08/20/2013 - 10:34

不惜任何代价最小化?

我的同行 Pablo Cristini 和 Charles Piani 在目前已发表的文章中,对尽量减少使用高浓铀(HEU)的某些方面有截然不同的看法。Cristini 采取了我称之为传统的立场,而 Piani 所表达的观点则较具争议。我自己更同意这个具有争议的观点。

从传统角度来看,把反应堆从高浓铀(HEU)转换到低浓铀(LEU)是普遍可行的。这种想法主要基于生产钼-99 等医用放射性同位素的反应堆的成功转换 – 并且事实上,在这种转换中,反应堆一直保持着钼-99 的生产,并未在商业放射性同位素市场上遭受损失。在转换此类反应堆上已有很多经验;多年来相关燃料制造技术已得到完善;转换已变得越来越平常。这类转换项目取得成功此时已可预见,只要有适当的规划、合理的管理和充足的资金就可以。

但是,生产医用放射性同位素的反应堆基本上大同小异,而其他用途的反应堆则通常具有跟反应堆燃料的特性不可分割的独特设计。属于这个类型的反应堆通常包括脉冲反应堆。脉冲反应堆里,铀得到高度的浓缩,在相对较小的反应堆堆芯里产生很高的中子通量密度,并且,这种反应堆可以运行很长一段时间而无需添加燃料。为这些设施设计适用的低浓燃料是一个非常棘手的问题。正是由于这些原因,我倾向于赞同Piani 较具争议的有关转换的观点 -- 在我看来,这才是一个平衡的对待转换的态度。

成就路上的念碑。哈萨克斯坦的 IGR 研究堆(我承担管理方面的职务)是全世界功率最大的研究脉冲堆。初步研究显示,转换为 LEU 在理论上是可能实现的,但存在一些技术难题,并且没有办法测试反应堆转换后的长期表现。

考虑到这些情况,是否真得不惜一切代价把研究堆转换到 LEU 呢?如果转换的难度高到本质上相当于建设一个新的反应堆(IGR 的转换就可能如此)怎么办?(IGR 所处的建筑在转换后都不太可能被保留,更不用提反应堆的主要系统了。)已经在反应堆里且能在数年内保持出色性能的燃料,必须被替换吗?而且,假设如同 IGR 的情况一样,很明确地知道转换后反应堆将无法保持目前反应堆的水平,那么问题就变成了:应该投入多少精力和费用来创建一个次于现有设备的转换后反应堆呢?

IGR 已运作超过 50 年,这段时间已证明它很安全。它配备了所有标准工具和程序,以防止越权使用-- 并且,它位于前塞米巴拉金斯克核试验场地,这个区域特别安全。此外,对 IGR 的需求很高,因为可以用它来研究核心动力反应堆出现严重事故的模拟环境中,测试燃料的表现。

如果 IGR 反应堆因为出于善意的转换方面的努力而无法保持目前的水平,这将是很可悲的,如果真的失去了这已经存在超过五十年的知识和技术,也将是很可悲的。因此,我提出一个我自己也没有准确答案的问题。保留 IGR 反应堆作为人类成就之路的纪念碑,人类文化遗产一个方面的象征,这样做合不合适?

最后,我想补充的是,即使 IGR 及与它类似的所有设施都被转换为 LEU,高浓铀也不会从世界上消失。例如,使用 HEU 为燃料的舰艇推进反应堆就似乎不太可能很快消失。