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中国化重水堆的创新思维(二)


回收铀利用的新途径

记者:重水堆是如何走上回收铀利用这条科研之路的?

张振华:重水堆必须要结合我们国内的实际情况才会有更广的发展空间。在国内压水堆作为主流技术路线的情况下,重水堆要跟压水堆进行配套发展,就要考虑如何发挥自身的回收铀利用价值。

启动回收铀利用的研究,最初的一个考虑是公司的可持续发展。秦山三期重水堆是“独生子”。回收铀价格比天然铀便宜,利用回收铀可以给公司带来一定的经济效益。

还有,我们国家已启动后处理的核燃料循环项目。后处理会产生94%的回收铀、1%钚和5%的高放废物。当时占94%的回收铀的有效再利用还没有充分考虑。后处理的经济性要体现,回收铀利用也是一个很大的市场,而重水堆利用回收铀可以将铀资源利用率提高20%以上。因而回收铀在燃料循环利用中有它突出的价值。而在核电发展国家中,我们国家是唯一的既有压水堆、重水堆,又有后处理的国家。在快堆闭式循环没有打通之前,推动重水堆利用回收铀,可以为核燃料闭式循环开辟一条新路。

另外,我们瞄准的更是国家铀资源的可持续发展。目前我们国家通过三个渠道并进供应天然铀,但天然铀长期稳定供应是一个需要认真考虑的课题。重水堆实现利用回收铀,可以节省天然铀资源。重水堆两台机组每年可节省200吨天然铀,相当于省出一个中型铀矿的年产能。从天然铀资源储备上,重水堆也是作出了一定的贡献。

从公司发展、产业政策、国家战略上,我们把回收铀利用这个技术路线走通了,对国家有利,对核能发展有利,对企业发展有利,所以,我们启动了回收铀利用研究项目。

记者:世界上没有回收铀利用的研发经验可循。对于中国的这支联合研究团队来讲,正在走一条前人没有走过的路,这一路走来经历了哪些重要节点?

张振华:早在2006年、2007年我们就启动了回收铀利用调研工作。当时,国际上来讲,韩国正在进行回收铀直接利用研究。因为韩国不进行后处理,直接进行回收铀利用的放射性很高,成本也很高。进行调研后,我们觉得韩国的方案可实现性比较差。

因此,后来我们提出了等效天然铀的概念。这是一个全新的、开创性的想法,国际上没有先例。这个概念的提出是个巧合,有些偶然性,但也是长期经验积累的一个结果。是在一次国际会议讨论的闲谈之中,这个火花就冒了出来。回收铀利用难就难在要保持堆芯的均匀性,所以我们想,能不能根据回收铀不同的丰度,掺不同的贫铀,等效成天然铀?就这样提出了等效天然铀利用的概念。

2008年,秦山三核、中国核动力研究设计院、中核北方燃料元件有限公司与加拿大原子能公司签订了技术合作协议,四方共同推进回收铀应用项目。同时也确定了“两步走”战略,即先以等效天然铀方式利用回收铀,取得一定经验后逐步实现回收铀直接利用,这样的利用率会更高,经济效益也会更高。

2009年上半年我们完成等效天然铀燃料以及入堆示范验证方案的设计论证,2010年国防科工局将这个项目列为核能开发科研项目,2010年3月回收铀示范验证棒束开始入堆考验,2011年3月全部考验棒束完成堆内考验并卸出堆芯;2012年2月完成回收铀示范验证棒束的水下检查工作;2012年年底回收铀应用示范验证试验完成,验证后完全等效。至此技术方案全部打通。

记者:你们最早的目标是2014年实现回收铀全堆应用,但现在这个时间点要推迟到2016年年底。当初是否想过会遇到这么多问题?

张振华:当时确实没有想到会遇到这么多的难题。2012年底我们的技术路线打通之后,颁发许可证后,回收铀燃料元件生产线改造就可以进行了,当时预计2014年年底可实现全堆应用。国家核安全局在审评的时候,对放射性废液排放标准提出了更为严苛的要求,必须达到近零排放。

2013年年初,我们开始了长达半年的国际、国内调研。回收铀生产线需要解决高盐放射性废液处置问题,其在国际上没有先例。我们先后调研了美国、法国的公司。美国公司表示,他们会尝试解决该难题,成套的装置可以卖给我们,但关键技术不能告诉我们,是个黑匣子。法国阿海珐公司也表示要做很多的实验,才能预估是否能解决这个问题。后来,我们调研了原子能院,他们也在跟踪国际上的废液处理方案。要有自己的知识产权,就要自己做。2014年6月,我们与原子能院签订了协议。用了一年多的时间,2015年6月热试试验完成,7月通过了审查。现在就等国家核安全局的批复许可证,回收铀生产线改造就可以开工了。而高盐放射性废液处理也填补了我国在这一领域的空白。在整个回收铀利用研究中,我们也产生了许多专利和新技术。后续我们还要更好地梳理这方面的成果。

记者:对于回收铀利用的成功,您有何体会和收获?

张振华:回收铀项目取得成功,与各层面的领导和国家有关部门给予的支持是分不开的。回收铀项目开创了一条以市场为导向、企业为主体、中外合作的科研模式为特色的产研科研新路。项目能够取得成功,我觉得还有四个要素:一是定力,看准一个目标,咬定青山不放松;二是激情,长周期项目尤其需要持续的动力和激情;三是事业心,要将个人的职业前途与国家利益、企业利益结合起来,把它当成一个事业来做;四是团队合作的精神。


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