2017年,印度成功并网运行了,首座商用500兆瓦"阿里哈巴丹快堆反应堆"(PFBR)。

然后印度核专家就称:我们在核电领域至少领先中国20年。

让他们如此自信的“快堆”究竟是什么?他们真的比我们领先20年吗?

打开网易新闻 查看更多图片

本文信源来自官方媒体【中国电力报】【环球网】【上观新闻】(链接附在文章末尾)。为提升文章可读性,细节可能存在润色,请理智阅读,仅供参考!

快堆

"快中子反应堆"(简称"快堆"),是一种利用快中子(未被慢化的中子)引发核裂变的核反应堆。

这种技术与传统的轻水反应堆(如压水堆和沸水堆)相比,具有显著的优势和特点。

在传统的热中子反应堆中,中子与慢化剂(如水或石墨)相互作用,使其速度减慢,便于与原子核发生核裂变。

打开网易新闻 查看更多图片

传统的热中子反应堆主要利用天然铀中约0.7%的铀-235,而绝大部分铀-238被视为"废弃物"。

快堆能够直接裂变铀-238,因此可以利用剩余的99.3%铀-238作为"燃料"。

这不仅可以充分利用贫铀资源,甚至有望利用海水中微量溶解的铀资源。

据估算,如果利用所有可获得的天然铀储量,传统反应堆只能满足100年的电力需求。

打开网易新闻 查看更多图片

但如果采用快堆技术,这一储量可支撑约4000年的发电需求,从根本上解决铀资源匮乏问题。

快堆釆用闭式燃料循环,可将铀-238转化为钚-239等可裂变材料,从而大幅减少放射性废物的产生。

相较于传统反应堆,快堆约可将高放射性废物减少90%。

打开网易新闻 查看更多图片

同时,快堆产生的少量高放射性废物,其放射性半衰期普遍较短,降低了长期储存和处理的难度。

虽然快堆所需铀资源较多,但由于能充分利用贫铀和再循环核燃料,其运行成本明显低于传统反应堆。

据估算,快堆发电成本大约只有传统反应堆的一半。

打开网易新闻 查看更多图片

此外,减少了核废料处理和贮存成本,进一步降低了整体成本。

传统的铀-235热中子反应堆虽然目前仍占主导地位,但铀资源的日益枯竭已成为制约其长期发展的瓶颈。

而快堆技术为可持续利用铀资源提供了可行途径。

打开网易新闻 查看更多图片

各国快堆研究进程

快堆技术自20世纪中期兴起以来,一直是全球核能科技界的重要研究方向

作为下一代核反应堆,快堆具有更高的燃料利用率、更多的增殖能力和减少放射性废物的潜力。

尽管如此,快堆技术的商业化进程一直缓慢,大部分国家目前的快堆项目还处于实验和研发阶段。

俄罗斯可以说是快堆技术最为领先的国家,它是目前全球唯一投入商业运行快堆的国家。

打开网易新闻 查看更多图片

俄罗斯在别洛亚尔斯克核电站,从2016年开始商业运营一座800兆瓦的BN-800型钠冷快堆。

这座快堆利用铀-238增殖钚-239,每年可产生约20吨新核燃料。根据官方数据,截至2022年,BN-800已安全运行约64000小时。

除BN-800外,俄罗斯还计划在2030年前建成一座更大的BN-1200型商业快堆原型堆。

这座功率达1200兆瓦的钠冷快堆将进一步提高俄罗斯在快堆领域的技术实力。

打开网易新闻 查看更多图片

美国在快堆研发方面也有悠久的历史,从上世纪60年代的"熔盐快堆"计划开始,经历了EBR-II实验堆和CRBR原型堆等多个阶段。

但由于技术、政策等多重因素影响,美国目前没有投入商业运行的快堆。

不过,近年来美国能源部重启了快堆研发,支持新一代钠冷快堆和铅冷快堆等概念的研究。

打开网易新闻 查看更多图片

法国则是欧洲快堆技术的领导者。

其Phénix快堆从1973年开始运行,一直到2009年才最终退役。

之后法国启动了新一代ASTRID快堆项目,设计功率600兆瓦。然而受预算拮据影响,该项目于2019年被暂停。

目前,法国快堆的研发重点转向小型快堆和先进燃料循环等关键技术。

中国在快堆领域近年来也取得了长足进步。

打开网易新闻 查看更多图片

中国快堆研究

中国对快堆技术的研究始于1986年,这标志着中国核能发展的长远规划。

在近三十年的时间里,中国逐步积累了快堆技术的经验,并在2011年实现了快堆的并网发电,这是中国快堆技术的一个重要里程碑。

2017年,中国开始建设首个商业化快堆示范项目,旨在验证快堆技术的可靠性和经济性,进一步推动核能领域的创新。

打开网易新闻 查看更多图片

中国在快堆技术上取得的成就主要体现在掌握了关键核心技术,包括燃料组件设计、反应堆堆芯设计、钠冷却系统以及核废物处理等方面。

这些成就的背后,是中国在核能技术研发和工业化上的努力,构建了一套完整的配套工业体系,能够支持快堆的建设和运行。

尽管中国在快堆技术上取得了显著的进步,但其发展步伐相对较为保守,这主要归因于国家的能源策略和安全考量。

打开网易新闻 查看更多图片

中国拥有丰富的煤炭资源,这使得煤炭在能源结构中占据主导地位,长期以来对化石燃料的依赖程度较高。

同时,考虑到环境保护和可持续发展的需求,中国政府在推动核能发展时格外注重安全和稳定性。

因此,中国采取了逐步推进、步步为营的策略,以确保快堆技术的安全应用和长期效益。

打开网易新闻 查看更多图片

此外,中国对原子能开发的谨慎态度也体现在对核设施的严格监管和高标准建设上。

通过不断提升核安全标准,确保公众对核能的支持,以及避免类似福岛核事故的重演,是中国在快堆技术研发过程中不可忽视的政策导向。

中印对比

对于快堆技术的发展,中国和印度的进程呈现出明显的差异。

印度起步较早但进展缓慢,而中国虽然起步较晚但发展迅速,两国在考量因素和侧重点上也有所不同。

印度的快堆计划可以追溯到20世纪70年代初,当时印度就开始研发快堆反应堆。

打开网易新闻 查看更多图片

其主要驱动力是印度贫铀丰钍的资源禀赋,快堆有望利用钍资源提高原料利用率。

然而,由于技术和资金的局限,印度快堆计划进展缓慢。

直到2010年,印度首座实验快堆才并网发电,功率仅为13.5兆瓦。

目前印度正加紧建设500兆瓦的原型快堆,预计2025年投入运行。

打开网易新闻 查看更多图片

与印度相比,中国在快堆技术上起步较晚,但发展速度明显超越了印度。

从1986年开始研究快堆后,中国于2011年实现首次快堆并网发电,2023年7月又实现商业化快堆——CFR-600并网,功率高达600兆瓦。

不仅如此,中国正在积极推进"夏至华龙一号"更大功率快堆的研发。

打开网易新闻 查看更多图片

两国在快堆发展动因上也有所差异。

印度主要考虑利用本国钍资源,缓解贫铀困境;而中国除了资源利用,更注重快堆技术在可持续发展和减少放射性废物方面的优势。

在安全性和经济性两个关键指标上,中国可能将领先于印度。

作为世界工程建设大国,中国在快堆设计和核电站建造上将拥有更加成熟的产业配套。

打开网易新闻 查看更多图片

同时,中国也更加重视核反应堆的被动安全设计,以降低人为操作风险。

而且,中国在钠冷却剂和核燃料领域积累了丰富经验,有助于提升快堆运行的经济性。

印度方面曾宣称在快堆技术上领先中国20年,但从现有进展来看,这种说法似乎夸大了事实。

虽然印度的起步时间确实早于中国,但快堆关键技术上两国的差距并未那么悬殊。

不过,需要指出的是,快堆技术十分复杂,具体谁将取得领先地位,还有待时间的检验。

打开网易新闻 查看更多图片