The authoritative guide to ensuring science and technology make life on Earth better, not worse.

中国核后处理:一条漫长而充满风险的路

By Hui Zhang: CH, April 17, 2015

自从1983年以来,闭式燃料循环一直是中国官方核能政策的一部分。支持者称,通过钚后处理和增殖反应堆,中国可实现铀资源的充分利用,从而大幅减少须储存于地下处置库中的放射性废料的数量,并找到方法消除反应堆池中日积月累的乏燃料。但是,北京在试图开发商用后处理设施和增殖反应堆时,却受到技术难度、严重拖延和成本超支的困扰。就目前来看,尤其考虑到中国的铀资源充足,还可以方便地从国外获取更多铀资源这一情况,后处理和快堆是否是中国核能领域未来前进的正确方向,令人很怀疑。

计划艰难实施1986年,经中国国务院批准,计划在甘肃省酒泉核基地建设民用中试后处理厂。该厂设计每年后处理50吨重金属核乏燃料,于1998年开工建设,2005年竣工。但是,建设过程中出现了困难、拖延和超出预计的成本。2010年,在该项目获批24年之后,终于进行了一次热试。即便如此,在运行了仅仅10天、分离了不足14公斤钚后,又发现了新问题。截至2015年2月底,后处理依然没有恢复。有迹象表明,恢复运行后,该厂的年后处理能力可能远低于原先规划的50吨核乏燃料。

另外,中国核工业集团公司自从2007年以来,一直在与法国的阿海珐(Areva)就购买一座年后处理800吨重金属的商用后处理厂进行着谈判。已经签署了一系列协议,但价格仍然是突出问题。就中国是否应该进口商用后处理厂,中国的专家们也莫衷一是。有人希望尽快成交,也有人认为中国应该优先使用自主研发的技术,以保持独立。诚然,即便在与阿海珐谈判的进程中,中核集团已开始以中试厂为基础,规划一座中型示范后处理厂。这一提议尚未获得政府批准,但无论如何,阿海珐项目的未来尚不明朗。

在发展中试后处理厂的同时,中国也一直在努力发展商用的钚增殖反应堆。根据一份2013年以前的规划,增殖反应堆的开发是一个三阶段的过程。第一阶段是完成一个名为中国实验快堆的项目。第二阶段是到2020年左右,建成若干座示范快堆。最终,到2030年左右,将会部署商业化的快堆。然而,发展进度总是远远落后于计划。

中国实验快堆是一座钠冷试验快堆,采用的是为俄罗斯BN-600反应堆所开发的技术。该项目规划产能为20兆瓦,于1995年获批,2000年开工。与中试后处理厂一样,这座实验快堆在建设过程中遇到了许多困难。成本估算调整了两次,每次估算都比前一次翻番。该反应堆在2010年7月达到临界,到2011年7月,实现40%功率并网发电。然而,该反应堆仅上线了26个小时,所发电量仅相当于一个全功率小时。直到2014年12月,该反应堆才做到全功率运行72小时。从项目获批到全功率运行,之间相隔了19年。

作为其2013年前规划的第二阶段,中核集团于2009年与俄罗斯国家原子能集团公司(Rosatom)签署了一份协议,将共同在中国建设两个俄罗斯BN-800快中子反应堆。但是,北京尚未正式批准该项目。和法国的后处理厂一样,中国的专家们抱怨俄罗斯要价太高。这个项目是否会进行下去,尚不明朗。但是,在2013年,中核集团开始将注意力转向自主开发的600兆瓦中国快堆(CFR-600)。该项目预计于2017年开工,2023年开始运作,但尚未获得政府批准。

自从2013年以来,中核集团的专家们极力主张开发中国第一座商用反应堆——一座以CFR-600的经验为基础的1000兆瓦反应堆。但是,中核集团专家顾忠茂——一位闭式燃料循环的积极倡导者——在最近的一场关于东亚核能的会议中表示:“中国至少还需要20到30年的努力,才能实现快堆能源系统商业化,未来有许多不确定因素。我们无法清晰地描绘20年后的图景。”

何急之有?中国是否应该继续推进快中子增殖反应堆和商用后处理计划?有充分的理由可以说明为何应避免走这条路。首先,由于中国的大多数动力反应堆都是新建的,未来二十年北京在减少乏燃料负担方面的压力不大。而且乏燃料可以安全、低成本地储存在干式贮存桶中,或者安全地处置在深地质处置库中。

其次,在可预见的未来,中国不会面临铀资源短缺。2003到2012年间,中国已探明的铀资源从7.7万吨上升到了26.55万吨,增长了两倍多。中国潜在的铀储备超过200万吨。近来,北京也获得了大量海外的铀资源,大约有国内已探明铀储备的三倍之多。要增加更多此类铀资源也不难。

无论如何,铀的成本只占到反应堆发电成本的一小部分。简而言之,在可预见的未来,铀的成本不会上升到有必要投入成本进行后处理和建设增殖反应堆的水平。若中国担心其铀供应会受到潜在的干扰,则可以容易而廉价地建立起铀“战略”储备。

中国应该认真审视已经开展了大型后处理项目、建造了示范增殖反应堆、期待后续实现反应堆商业化的国家的经验。在那些国家中,后续并没有实现商业化,但为了清理后处理场地、处置分离出的钚,却造成了大笔开支。对于中国,没有迫切必要走这条有风险的路。

相比运作一次通过式燃料循环的轻水反应堆,钚再循环的花费高得多,而安全性和安保威胁性也低得多。对于核废料,干式贮存是一种安全、灵活和低成本的选择,可以使乏燃料后处理或直接处置的必要性推迟数十年,因此为技术开发争取到了时间。对于建设商用规模的后处理设施或钚增殖反应堆,中国的匆忙上阵缺乏令人信服的理由。


Share: [addthis tool="addthis_inline_share_toolbox"]