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中国化重水堆的创新思维(一)


中国核燃料闭式循环正在迈出重要的一步。

2015年7月,回收铀生产线放射性废液处理试验通过了专家审查。随着这一关系等效天然铀燃料能否批量制造用于全堆应用的关键技术的攻克,中国重水堆距离回收铀全堆应用就只剩一步之遥。这意味着在回收铀生产线改造获得许可并开工后,重水堆回收铀全堆应用有望2016年年底实现。这也意味着,中国站在了世界重水堆先进水平的前沿。而事实上,中国重水堆回收铀利用的每一步路,都渗透着无比的艰辛,困难比想象要多。

在重水堆回收铀利用研究的近8年时间里,作为回收铀研发项目负责人,秦山核电业主公司副总经理张振华及他的团队用他们的倾心和坚守,谱写了一曲中国重水堆的华丽乐章。他们的努力,使中国在重水堆创新——回收铀应用——钍资源开发的产业发展中成为先导者。近日,我们就重水堆的中国式创新发展实践与新思维采访了张振华。

重水堆开发的新领域

记者:重水堆在世界反应堆家族中虽是个小众,但近两年来也在获得越来越多的关注。请您谈谈重水堆在中国发展的背景及现状。

张振华:一直以来,我们国家主要技术路线都是发展压水堆,为什么还要引进重水堆?重水堆的引进有其政治背景、技术背景和资金背景。政治背景是当时中加两国的政治友好关系。技术背景第一是当时世界重水堆运行业绩很不错,还有新建项目——韩国当时正在建设第二台重水堆机组;第二是那时我们国家的离心分离功还没有完全建立起来,而重水堆是用天然铀作燃料,不像压水堆那样需要浓缩铀。资金背景是加拿大政府可以提供优惠货款。1994年11月,中加两国签署了《和平利用核能协议》。中方与加拿大原子能公司开始接触。1996年11月,中加双方签订了合作建设秦山三期重水堆的商务合同。2002年和2003年秦山三期重水堆两台机组相继建成投产。通过持续改进以及自主创新,两台机组功率分别提升了8兆瓦,运行业绩始终位于国际先进行列,2010年、2013年、2014年秦山三期2号机组WANO(世界核电运营者协会)综合指标三次排名世界第一。

记者:我们都知道,秦山三期重水堆在中国核电的发展中是个“独生子”。但投入商业运行之后不久,秦山三期即为之制定了重水堆发展的长期战略。当时是出于怎样的考虑?

张振华:2007年10月,我国颁布了《核电中长期发展规划(2005~2020年)》,核电发展进入快车道。同时,规划中提出了“坚持核燃料闭式循环的技术路线”和“适度超前发展核燃料产业”的具体要求。这为重水堆的发展开拓了新思维。

此时,相对于规模发展的压水堆,重水堆仅用于发电,已体现不出它的优势。只有综合利用,将重水堆的发展纳入核燃料循环体系中,才是重水堆真正的价值所在。正是按照这样的思路,重水堆通过同步渐进式的发展,不断挖掘自身的附加值,并不断取得创新成果。

重水堆引进以后,我们才知道,除了发电以外,重水堆还有其他的许多用途,比如可以产生一些副产品——“氚、钴、铀、钍”。

秦山三期围绕“氚、钴、铀、钍”,从我国核能、核燃料循环和核技术产业发展的需要出发,在“钴”的方面,先后自主创新实现了钴60同位素的批量生产,现在每年生产600万居里,可满足国内80%的需要,改变了国内钴源几乎全部依靠进口的局面;在“铀”的方面,开发了重水堆利用回收铀技术,目前攻克了关键一道技术难关,预计2016年年底可实现回收铀全堆应用;在“钍”的方面,开展了钍资源利用研究,2009年联合国内外生产和研究单位开展了相关可行性研究;在“氚”的方面,我们想将来可以生产氚同位素,为聚变堆发展提供核燃料。

所以,根据我国“压水堆——快堆——聚变堆”三步走战略,我们制定了重水堆发展的近、中、远期目标,确立了重水堆不同阶段的发展定位。近期目标是,到2020年,重水堆直接利用回收铀,提高铀资源利用效率,提高后处理经济性;作为试验平台,开展钍资源核能利用研究。中期目标是,2020~2030年,重水堆进一步利用回收铀,实现钍资源核能利用,开辟新的核燃料来源;开展钍铀循环研究,减轻快堆发展的压力。远期目标是,2030年之后,重水堆利用压水堆运行所积累的回收铀发电;钍铀循环作为铀钚循环的备用手段;生产氚同位素为聚变堆发展提供核燃料。


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