表明,转换不需要改变该反应堆的部分系统, 比如其控制和保护系统。然而,这种方法需要哈萨克斯坦当局与国际合作伙伴,如美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)和美国国家核安全管理局(US National Nuclear Security Administration),就转换的时间安排达成一致意见。此外,这些合作伙伴也需要决定如何对转换造成的经济损失提供补偿。

没有太多意义。我的同行 Pablo Cristini 和 Charles Piani 讨论了低浓铀和高浓铀分界线是否应该继续保持在被大家广泛接受的 20% 的铀235,还是应该提高这个比例。在我看来,目前的分界线是基于合理的标准的。任何试图改变分界线的尝试都必须赢得国际核社会和各监管机构的认同 -- 但发生这种情况的机率非常低,所以,我认为呼吁提高比例没有意义。我的看法是,把反应堆转换到 LEU 只有一个选择,就是在转换的同时牢记 20% 的分界线。