快中子增殖反應(yīng)堆及其發(fā)展史

1、快中子增殖反應(yīng)堆及其發(fā)展史什么是快堆快堆是快中子增殖反應(yīng)堆的簡(jiǎn)稱，這是堆芯中核燃料裂變反應(yīng)主要由平均能量為0.1Mev以上的快中子引起的反應(yīng)堆，其重要特點(diǎn)是在消耗核燃料的同時(shí)，產(chǎn)生多于消耗的核燃料，真正做到核燃料越燒越多，核廢料越燒越少。目前全世界有400多座核電站，多數(shù)為輕水堆，分壓水堆和沸水堆兩類，主要是由熱中子引發(fā)裂變反應(yīng)，因而又被稱為熱堆。熱堆消耗的主要核燃料是鈾235。鈾有三種同位素，即鈾-234、鈾-235和鈾-238。其中的鈾-234不會(huì)發(fā)生核裂變，鈾-238在通常情況下也不會(huì)發(fā)生核裂變，只有鈾-235這種能夠輕易發(fā)生核裂變的材料，才能做核燃料。但是，自然界中鈾-235的蘊(yùn)藏量?jī)H

2、占0.66%，其余絕大部分是鈾-238，它占了99.2%。為保證核反應(yīng)正常進(jìn)行，一般輕水堆采用3-4%的濃縮鈾-235為原料，也就是說(shuō)真正參與核反應(yīng)的原料只有3-4%，余下是會(huì)產(chǎn)生輻射的鈾-238核廢料。這就相當(dāng)于我們的煤餅廠里，鈾-235如同"優(yōu)質(zhì)煤"，而鈾-238卻像"煤矸石"，只能作為核廢料堆積在那里，成為污染環(huán)境的"公害"，長(zhǎng)期以來(lái)核廢料的處理一直是一大難題。在早期研究核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，有科研人員發(fā)現(xiàn)鈾-238在參與裂變時(shí)，會(huì)少量吸收高速中子變?yōu)殁?239，但鈾-239極不穩(wěn)定，會(huì)快速衰變?yōu)檩^為穩(wěn)定的钚-239，钚-239亦可作為

3、與鈾-235相似的裂變?cè)??；诖颂匦?，上世紀(jì)60年代末法國(guó)科學(xué)家首先通過(guò)加大快中子產(chǎn)生量，制造出了第一臺(tái)快中子堆，通過(guò)快中子使原料中鈾-238不斷轉(zhuǎn)化為钚-239，由于產(chǎn)生大于消耗，使得原料實(shí)現(xiàn)不斷增值。解決鈾礦資源枯竭問(wèn)題快堆不用鈾-235，而用钚-239作燃料，不過(guò)在堆心燃料钚-239的外圍再生區(qū)里放置鈾-238。钚-239產(chǎn)生裂變反應(yīng)時(shí)放出來(lái)的快中子，被裝在外圍再生區(qū)的鈾-238吸收，變?yōu)殁?239，鈾-239經(jīng)過(guò)幾次衰變后轉(zhuǎn)化為钚-239。在大型快堆中，平均每10個(gè)鈾-235原子核裂變可使12至14個(gè)鈾-238轉(zhuǎn)變成钚-239。這樣，钚-239裂變，在產(chǎn)生能量的同時(shí)，又不斷地將鈾-2

4、38變成可用燃料钚-239，而且再生速度高于消耗速度，核燃料越燒越多，快速增殖，所以這種反應(yīng)堆又稱"快速增殖堆"。也可以做這樣一個(gè)比喻：一艘帆船因暴風(fēng)雨而擱淺，船員在陰雨連綿的孤島上生火做飯。有的人直接用僅剩的干木頭生火燒烤食物。但是聰明人則提議，用濕木頭當(dāng)爐灶來(lái)燒食物。這樣干木頭用完的時(shí)候，濕木頭也被烤干。最后所有的濕木頭都可以用于求生。而在熱堆和快堆中，鈾-235是干木頭，鈾-238就是濕木頭。干濕結(jié)合地可持續(xù)的使用，這就可以榨干鈾所有的能量。在這種堆中，每消耗1公斤易裂變?nèi)剂峡梢援a(chǎn)出多于1公斤甚至高達(dá)1.5公斤以上的新的易裂變?nèi)剂?钚)。多生產(chǎn)出來(lái)的燃料可以用于新建快

5、堆，新快堆又進(jìn)行增殖。從效果看，快堆運(yùn)行中真正消耗的不是開始放進(jìn)去的易裂變?nèi)剂镶?235，而是占天然鈾99.2%以上的鈾-238。所以在發(fā)展壓水堆的基礎(chǔ)上再發(fā)展快堆，考慮钚的再循環(huán)和損耗，可將鈾資源的利用中提高到60-70%。由于利用率的提高，更貧的鈾礦出有了開采的價(jià)值，就世界范圍講可采鈾資源將增加千倍。所以說(shuō)，把快堆發(fā)展起來(lái)，裂變核能將成為幾乎不可耗竭的能源。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人類總共開采出了大約220萬(wàn)噸鈾，尚未發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量估計(jì)也有這么多。世界鈾資源的國(guó)家分布極不均衡。澳大利亞、加拿大和哈薩克斯坦這3個(gè)國(guó)家就擁有55%以上的RAR+IFR級(jí)鈾資源。如果再加烏茲別克斯坦、南非和納米比亞，這一比例就

6、接近72%。如果再加上尼日爾和俄羅斯，幾乎可達(dá)85%。20世紀(jì)50-60年代，美國(guó)、德國(guó)(民主德國(guó))、捷克和法國(guó)曾經(jīng)是鈾資源大國(guó)。現(xiàn)在，歐洲國(guó)家的鈾資源實(shí)際上已經(jīng)用光，美國(guó)的鈾資源也只占世界鈾資源的2%左右。美、德、捷、法四國(guó)的鈾資源已經(jīng)完全枯竭，其總開采量為76.1萬(wàn)噸。加拿大、南非、澳大利亞、尼日爾、納米比亞五國(guó)的累計(jì)開采量已有83.8萬(wàn)噸，但它們還有資源潛力。一座百萬(wàn)千瓦輕水堆核電站，每天大約需要消耗3公斤鈾-235。2006年，世界核電站使用了大約7萬(wàn)噸天然鈾。而2006年全世界的地下鈾礦開采量只有4.3萬(wàn)噸左右，不足部分主要是依靠消耗庫(kù)存和核武器中的核原料。根據(jù)預(yù)測(cè)，到2015年，世

7、界核電站對(duì)鈾的年需求量將達(dá)到7.5萬(wàn)-8.5萬(wàn)噸，2025年將為8.5萬(wàn)-10萬(wàn)噸。到2015年，這些次生來(lái)源也將消耗殆盡。在目前情況下，現(xiàn)已探明的鈾儲(chǔ)量還能使用50年左右。如果考慮到所謂的補(bǔ)充儲(chǔ)量，則還可使用200年。因此，隨著核原料世界需求量的增大，鈾的價(jià)格也在飛漲，2007年中期高過(guò)每公斤300美元的價(jià)格?？於训慕ㄔO(shè)對(duì)于解決鈾礦資源枯竭問(wèn)題也日益迫切。此外，熱堆反應(yīng)后的剩余物的放射性仍然很強(qiáng)，如果直接地質(zhì)處置，則每三四年就需建造一座類似于美國(guó)YUCCA MOUNTAIN(尤卡山，大型核廢料處理場(chǎng))規(guī)模的處置庫(kù)，耗資極其驚人。而這些核廢料在快堆反應(yīng)中經(jīng)過(guò)回收再利用以后，放射性物質(zhì)的衰變期只

8、有二三百年，可以大大減少核廢物處置量，降低缺乏燃料長(zhǎng)期毒性風(fēng)險(xiǎn)。目前，在核電站中廣泛應(yīng)用的壓水堆(如我國(guó)的秦山、大亞灣核電站堆型)對(duì)天然鈾資源的利用率只有約1%，而快堆則可將這一利用率提高到60%70%。這對(duì)充分利用我國(guó)的鈾資源，促進(jìn)核電持續(xù)發(fā)展，解決我國(guó)的后續(xù)能源供應(yīng)問(wèn)題具有重要意義。由于利用率的提高，相對(duì)較貧的鈾礦也有了開采價(jià)值。就世界范圍講，這樣能使可采鈾的資源增加千倍。以目前探明的天然鈾儲(chǔ)量推測(cè)，快堆的使用可以使鈾資源可持續(xù)利用3000年以上?？熘凶釉鲋撤磻?yīng)堆結(jié)構(gòu)快中子堆一般采用氧化鈾和氧化钚混合燃料(或采用碳化鈾-碳化钚混合物)，將二氧化鈾與二氧化钚混合燃料加工成圓柱狀芯塊，裝入到直

9、徑約為6毫米的不銹鋼包殼內(nèi)，構(gòu)成燃料元件細(xì)棒。燃料組件是由多達(dá)幾十到幾百根燃料元件細(xì)棒組合排列成六角形的燃料盒?？於讯研九c一般的熱中子堆堆芯不同，它分為燃料區(qū)和增殖再生區(qū)兩部分。燃料區(qū)由幾百個(gè)六角形燃料組件盒組成。每個(gè)燃料盒的中部是混合物核燃料芯塊制成的燃料棒，兩端是由非裂變物質(zhì)天然(或貧化)二氧化鈾束棒組成的增殖再生區(qū)。核燃料區(qū)的四周是由二氧化鈾棒束組成的增殖再生區(qū)。反應(yīng)堆的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)由插入核燃料區(qū)的控制棒進(jìn)行控制?？刂瓢舨迦氲蕉研救剂辖M件位置上的六角形套管中，通過(guò)頂部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)。由于堆內(nèi)要求的中子能量較高，所以快堆中無(wú)需特別添加慢化中子的材料，即快堆中無(wú)慢化劑。目前快堆中的冷卻劑主要有兩

10、種：液態(tài)金屬鈉或氦氣。根據(jù)冷卻劑的種類，可將快堆分為鈉冷快堆和氣冷快堆。氣冷快堆由于缺乏工業(yè)基礎(chǔ)，而且高速氣流引起的振動(dòng)以及氦氣泄漏后堆芯失冷時(shí)的問(wèn)題較大，所以目前僅處于探索階段。鈉冷快堆用液態(tài)金屬鈉作為冷卻劑，通過(guò)流經(jīng)堆芯的液態(tài)鈉將核反應(yīng)釋放的熱量帶出堆外。鈉的中子吸收截面??；導(dǎo)熱性好；沸點(diǎn)高達(dá)886.6，所以在常壓下鈉的工作溫度高，快堆使用鈉做冷卻劑時(shí)只需兩、三個(gè)大氣壓，冷卻劑的溫度即可達(dá)500-600；比熱大，因而鈉冷堆的熱容量大；在工作溫度下對(duì)很多鋼種腐蝕性??；無(wú)毒。所以鈉是快堆的一種很好的冷卻劑。世界上現(xiàn)有的、正在建造的和計(jì)劃建造的都是鈉冷快堆。但鈉的熔點(diǎn)為97.8，在室溫下是凝固的

11、，所以要用外加熱的方法將鈉熔化。鈉的缺點(diǎn)是化學(xué)性質(zhì)活潑，易與氧和水起化學(xué)反應(yīng)。所以在使用鈉時(shí)，要采取嚴(yán)格的防范措施，這比熱堆中用水作為冷卻劑的問(wèn)題要復(fù)雜得多。按結(jié)構(gòu)來(lái)分，鈉冷快堆有兩種類型，即回路式和池式。回路式結(jié)構(gòu)就是用管路把各個(gè)獨(dú)立的設(shè)備連接成回路系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備維修比較方便，缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜易發(fā)生事故。與一般壓水堆回路系統(tǒng)相類似，鈉冷快堆中通過(guò)封閉的鈉冷卻劑回路(一回路)最終將堆芯發(fā)熱傳輸?shù)狡?水回路，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。所不同的是在兩個(gè)回路之間增加了一個(gè)以液鈉為工作介質(zhì)的中間回路(二回路)和鈉-鈉中間熱交換器，以確保因蒸汽發(fā)生器泄漏發(fā)生鈉-水反應(yīng)時(shí)的堆芯安全。池式即一體化方案，池式快堆

12、將堆芯、一回路的鈉循環(huán)泵、中間熱交換器，浸泡在一個(gè)很大的液態(tài)鈉池內(nèi)。通過(guò)鈉泵使池內(nèi)的液鈉在堆芯與中間熱交換器之間流動(dòng)。中間回路里循環(huán)流動(dòng)的液鈉，不斷地將從中間熱交換器得到的熱量帶到蒸汽發(fā)生器，使汽-水回路里的水變成高溫蒸汽。所以池式結(jié)構(gòu)僅僅是整個(gè)一回路放在一個(gè)大的鈉池內(nèi)而已。在鈉池內(nèi)，冷、熱液態(tài)鈉被內(nèi)層殼分開，鈉池中冷的液態(tài)鈉由鈉循環(huán)泵唧送到堆芯底部，然后由下而上流經(jīng)燃料組件，使它加熱到550左右。從堆芯上部流出的高溫鈉流經(jīng)鈉-鈉中間熱交換器，將熱量傳遞給中間回路的鈉工質(zhì)，溫度降至400左右，再流經(jīng)內(nèi)層殼與鈉池主殼之間，由一回路鈉循環(huán)泵送回堆芯，構(gòu)成一回路鈉循環(huán)系統(tǒng)。兩種結(jié)構(gòu)形式相比較，在池式

13、結(jié)構(gòu)中，即使循環(huán)泵出現(xiàn)故障，或者管道破裂和堵塞造成鈉的漏失和斷流，堆芯仍然泡在一個(gè)很大的鈉池內(nèi)。池內(nèi)大量的鈉所具有的足夠的熱容量及自然對(duì)流能力，可以防止失冷事故。因而池式結(jié)構(gòu)比回路式結(jié)構(gòu)的安全性好?，F(xiàn)有的鈉冷快堆多采用這種池式結(jié)構(gòu)。但是池式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便檢修，用鈉多。1975年在法國(guó)境內(nèi)合資建造的"超鳳凰"快堆電站，就是一座鈉冷、池式、四環(huán)路快中子堆商用驗(yàn)證電站。其電站熱功率300萬(wàn)千瓦，凈電功率120萬(wàn)千瓦。采用外徑8.5毫米的不銹鋼管做燃料元件包殼，271根燃料棒組成一個(gè)組件。堆芯共364個(gè)燃料組件，通過(guò)堆芯的鈉流量為5.9萬(wàn)噸/小時(shí)。采用池式結(jié)構(gòu)，鈉池內(nèi)徑21米，高1

14、9.5米，堆芯高1米。有并列的四個(gè)環(huán)路，包括四臺(tái)鈉泵和八臺(tái)中間熱交換器都放在鈉池內(nèi)。增殖比可達(dá)1.2；功率密度為285千瓦/升；熱能利用效率達(dá)到41%。鈉冷快中子堆采用停堆換料的方案。換料是在250左右高溫液態(tài)鈉池內(nèi)進(jìn)行。換料時(shí)通過(guò)移動(dòng)臂將燃料組件取出，通過(guò)傾斜通道輸送到乏燃料貯存池中去，經(jīng)衰變后送后處理廠加工。快中子對(duì)核電站的主要特點(diǎn)歸納如下：1.可充分利用核燃料比目前的熱堆對(duì)核燃料的利用率提高80倍。2.可實(shí)現(xiàn)核燃料的增殖擺脫即將面臨的鈾資源日益枯竭的困境。3.低壓堆芯下的高熱效率在堆芯基本處于常壓下，冷卻劑的出口溫度可達(dá)500一600。這是一座核能發(fā)電廠，水蒸氣正在從雙曲面形狀的冷卻塔排

15、出。核反應(yīng)堆位于圓桶狀的安全殼建筑物內(nèi)。世界快堆發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)際上快堆發(fā)展從上世紀(jì)四十年代起步，只比熱堆的出現(xiàn)晚四年，而且第一座實(shí)現(xiàn)核能發(fā)電的是快堆。1942年12月2日，美國(guó)科學(xué)家費(fèi)米在芝加哥的一個(gè)地下實(shí)驗(yàn)室里，用石墨和碳棒建立了世界上第一個(gè)可控制的核反應(yīng)堆。1946年美國(guó)建成世界上第一座實(shí)驗(yàn)性快中子反應(yīng)堆即熱功率25千瓦的克來(lái)門汀(Clementine)。截至今天，世界上共建成了各種類型的快堆21座。1964年，蘇聯(lián)建立第一個(gè)熱中子反應(yīng)堆。1967年，法國(guó)建成名為"狂想曲"的熱功率為4萬(wàn)千瓦的反應(yīng)堆。1974年，25萬(wàn)千瓦的快中子反應(yīng)堆投入運(yùn)行。1980年，蘇聯(lián)建成電功率6

16、0萬(wàn)千瓦的快中子實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，有著相當(dāng)于秦山核電站的二期工程的發(fā)電量。1985年法、德、意三國(guó)建成的功率120千瓦的經(jīng)濟(jì)驗(yàn)證快堆Superhenix-1。同年，印度在法國(guó)人的幫助下建立試驗(yàn)熱中子反應(yīng)堆。1994年日本建成的功率31.8萬(wàn)千瓦的文殊(Monju)原形快堆。但是半個(gè)世紀(jì)后，快堆仍然停留在實(shí)驗(yàn)堆的基礎(chǔ)上，還未發(fā)展到商用階段。這主要是在技術(shù)上，快堆比輕水堆難度要大得多。在鈉作冷卻劑的快堆中，液態(tài)金屬鈉與水(或蒸汽)相遇就會(huì)產(chǎn)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，并可能引起爆炸；鈉與空氣接觸就會(huì)燃燒；鈉中含氧量超過(guò)一定數(shù)量會(huì)造成系統(tǒng)內(nèi)結(jié)構(gòu)等材料的嚴(yán)重的腐蝕；堆內(nèi)的液態(tài)鈉由于沸騰所產(chǎn)生的氣泡空腔會(huì)引入正的反應(yīng)性

17、，其結(jié)果會(huì)使反應(yīng)堆的功率激增，從容導(dǎo)致反應(yīng)堆堆芯熔化事故的發(fā)生；快堆為提高熱利用率和適應(yīng)功率密度的提高，燃料元件包殼的最高溫度可達(dá)650，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)壓水堆燃料元件約350的最高包殼溫度。很高的溫度、很深的燃耗以及數(shù)量很大的快中子的強(qiáng)烈轟擊，使快堆內(nèi)的燃料芯塊及包殼碰到的問(wèn)題比熱堆復(fù)雜得多。通過(guò)四十年來(lái)的努力，以及一系列試驗(yàn)堆、示范堆和商用驗(yàn)證堆的建造，上述困難已基本克服?，F(xiàn)在快堆技術(shù)上已日臻完善，是目前接近成熟的堆型，為大規(guī)模商用準(zhǔn)備了條件。預(yù)計(jì)本世紀(jì)中期，快堆將逐漸在反應(yīng)堆中占主導(dǎo)地位?？梢哉f(shuō)，快中子堆對(duì)即將到來(lái)的核能大發(fā)展是最為重要的堆型。2000年國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)提出的未來(lái)國(guó)際上第4代六種核

18、電堆型中，就有3種是快堆，即鈉冷快堆、鉛冷快堆和氣冷快堆，之所以如此，是因?yàn)闊o(wú)論哪種類型的快堆，都具有增殖裂變核燃料和嬗變長(zhǎng)壽命核廢物的特點(diǎn)，而這正是核電發(fā)展過(guò)程中至關(guān)重要的前端核燃料供給和后端乏燃料處理問(wèn)題。實(shí)踐證明，快堆是一種安全可靠的堆型。目前是單堆生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)性不好，一旦推廣應(yīng)用，便有經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。但是20世紀(jì)90年代初，由于西方環(huán)保組織的大力反對(duì)，歐美等國(guó)相繼放棄了快堆的發(fā)展。由于歐美經(jīng)濟(jì)發(fā)展不快，人口幾無(wú)增長(zhǎng)，德國(guó)購(gòu)得便宜的天然氣，美、英控制了中東石油，法國(guó)電力過(guò)剩，它們?cè)诮欢陜?nèi)已很少建新核電站，因此快堆的商用計(jì)劃也就推晚了。但是進(jìn)入21世紀(jì)之后，這些國(guó)家相繼重開快堆的研究，重點(diǎn)

19、從增殖核燃料轉(zhuǎn)向了用快堆來(lái)焚燒核電站產(chǎn)生的放射性廢物和過(guò)剩的钚，使之對(duì)環(huán)境無(wú)害。缺少能源的國(guó)家和積極開發(fā)快堆市場(chǎng)的國(guó)家對(duì)快堆發(fā)展和商用計(jì)劃并不放松，如中、俄、日、印、韓國(guó)等。俄已開始兩座80萬(wàn)千瓦的快堆電站的建造，一座在斯維爾德洛夫斯克，一座在南烏拉爾。印度于2001年開始建造一座50萬(wàn)千瓦快堆電站，預(yù)計(jì)2020年印度將有五座這一規(guī)模的快堆運(yùn)行，日本原子能委員會(huì)認(rèn)定快中子增殖堆和基于钚利用的封閉的核燃料循環(huán)是日本供應(yīng)長(zhǎng)期穩(wěn)定能源的方向，成立了日本核燃料循環(huán)研究院，加強(qiáng)快堆技術(shù)開發(fā)。韓國(guó)快堆發(fā)展計(jì)劃已經(jīng)開始，技術(shù)路線是國(guó)際合作，在美國(guó)通用電氣的幫助下積極發(fā)展功率13萬(wàn)千瓦的實(shí)驗(yàn)快堆。跳過(guò)實(shí)驗(yàn)快堆

20、階段，一步到原型快堆規(guī)模的模塊快堆。巴西也已開始組織快堆技術(shù)的發(fā)展工作。可以預(yù)見(jiàn)，隨著核電發(fā)展與鈾礦資源不足矛盾的加深，國(guó)際上將掀起快堆發(fā)展的新高峰。預(yù)計(jì)快堆商用化要到20302040年。中國(guó)快堆研究概況我國(guó)的快堆研究始于1965年，凝聚了幾代人的心血。經(jīng)歷了基礎(chǔ)研究(1965-1987年)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究(1987-1993年)階段。現(xiàn)在已進(jìn)入設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段(1995年至今)。早在上世紀(jì)60年代后期，周恩來(lái)總理親自批準(zhǔn)將50公斤濃縮鈾用于快堆零功率裝置建設(shè)，當(dāng)時(shí)將研發(fā)的重點(diǎn)放在了快堆堆芯中子學(xué)、熱工程學(xué)、鈉工藝和材料等基礎(chǔ)方面。到1987年，我國(guó)共建成了12臺(tái)(套)試驗(yàn)裝置和鈉回路裝置，其中

21、包括一座快中子零功率裝置，并于1970年6月末首次臨界。我國(guó)快堆研究加速是在1987年快堆技術(shù)被列為863高技術(shù)計(jì)劃之后，當(dāng)時(shí)的核工業(yè)部集中了全國(guó)快堆技術(shù)人員，并撥出專款建立了專門的快堆研究實(shí)驗(yàn)室，1992年正式命名為快堆研究中心。開始了以6.5萬(wàn)千瓦中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆為目標(biāo)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，相繼開展了九個(gè)課題60多個(gè)子課題的研究工作，獲得一大批科研成果。開發(fā)和研制了物理、熱工、燃料、力學(xué)、安全等方面約50個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算程序，基本滿足了快堆設(shè)計(jì)的軟件需要。先后建成多功能鈉凈化臺(tái)架、中規(guī)模鈉凈化裝置，成功開發(fā)了實(shí)用化的鈉凈化技術(shù)；建立了高溫鈉沸騰試驗(yàn)回路，為燃料元件安全設(shè)計(jì)提供了分析依據(jù)。研制成功快堆燃料包

22、殼和堆芯結(jié)構(gòu)材料，為實(shí)驗(yàn)快堆提供國(guó)產(chǎn)材料做好了技術(shù)準(zhǔn)備。1997年完成該堆的初步設(shè)計(jì)，2000年5月開始建造。2000年7月在江澤民主席和普京總統(tǒng)的主持下，中國(guó)和俄羅斯在北京簽署了中俄兩國(guó)在中國(guó)建造快中子實(shí)驗(yàn)堆的合作協(xié)議，這將大大推動(dòng)中俄快堆技術(shù)合作。我國(guó)改革開放三十多年來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展突飛猛進(jìn)。為實(shí)現(xiàn)本世紀(jì)中葉達(dá)到中等發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平的戰(zhàn)略目標(biāo)，對(duì)比當(dāng)今中等發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平，特別是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，要求年人均能耗至少應(yīng)達(dá)到3噸標(biāo)煤，年人均電力消耗至少應(yīng)達(dá)到5000度。目前我國(guó)這兩項(xiàng)指標(biāo)只有約1噸標(biāo)煤和約1000度電的水平。由于我國(guó)核能的應(yīng)用，從一開始就重點(diǎn)選擇的是壓水堆。按照我國(guó)核電發(fā)展的

23、速度計(jì)算，預(yù)計(jì)到2020年，核電總裝機(jī)容量有可能達(dá)到4000萬(wàn)千瓦，按照百萬(wàn)千瓦級(jí)壓水堆核電站初裝料為天然鈾360噸、年換料為140噸計(jì)算，到那時(shí)我國(guó)對(duì)天然鈾的需求量將達(dá)到6萬(wàn)噸；而到2030年，核電裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到5000萬(wàn)千瓦時(shí)，對(duì)天然鈾的年需求量將達(dá)到11.7萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)的天然鈾產(chǎn)量已經(jīng)無(wú)法滿足需要。而如果在發(fā)展壓水堆核電站的同時(shí)，匹配的發(fā)展快堆核電站，壓水堆生產(chǎn)的工業(yè)钚可以作為快堆的初裝料，快堆運(yùn)行時(shí)消耗鈾-238，增殖核燃料钚。這樣，兩種堆型匹配發(fā)展，并封閉核燃料循環(huán)可將鈾資源的利用率從單純發(fā)展壓水堆的1%左右提高到60%70%。所以，只要2030年左右能批量建成高增殖快堆，則壓水堆給快堆的钚的積累核快堆自身增殖則可以使我國(guó)核電在2050年發(fā)展到2.4億千瓦的水平