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不知道大家是否还记得,几年前,印度在孟加拉湾旁的卡尔帕卡姆投产了一座举世闻名的大型快中子增殖堆。也正是这次成功,让印度感觉自己又干好了!
作为印度的邻国,中国一直是其他国家比较的对象。似乎不与中国比较就难受,印度也不例外。
印度在核电技术领域一取得巨大成就,印度媒体立即开始宣称印度在“快堆技术”上至少领先中国20年。
事实真的如此吗?印度引以为傲的“快堆技术”到底是什么?
各国“快堆技术”的发展
快堆作为一种先进的核反应堆技术,可以实现钚的扩散,充分利用核燃料资源。它被视为实现核能利用可持续发展的关键技术之一。但各国快堆技术发展路径存在显着差异。
美国是快堆技术的先驱。 20世纪40年代,美国建造了世界上第一座实验快堆EBR-I。 20世纪60年代,美国建造了商业规模的实验快堆EBR-II。
然而时至今日,美国虽然很早就开始了“快堆”的研究,但其“快堆”技术仍处于实验阶段,尚未实现商业运行。
多年来,美国建造了多座“快堆”实验堆。虽然取得了一定成果,但安全、经济等问题制约了美国“快堆”的商业化进程。
与美国形成鲜明对比的是,俄罗斯快堆BN-600已经运行近40年,是世界上第一座实现商业运行的快堆。
该快堆建于 1980 年,位于乌拉尔山脉的别洛亚尔斯克核电站。它的热功率高达1,470MW,是目前世界上最强大的快堆。
俄罗斯还在BN-600的基础上研发了BN-800、BN-1200等高功率快堆,并计划到2035年在核电站建设BN-1200快堆。
法国、德国等西欧国家也较早开展快堆技术研究。法国建造了两座实验快堆,德国建造了KNK-II实验快堆。
然而,由于多种因素,包括公众对核电的负面认知,这些国家的快堆尚未商业化。
亚洲一些新兴国家也加入了快堆技术的研发。印度通过自主研发,于2017年建成了功率为500兆瓦的PFBR快堆,并计划未来建造更多该类型的商业快堆。
韩国还在美国的支持下建造一座功率为150兆瓦的原型快堆。
尽管各国快堆技术的发展路径存在差异,但作为核燃料高效可持续利用的关键技术,快堆的商业运行仍然是各国的目标。
看到这里,大家都会有一个疑问:为什么这么多国家如此渴望发展快堆技术?为什么这项技术的开发如此困难?
什么是快堆技术
快堆技术的全称是快中子增殖堆技术,是一种利用快中子实现铀238与中子发生核反应进行核裂变的技术。
该技术的突破性意义在于,可以大幅提高核燃料使用效率,减少核废料的放射性危害。它是实现核能清洁、高效、安全、可持续利用的关键。
快堆技术之所以具有划时代意义,是因为它改变了长期以来核反应堆只能有效利用稀有同位素铀235的局面。
天然铀中,铀238的含量高达99%,而这部分长期以来一直被浪费。快堆技术实现了将大量铀238转化为裂变物质,从而彻底改变了铀资源的利用格局。
同时,快堆还可以降低乏核燃料的放射性。反应后形成的少量废物放射性较低,寿命较短。这大大减轻了核废料处理和储存的压力,是实现核电站安全高效运行的关键。
因此,快堆不仅彻底解决了燃料利用问题,也让核电站距离“零排放”又近了一步。
因此,快堆技术对于实现核能高效、经济、安全、可持续利用具有重要意义。为核能清洁高效发展开辟了新途径。是各国竞相研发的重要技术。其工业化进程也将加快,并对全球能源格局产生深远影响。
然而,快堆技术的研发之路并不平坦。目前仍面临快中子流控制难度大、反应堆结构材料抗中子辐照能力有待提高、安全防护和散热系统也需要不断优化等诸多技术难题。等待。
要实现商业运营,这些技术挑战必须一一克服。
目前,世界核大国都在加大快堆技术研发投入。美国、俄罗斯、法国、日本等国先后建成多座实验快堆和示范堆,积累了宝贵的数据和经验。
我国早在20世纪70年代也开始了快堆研究,中国的实验快堆(CEFR)实验快堆目前正在试运行。
专家预测,随着材料科学、热能工程等领域新技术的应用,快堆的关键技术问题有望在2030年之前得到全面解决。届时,商业快堆有望大规模投入运行。规模化,将对能源领域产生革命性影响。
印度“快堆”先进吗?
与普通核反应堆不同,快堆可以重复利用核废料,大大提高核燃料的利用率。因此,快堆被视为实现核能可持续发展的关键技术。
印度声称已成功研发出适合其国情的快堆技术。它的燃料使用钍代替铀。 2017年,它建造了一座500兆瓦的商业快堆,几年后即可投入使用。
由于这项技术的成功,印度直接声称自己在快堆技术上领先中国20年。
不可否认,印度作为一个资源匮乏的发展中国家,确实有开发和利用快堆技术的需求。不过,印度能否真正在快堆技术领域领先其他国家,还有待验证。
从快堆研发历史来看,印度虽然在30年前就启动了快堆项目,但过程却十分艰难。
他们的第一座快堆原型堆原计划于2012年投入运行,但由于各种技术困难而被推迟,直到2017年才勉强完工。而且,印度快堆的运行数据和安全性缺乏足够的第三方确认。 。
相比之下,我国虽然起步较晚,但仅用了10年时间就建成了实验快堆并实现并网发电。该反应堆各项性能指标已达到或接近世界先进水平。
因此,关于印度在快堆技术方面领先于中国的说法似乎有些言过其实。
其次,从堆内燃料形式来看,印度快堆燃料采用钍棒设计,与主流氧化物燃料有较大差异,钍在快堆中的转化效率和稳定性有待验证,更不用说废物再处理和放射性排放控制等问题。
印度的设计主要是为了利用国内丰富的钍资源,但过于照顾国情而牺牲反应堆性能也未尝不是一个好主意。
相比之下,我国快堆燃料走的是氧化物燃料路线,是当今国际主流技术,商业化可能性更大。
最后,即使印度快堆建成并投入运行,其安全稳定运行仍难以保证。反应堆安全需要长期调试和验证。目前,印度快堆连并网发电都没有,更不用说商业运行了。
我国快堆已运行多年,各项性能指标稳步提升。已基本满足商业化要求,在安全性和经济性上完全可以击败印度快堆。
中国“快堆”技术发展现状
20世纪70年代,中国科学家认识到快堆技术对中国能源发展的重要性。 1986年,中国政府将快堆技术研发项目列入国家高技术研究发展计划“863计划”。
2005年,中国政府明确提出快堆技术分步发展战略,即首先进行快堆工程技术研究,然后建设实验快堆,最后建设商业快堆。
继这一步之后,中国科研人员经过不懈努力,于2011年首次成功实现快堆并网发电,标志着中国快堆技术研发取得重大突破。
中国第四代核电霞浦快堆核电站将于2023年竣工,该核电站1号机组于2017年开工建设,2号机组于2022年建设。项目建成后,将极大促进核电发展。改善我国电力结构,减少二氧化碳排放。
快堆核电站可将核燃料利用率从1%提高到60%,可用核燃料增加60倍,可用资源寿命从100年提高到6000年。
与印度相比,中国在快堆技术方面还存在一定差距,但印度声称领先中国20年显然有些夸张。
我国快堆技术的发展比较稳定,这与我国国情和科技发展理念密不可分。
就中国能源结构而言,火电仍占主导地位,且中国煤炭资源储量位居世界前列,这导致中国长期依赖煤电。
相比之下,印度的能源结构有所不同,更迫切需要发展核电来弥补其能源短板。
而且,从资源储量来看,我国铀储量并不丰富,核电过度发展不利于资源的可持续利用。
印度拥有世界四分之一的钍矿储量,这为印度快堆技术的发展提供了坚实的资源保障。
此外,我国也高度重视核电安全,不求急功近利,而是稳步发展核电。印度有一定的“不惜一切代价追求快速进步”的倾向。
我国始终认为,核电发展任重而道远,必须慎重推进。
因此,我国快堆技术的发展节奏较为稳定,符合我国国情和科技发展理念。
同时,中国拥有强大的科研能力,完全有能力在不久的将来赶上其他国家,成为快堆技术的领先者。
我国科技发展始终坚持稳中求进的方针。这一理念更加符合中国国情,也使中国科技取得了一个又一个辉煌的成就。