中國實驗快堆：當(dāng)好四代核電的“模范生”

2017-10-16 09:00:03 中國核工業(yè)報　點擊量：評論 (0)

位于中國原子能科學(xué)研究院的中國實驗快堆（CEFR）一直是社會各界矚目的焦點。每年都會有相關(guān)的政府機構(gòu)、協(xié)作單位、訪問團體甚至一批批學(xué)生到這里參觀。僅在今年6月，就有國家環(huán)保部、能源局、國防科工局等上級主

位于中國原子能科學(xué)研究院的中國實驗快堆（CEFR）一直是社會各界矚目的焦點。“每年都會有相關(guān)的政府機構(gòu)、協(xié)作單位、訪問團體甚至一批批學(xué)生到這里參觀。僅在今年6月，就有國家環(huán)保部、能源局、國防科工局等上級主管部門的領(lǐng)導(dǎo)前來調(diào)研參觀。”原子能院反應(yīng)堆工程技術(shù)研究部主任楊紅義表示：“這不僅是對實驗快堆取得成績的肯定，更是對我國核科學(xué)事業(yè)發(fā)展的高度關(guān)注。”

作為世界先進的第四代核電技術(shù)，實驗快堆不僅技術(shù)先進安全，對我國快堆和第四代核電技術(shù)的發(fā)展具有重要意義，而且產(chǎn)生了廣泛的社會效應(yīng)。黨的十八大以來，我國核事業(yè)砥礪奮進，實驗快堆也在成功臨界的基礎(chǔ)上繼續(xù)開展科研工作，妥妥地成為了第四代核電技術(shù)里的“模范生”。

“模范生”的軟硬實力

中國實驗快堆是國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）支持的重大科研工程項目。雖然頂著“高科技”“核技術(shù)”的名頭，但近距離接觸過它的人可不算少。僅從今年年初到現(xiàn)在，實驗快堆就已經(jīng)接待了86批次、2200多人次的參觀。來到這里，除了能近距離認(rèn)識、了解快堆的技術(shù)特點、重要意義和良好的安全性以外，還能增強大家對“核”的認(rèn)識。實驗快堆正在為“核”的發(fā)展?fàn)I造良好氛圍。

當(dāng)然，實驗快堆的軟實力來自于杠杠的硬實力。因為具有良好的增殖和嬗變特性，快堆在核工業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈中具有非常重要的作用，是閉式燃料循環(huán)的重要環(huán)節(jié)。由于快堆中快中子具有的增殖優(yōu)點，基于快堆的先進燃料循環(huán)系統(tǒng)可以使鈾資源的利用率提高到60%～70%，從而可將人類利用核能的時間從上百年延長到數(shù)千年。

快堆可以通過嬗變將一些長壽命的核素和裂變產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬Χ虊勖暮怂亍Ｑ芯勘砻鳎蛔?GWe的快堆可以“燒掉”10座同等功率壓水堆產(chǎn)生的長壽命次錒系核素。因此，快堆可以使核能的發(fā)展更加可持續(xù)。

我國從上世紀(jì)60年代就開始發(fā)展快堆技術(shù)，先后經(jīng)歷了基礎(chǔ)技術(shù)研究、應(yīng)用技術(shù)研究階段，從上世紀(jì)九十年代開始進行工程技術(shù)研究，啟動了第一座快堆——中國實驗快堆的研制工作，該項目于2010年7月21日實現(xiàn)首次臨界，并開始進行相關(guān)實驗工作。

黨的十八大以來，實驗快堆又完成了一系列重要節(jié)點：2014年3月14日，實驗快堆開始動力啟動的調(diào)試工作；2014年12月15日首次達到滿功率，18日首次實現(xiàn)滿功率穩(wěn)定運行72小時，標(biāo)志著實驗快堆動力啟動階段的調(diào)試任務(wù)基本完成，并達到設(shè)計指標(biāo)；2016年1月23日，實驗快堆完成了長期功率運行試驗任務(wù)，標(biāo)志著其具備了連續(xù)穩(wěn)定運行的能力；2016年9月，實驗快堆竣工驗收完成，標(biāo)志著這一國家重大專項圓滿結(jié)束。幾年間，經(jīng)過對實驗快堆的設(shè)計、建設(shè)、調(diào)試、運行，我國已經(jīng)基本掌握了實驗快堆技術(shù)，具備了開始大型快堆電站研究開發(fā)的基礎(chǔ)。

即使是在經(jīng)濟方面，實驗快堆的效益也有初步體現(xiàn)。自運行以來，實驗快堆已經(jīng)累計發(fā)電1574萬千瓦時，其中1110萬千瓦時供入華北電網(wǎng)，其他為原子能院自用。

“模范生”的傳幫帶

為了核電的安全、高效、可持續(xù)發(fā)展，我國確定了“壓水堆-快堆-聚變堆”的核能發(fā)展“三步走”戰(zhàn)略，快堆是其中的重要一環(huán)。而在我國發(fā)展快堆的“實驗快堆-示范快堆-商用快堆”技術(shù)路線中，實驗快堆是開局的第一步，走好這一步對快堆技術(shù)未來的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

“目前，國際上掌握快堆技術(shù)的國家主要有俄羅斯、美國、法國、日本等。我們通過實驗快堆項目積累了鈉冷快堆的設(shè)計建造經(jīng)驗，未來還將通過示范快堆項目實現(xiàn)我國鈉冷快堆技術(shù)的進一步提升。”中核集團快堆核電站技術(shù)領(lǐng)域首席專家、中國工程院院士徐銤介紹。作為當(dāng)今世界上僅有的4座實驗快堆之一，中國實驗快堆的功能和應(yīng)用范圍正在擴展，顯現(xiàn)出越來越大的作用和越來越重要的地位。

原子能院的實驗快堆既是我國唯一的快堆技術(shù)試驗、應(yīng)用、研發(fā)平臺，也是我國開展閉式燃料循環(huán)技術(shù)研發(fā)的主要設(shè)施之一，用于材料輻照考驗、燃料輻照考驗、同位素生產(chǎn)、國產(chǎn)化設(shè)備儀表考驗、示范快堆核電站運行人員培訓(xùn)、運行維護技術(shù)研究等方面。目前已經(jīng)在示范快堆燃料與材料方面開展了相關(guān)的輻照考驗工作，并與美國、法國討論了為其它國家進行輻照考驗的工作計劃。

近年來，通過實驗快堆項目的實施，我國已經(jīng)陸續(xù)掌握了池式鈉冷快堆的核心工藝技術(shù)，包括鈉冷快堆的反應(yīng)堆物理、熱工設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)；掌握了鈉冷卻劑的物理化學(xué)特性，掌握了鈉凈化、處理等技術(shù)，建設(shè)了核級鈉的生產(chǎn)能力；提供了燃料和材料輻照考驗的設(shè)施，為自主研發(fā)快堆燃料和材料提供了實驗基礎(chǔ)；積累了快堆系統(tǒng)和設(shè)備運行經(jīng)驗，例如鈉系統(tǒng)、氬氣系統(tǒng)、鈉水直流式蒸汽發(fā)生器等。

除了這些，實驗快堆項目還培養(yǎng)了一大批專業(yè)的設(shè)計人員和運行人員。“人才永遠(yuǎn)是事業(yè)興旺的關(guān)鍵。”原子能院院長萬鋼說，“實驗快堆項目在核工業(yè)的困難時期保住了快堆隊伍，培養(yǎng)了高水平人才，為我國快堆事業(yè)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)和組織基礎(chǔ)。”

“鈉冷快堆是第四代核電技術(shù)中最成熟的堆型，率先發(fā)展鈉冷快堆，對我國迅速搶占核電技術(shù)制高點意義重大。目前我國正在研究的行波堆、ADS、鉛（鉍）快堆等，都直接利用了實驗快堆項目的技術(shù)和人才積累，從而使我國有可能在短時間內(nèi)突破關(guān)鍵技術(shù)，取得跨越式發(fā)展。”原子能院副總工程師張東輝介紹說。

據(jù)了解，目前我國的行波堆項目由原子能院的快堆團隊直接參與，在國內(nèi)承擔(dān)主要技術(shù)責(zé)任，同時還向項目輸送了一批人才。在ADS、鉛（鉍）快堆等項目的策劃、設(shè)計研發(fā)工作中，也有原子能院快堆團隊的參與。

“最重要的還是中國實驗快堆的建成大大增強了我們獨立自主設(shè)計開發(fā)新堆型的自信心。”楊紅義說。

“模范生”的再創(chuàng)新

從快堆技術(shù)的早期預(yù)先研究，中國實驗快堆的設(shè)計、建造與運行，到中國示范快堆的設(shè)計、研發(fā)，再到中國商用快堆的預(yù)先研究，中國的快堆技術(shù)在發(fā)展中，走出了自己獨特的技術(shù)路線與技術(shù)體系。

我國快堆始終堅持將反應(yīng)堆安全作為發(fā)展的生命線。無論是實驗快堆設(shè)計還是示范快堆設(shè)計，都將反應(yīng)堆安全作為最關(guān)鍵的因素予以考慮。實驗快堆擁有非常好的固有安全性，對于公眾和環(huán)境的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而示范快堆在其基礎(chǔ)上更進一步增加了安全系統(tǒng)的配置數(shù)量和能力，進一步保證了其安全水平。

我國快堆重視技術(shù)的繼承性，有效加快了研發(fā)進度。我國在實驗快堆項目之后直接開展了示范快堆的工程設(shè)計研發(fā)。在很多重要的技術(shù)方案上，例如池式結(jié)構(gòu)、氧化物燃料、連接一回路的非能動余熱排出系統(tǒng)等方面，我國快堆都保持了設(shè)計思路的一致性。這種一致性有效降低了設(shè)計與研發(fā)風(fēng)險，加快了設(shè)計與研發(fā)進度。

我國快堆充分借鑒了國外成熟經(jīng)驗，提升了自主化水平。我國快堆技術(shù)雖然研發(fā)啟動早，但設(shè)計與建造工作開始較晚。為加快發(fā)展速度，我國充分向國外先進國家學(xué)習(xí)，明確了在設(shè)計中需要攻關(guān)的重點問題。現(xiàn)在看來，中國實驗快堆雖然建成時間比美國、法國、英國、日本以及俄羅斯等國都要晚，但是其自運行以來主要設(shè)備表現(xiàn)良好，未出現(xiàn)重大需要整改的設(shè)計問題。

目前實驗快堆已經(jīng)完成了上一個階段的功率啟動試驗運行任務(wù)，也完成了第一階段的大修工作，系統(tǒng)和設(shè)備狀態(tài)良好，具備再次啟動和功率運行的條件。

“黨的十八大以來的五年時間里，實驗快堆取得了重大的進展和突破，基本達到了‘建立裝置、掌握技術(shù)、培養(yǎng)人才、開展實驗’的建堆目標(biāo)，完成了全部調(diào)試任務(wù)，實現(xiàn)了滿功率運行，并且開展了相關(guān)試驗工作。”萬鋼說：“未來其還將在實施核電‘三步走’戰(zhàn)略中發(fā)揮更大作用。”

責(zé)任編輯：lixin

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