`核電`中國核電四代堆確定技（jì）術主攻方向

　　"B類先導專項國家數學與交（jiāo）叉科學中心正式成立，未來先進核（hé）裂（liè）變能、空間科學（xué）、幹細胞與再生醫學研究、應對氣候變化的碳（tàn）收（shōu）支認證及相關問題等（děng）4個A類先導專項正（zhèng）式立項。"1月25日，中（zhōng）科院常務副院長白春禮（lǐ）在中科院2011年度工作會議上（shàng）言及"創新2020"戰略性先（xiān）導科技專項時如（rú）是說。A類，指的是前瞻戰略性（xìng）科技專項（xiàng），而B類指的則（zé）是基礎與交叉前沿方（fāng）向布局。

　　 據了解，A類先導專項之一的"未（wèi）來先進核裂（liè）變能"項目包（bāo）括"釷基熔鹽（TMSR）核（hé）能係統"、"加速（sù）器驅動的次臨（lín）界堆（ADS）嬗變（biàn）係（xì）統"兩大內容，而通過對前（qián）者的介（jiè）紹，我（wǒ）們已經可以依稀看到科學家所勾勒出（chū）的未來中國第四代反應堆核（hé）能係統的大致輪廓。　　　　對核燃料供應的擔憂　　　　 核能（néng）具有綠色、高效、低碳排放和可規（guī）模生產的突出優（yōu）勢，目（mù）前，核能正在世界範圍內全（quán）麵複興――在國際上被稱為"核文藝複興（xìng）"。據統計，截止到2010年10月，全世界共有441座反應堆在運行，總裝（zhuāng）機容量達到376.3GW，為全球提供大約16%的（de）電力（lì）；法國、瑞士等18個發達國家的核電超過本國供電的20%。

　　 大力發（fā）展核能已成為我國能源中長期發展規劃的重點。目前，我國在（zài）役13個核電機組，裝機容量為（wéi）10.234GW，約占全國（guó）發電總量的1.5%。按照國家（jiā）發（fā）展改革委的核電發展規劃，2020年，我（wǒ）國在役核電機（jī）組將達到70座以（yǐ）上，占總裝機（jī）容量的4%~6%以上。據估計，2030年，我國核電比例將達到約10%；2050年將可能超過400GW，超過目前全（quán）世界核電裝（zhuāng）機容量的總和。

　　 然而，目前全世界運行的反應堆（duī）絕大多數是熱堆，即（jí）由熱中子引（yǐn）發裂變反（fǎn）應。熱堆消耗（hào）的主要核燃料（liào）是（shì）鈾235。自然界中鈾235的蘊（yùn）藏量僅占（zhàn）0.71%，其餘絕大（dà）部分是鈾238，占99.2%。因此（cǐ），我國乃至（zhì）世界核能的快速發展均麵臨核燃料未來能否穩定供（gòng）應的嚴峻挑戰。　　　　釷是最佳替補　　　　 釷（tǔ）基熔（róng）鹽堆是第四代（dài）反應堆核能係統的六種候選堆型之一，是瞄準未來20~30年後核能產（chǎn）業發展的需求。相（xiàng）比目前的主流核電技術――第（dì）三代（dài）反應堆，四代堆包括了核燃料加工技術、反應堆技術和核廢料處理技術，所以稱為核能係統。第四代核能係統的預定目標，是具備核（hé）燃（rán）料（liào）長期穩（wěn）定供應、核廢物最小化、本征安全性、物理防核擴散和經濟性。

　　 釷和鈾都是核燃料，但釷不能直（zhí）接使用，需要（yào）先通過核反應將其轉換成（chéng）鈾233再使用，所（suǒ）以稱為釷鈾核燃料循（xún）環。熔鹽堆（MSR）作為唯一的液態（tài）燃（rán）料堆，將天然核燃料（liào）和可轉化核燃料熔（róng）融（róng）於高溫氟化鹽中。氟化鹽同時作為（wéi）冷卻劑，攜帶核燃（rán）料在反應（yīng）堆內部和外部進行循環（huán）。

　　 熔（róng）鹽堆的基（jī）本特性決定（dìng）了它最適合使用釷-鈾核（hé）燃料循環。使用釷-鈾核燃料（liào）循環的熔鹽堆稱為釷（tǔ）基熔鹽堆。釷基熔鹽堆具有（yǒu）以下（xià）五大特（tè）點（diǎn）：

　　 一是本征安全性。當熔（róng）鹽堆內（nèi）熔鹽溫度超過預定值時，設在（zài）底部的（de）冷凍塞將自動熔化，攜帶核（hé）燃料的熔鹽隨即（jí）全部流入應急儲存罐，使核反應終止。熔鹽堆工作（zuò）在常壓，操作簡單（dān）安全。熔鹽堆還可建在地麵10米以下，有利於防禦恐怖破壞（huài）和戰爭襲擊（jī）。

　　 二是核燃料長期供應。對於陸地釷資源儲量的估（gū）計（jì），中科院（yuàn）院長路甬祥（xiáng）說，不太樂觀地估計（jì），釷（tǔ）的儲藏（cáng）量是鈾資源的3~4倍，而如果樂觀地估計，則（zé）可能達到5~8倍。我國是釷資源大國，若能夠將釷用於生產核能，可保我國能源供應千年（nián）無憂。路甬祥院長同時說："釷是稀土資源的（de）組成部分，和其他資源混生在一起，如不利用，可能會（huì）造成低度的核輻射。"

　　 三是核廢料最小化。熔鹽堆可以對核燃料和反應產物進行在線添加和（hé）在線（xiàn）（或鄰堆離線）分離和處理，使得核燃料充分地燃燒，最終卸（xiè）出的核（hé）廢料很少，約為目前的千分之（zhī）一左右。

　　 四是物理防核擴散。傳統（tǒng）反應堆所產生的（de）核廢料中，有大（dà）量易於生產核武（wǔ）器的核燃（rán）料（liào）鈈239，因（yīn）此存在核武器擴散的風險，而科學界公認釷（tǔ）-鈾燃料循環不適於生產武器級（jí）核燃料，隻（zhī）能用（yòng）於產生（shēng）核能。

　　 五（wǔ）是多用途與靈活性。小型模塊化反應堆、混合能源均為未來核（hé）能的發展方向。熔鹽堆是小型模塊（kuài）化反應堆較為（wéi）理（lǐ）想的堆型，同時熔鹽堆又是高溫堆，適於用作製氫（qīng）等混合能源的應用。因（yīn）此，未來或可出現小（xiǎo）型（xíng）化（huà）、社區用（yòng）的核能係統。　　　　攻關尚需二三十年　　　　 研發釷基熔鹽核能係統，計劃要用20年左右的（de）時間，所（suǒ）有技術（shù）均達到中（zhōng）試水平並擁有全部的知（zhī）識產權（quán），最終實現產（chǎn）業化。中科院製定了20年（nián）分三步走的發展規劃：　　 2010~2015年為起步階段，要建立完（wán）善的研究平台體係、學（xué）習並掌握已有技術（shù）、開展關鍵科學技術問題的研究；工程目標是（shì）建成2MW釷基熔鹽實驗堆並在零功率水平達到臨界。　　 2016~2020年（nián）為發展階段，要建成釷基熔鹽堆中試係統，全（quán）麵解決相關的科學問題和技術問題，達到（dào）該領域的國際領先（xiān）水平；工程目標是建成10MW釷基熔鹽堆並達到臨界。　　 2020~2030年為突破（pò）階段，要（yào）建成工業（yè）示範性釷基熔鹽堆核能係統，並解決相關（guān）的科學問（wèn）題，發展和掌握所（suǒ）有相關的核（hé）心技術，實現小型模塊化熔鹽（yán）堆的產（chǎn）業（yè）化；工程目標是建成示範性100MW釷（tǔ）基熔鹽堆核能係統並達到臨界。

　　 中科院院長路（lù）甬（yǒng）祥說："需要30年的持續攻關，這一專項才能真正轉變為可能工（gōng）業化和商（shāng）業化的科技成果。"他特別強調，"希望在20~25年後，企業能夠成為釷基熔鹽（yán）核能係統（tǒng）發展的主角。"

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