中國(guó)在“兩彈一艇”取得成功后，民用核能研究沒(méi)有受到足夠重視。業(yè)內(nèi)人士希望，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆此次取得的突破，可以為缺乏自主技術(shù)的中國(guó)核電站建設(shè)帶來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)

在北京市西南郊房山區(qū)的中國(guó)原子能科學(xué)研究院(下稱原子能院)，數(shù)萬(wàn)平方米的灰白色建筑群內(nèi)安放著中國(guó)第一座快中子反應(yīng)堆——中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆(CEFR)。與傳統(tǒng)的半球形穹頂核反應(yīng)堆廠房不同，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆反應(yīng)堆廠房近60米高的穹頂由4個(gè)半圓組成，看上去就像一頂瓜皮帽。

歷經(jīng)多年坎坷之后，中國(guó)終于在第四代核電技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破。7月21日，中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司(下稱中核集團(tuán))在北京宣布，該集團(tuán)旗下原子能院研發(fā)的中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆首次成功臨界，即達(dá)到裂變反應(yīng)可以維持的條件。繼美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等國(guó)家之后，中國(guó)成為世界上第八個(gè)擁有快堆技術(shù)的國(guó)家。

這是一個(gè)遲到的突破，其他發(fā)達(dá)國(guó)家早已掌握該技術(shù)。這反映出令人尷尬的事實(shí)：核能民用研究在中國(guó)長(zhǎng)期被忽視，體制不順、投入不足、人才流失。因此，當(dāng)中國(guó)以驚人速度建設(shè)核電站時(shí)，卻只能將這個(gè)巨大市場(chǎng)和能源命脈拱手讓予外國(guó)公司。

業(yè)內(nèi)人士希望，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆此次取得的進(jìn)展，可以給困境中的中國(guó)核能研究帶來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)，并在未來(lái)為中國(guó)的核電發(fā)展提供自主技術(shù)支撐。

快堆來(lái)了

在核電領(lǐng)域，通常把上世紀(jì)五六十年代建造的驗(yàn)證性核電站稱為第一代；七八十年代標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、批量建設(shè)的核電站稱為第二代；第三代是指90年代開(kāi)發(fā)成熟的先進(jìn)輕水堆。第四代核電技術(shù)則是指正在開(kāi)發(fā)中的新一代核電技術(shù)，國(guó)際上對(duì)其提出了經(jīng)濟(jì)性更好、安全性更高、核廢物最少、防止核擴(kuò)散能力強(qiáng)等多項(xiàng)要求。

目前全世界有400多座核電站，它們主要由熱中子引發(fā)裂變反應(yīng)，因而又被稱為熱堆。能量在1電子伏特以下的中子被稱為熱中子，以上被稱為快中子。

在天然鈾中，僅有不到1%的鈾同位素——鈾235，能夠在熱中子作用下發(fā)生裂變反應(yīng)，而占天然鈾絕大部分的鈾同位素——鈾238卻不能。這意味著，鈾燃料中99%的能量被浪費(fèi)了。照此計(jì)算，全世界核電總裝機(jī)容量為3.6億千瓦，每年需要鈾5萬(wàn)多噸，而鈾礦探明儲(chǔ)量只有459萬(wàn)噸，根本用不了幾十年。

對(duì)缺少鈾礦資源的中國(guó)來(lái)說(shuō)，形勢(shì)更為急迫。2020年中國(guó)核電總裝機(jī)將達(dá)到7000萬(wàn)千瓦以上，屆時(shí)每年需要1萬(wàn)余噸鈾。

“所以，我們認(rèn)為大規(guī)模發(fā)展第三代反應(yīng)堆是不可能的”，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆工程部總工程師徐銤告訴本刊記者，“以燃燒鈾235為主的熱堆電站的發(fā)展規(guī)模，以及鈾資源的使用時(shí)間都是有限的，未來(lái)還是要依靠快堆”。

今年7月，本刊記者在德國(guó)博世基金會(huì)資助下參加在意大利都靈召開(kāi)的2010歐洲開(kāi)放科學(xué)論壇時(shí)，歐洲原子能機(jī)構(gòu)蘇尼爾?費(fèi)里克斯(Sunil Felix)教授也表示，目前情況下最有希望的就是快堆。

快堆的全稱是快中子增殖堆，其反應(yīng)過(guò)程中鈾235與钚239燃料裂變時(shí)產(chǎn)生的快中子，不會(huì)被減速。因此，當(dāng)快中子轟擊反應(yīng)區(qū)周?chē)拟?38時(shí)，鈾238會(huì)以一定比例將其吸收，產(chǎn)生新的钚239。于是，新的核燃料不斷產(chǎn)生，再生速度高于消耗速度，核燃料越燒越多。每過(guò)一段時(shí)間，快堆核電站所得到的钚239，還可以裝備一座相同規(guī)模的快堆，一座快堆會(huì)變成兩座，兩座變成四座。

在快堆中，鈾的利用率實(shí)際上可以達(dá)到60%-70%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)傳統(tǒng)的反應(yīng)堆。而且，貧鈾、乏燃料、低品位的鈾礦，乃至海水里的鈾，都可以成為快堆的燃料來(lái)源。

目前，國(guó)際上推薦的第四代核電站六種反應(yīng)堆堆型中，有三種是快堆。而已經(jīng)建成、正在建造或計(jì)劃建造的快堆，都用液態(tài)金屬鈉做冷卻劑，屬于鈉冷快堆。中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆也不例外。

中核集團(tuán)原科技委秘書(shū)長(zhǎng)張國(guó)濱對(duì)本刊記者說(shuō)，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆達(dá)到臨界，意味著輸入的中子量與鈾、钚裂變產(chǎn)生的中子量大致相當(dāng)，達(dá)到裂變反應(yīng)可以維持的條件，但不釋放額外的能量。

目前，各國(guó)正在繼續(xù)推進(jìn)或逐漸恢復(fù)快堆的研究和商用開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)商用的時(shí)間預(yù)計(jì)在2030年到2035年之間。

坎坷身世

中國(guó)快堆的基礎(chǔ)研究起步時(shí)間并不算很晚。1965年，在獲知美國(guó)已經(jīng)建立多個(gè)實(shí)驗(yàn)快堆后，原子能院羅安仁研究員首先提出中國(guó)也應(yīng)該做這方面研究。四年后，由周恩來(lái)特批50公斤高濃鈾，原子能院建成“東風(fēng)-6號(hào)”零功率實(shí)驗(yàn)裝置。

當(dāng)時(shí)30來(lái)歲的徐銤，將快堆研究作為了自己的主攻方向。1971年，原子能院搬到位于四川省夾江縣的核動(dòng)力研究院。“去了120人左右，那里交通不便，錢(qián)也少，科研就做得不多。”徐銤說(shuō)。

1986年，中國(guó)啟動(dòng)“863”高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，給陷于停滯的快堆研究帶來(lái)轉(zhuǎn)機(jī)，徐銤和同事們也回到了北京。徐銤介紹說(shuō)，核能領(lǐng)域當(dāng)時(shí)提出論證的有三個(gè)項(xiàng)目，包括快堆、高溫堆和聚變裂變混合堆，其中快堆的預(yù)研經(jīng)費(fèi)最多，有6500萬(wàn)元，但和實(shí)際需要差得很遠(yuǎn)。

從1990年開(kāi)始，原子能院正式進(jìn)行快堆工程設(shè)計(jì)。兩年后的1992年3月14日，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)“863”計(jì)劃支持建設(shè)一座熱功率為6.5萬(wàn)千瓦的中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆。

據(jù)徐銤介紹，由國(guó)家科委負(fù)責(zé)管理的“863”計(jì)劃為中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆另行撥出3.9億元，但科學(xué)家們?nèi)孕枳曰I2.9億元，“設(shè)計(jì)工作差不多做了十年，十年里還有三年在籌錢(qián)，要到處找領(lǐng)導(dǎo)。”

1995年12月，國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委聯(lián)合批準(zhǔn)中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆工程立項(xiàng)。等到研究人員真正動(dòng)手開(kāi)始建設(shè)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)經(jīng)費(fèi)又不夠了。一方面，時(shí)間拖了幾年，設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用已經(jīng)翻番；另一方面，當(dāng)時(shí)日本的快堆發(fā)生事故，法國(guó)也在綠黨反對(duì)下關(guān)閉“超鳳凰”快堆，《光明日?qǐng)?bào)》甚至發(fā)表一篇聲稱快堆壽終正寢的報(bào)道，這些都讓中國(guó)的決策層對(duì)快堆建設(shè)產(chǎn)生疑慮。

后來(lái)，在時(shí)任國(guó)務(wù)院副總理鄒家華、國(guó)家科委主任宋健等人協(xié)調(diào)下，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆的經(jīng)費(fèi)才翻了兩番，達(dá)到25億元。錢(qián)的問(wèn)題終于解決了。

為了縮短研究周期和節(jié)省研制費(fèi)用，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆選擇與俄羅斯進(jìn)行全面技術(shù)合作。自1992年以來(lái)，雙方共簽訂30多項(xiàng)合同，俄方人員來(lái)華1000多人次，中方人員赴俄700多人次。俄羅斯還有六位快堆專家先后獲得中國(guó)國(guó)務(wù)院頒發(fā)的友誼獎(jiǎng)。

2000年5月30日，第一罐混凝土澆灌，中國(guó)首座實(shí)驗(yàn)快堆的建設(shè)序幕拉開(kāi)。2008年12月，安裝完成，轉(zhuǎn)入綜合調(diào)試。

徐銤說(shuō)，一些與安全有關(guān)的設(shè)備是進(jìn)口的，因?yàn)橹袊?guó)在這方面沒(méi)有花多少錢(qián)研究。他同時(shí)表示，“從安裝、調(diào)試到運(yùn)行，都是我們自己做的。雖然技術(shù)設(shè)計(jì)與俄羅斯合作，但相當(dāng)于一個(gè)留學(xué)生自己學(xué)會(huì)了，回來(lái)就可以自己做，也不需要他們授權(quán)給我們。我們?cè)跁r(shí)間上晚一點(diǎn)，技術(shù)上盡量往前趕，并且有自己的特色。中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆的安全性相對(duì)比較高，是世界上最好的，其他國(guó)家犯過(guò)的錯(cuò)誤我們都可以考慮到。”

徐銤透露，6.5萬(wàn)千瓦熱功率的中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆可輸出2萬(wàn)千瓦的電力，“爭(zhēng)取明年上半年上網(wǎng)，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊”。

雖然在快堆研發(fā)上落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，但中國(guó)希望盡快推進(jìn)其商業(yè)應(yīng)用。今年4月底，中核集團(tuán)福建三明核電有限公司在福州掛牌成立，中核集團(tuán)控股，福建投資開(kāi)發(fā)總公司和三明市政府參與出資。該公司的任務(wù)是建設(shè)以商業(yè)應(yīng)用為目標(biāo)的示范快堆。徐銤說(shuō)：“這是確定下來(lái)的計(jì)劃，向國(guó)家能源局匯報(bào)過(guò)，已經(jīng)在實(shí)施了，投資比(傳統(tǒng)的)壓水堆貴一點(diǎn)，大概貴15%左右，估計(jì)在2020年前完成。”

尷尬局面

在旅荷學(xué)者李劍芒看來(lái)，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆至今才達(dá)到臨界，實(shí)在是出乎他的意料。

曾經(jīng)在原子能院工作過(guò)的他告訴本刊記者，“863”計(jì)劃支持快堆研發(fā)時(shí)，快堆實(shí)驗(yàn)室就在他的實(shí)驗(yàn)室旁邊，“仿造一個(gè)世界上早已存在的技術(shù)，我們花了24年才達(dá)到臨界，這是一個(gè)可憐得很、說(shuō)起來(lái)臉紅的記錄”。

李劍芒的言辭或許有些偏激，但也在一個(gè)側(cè)面揭示了中國(guó)核能研究的尷尬。

中國(guó)在“兩彈一艇”(原子彈、氫彈、核潛艇)取得成功后，核技術(shù)軍事上的地位得以維持，但民用核技術(shù)開(kāi)發(fā)卻未能受到重視。

目前，每年的核電發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的17%，但中國(guó)大陸這個(gè)比例只有1.6%。原子能院科技委副主任顧忠茂對(duì)本刊記者說(shuō)，中國(guó)一度忽視了核戰(zhàn)略，“進(jìn)入上世紀(jì)80年代，核工業(yè)體系相對(duì)萎縮，各高等學(xué)校紛紛撤銷(xiāo)核工程專業(yè)，整個(gè)核工業(yè)系統(tǒng)科研、生產(chǎn)的人才隊(duì)伍出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)鄬印薄?/p>

李劍芒回過(guò)原子能院幾次，發(fā)現(xiàn)很多有才干的同事都離開(kāi)了。因此，他對(duì)原子能院能否將自主開(kāi)發(fā)的技術(shù)用于商業(yè)，并不看好。

顧忠茂也承認(rèn)，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆的進(jìn)程確實(shí)比較慢，上世紀(jì)八九十年代國(guó)家對(duì)核能研究重視不夠，所以拖了這么長(zhǎng)時(shí)間。他還說(shuō)，之前核能研究沒(méi)有得到重視，人才流失，一旦得到重視，首先獲益的卻是核電站，原子能院的人到核電站后待遇高出幾倍，每年可以拿到好幾十萬(wàn)元。而這些人才到了核電站以后，主要是參與運(yùn)行，不再搞研究。

原子能院前身是1950年建立的中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所，被稱為中國(guó)核工業(yè)的“老母雞”，吳有訓(xùn)、錢(qián)三強(qiáng)等著名科學(xué)家曾擔(dān)任院長(zhǎng)。1988年，中國(guó)在原核工業(yè)部基礎(chǔ)上組建中國(guó)核工業(yè)總公司。1999年，中國(guó)核工業(yè)總公司被拆分為中核集團(tuán)和中國(guó)廣東核電集團(tuán)公司，原子能院成為中核集團(tuán)旗下的事業(yè)單位。

一位不愿透露姓名的原子能院人士說(shuō)，中核集團(tuán)是企業(yè)，要求利潤(rùn)最大化，對(duì)原子能院不給錢(qián)，而國(guó)家給的事業(yè)費(fèi)每人每年就是兩萬(wàn)，處境艱難，現(xiàn)在稍微好一點(diǎn)，靠搞工程打一些“擦邊球”。

張國(guó)濱也告訴本刊記者，原子能院歸入中核集團(tuán)之后，企業(yè)對(duì)基礎(chǔ)研究的投資積極性相對(duì)比較低。

前述人士表示，中國(guó)工程物理研究院是研究核武器的，在國(guó)家計(jì)劃中單列戶頭；中國(guó)科學(xué)院系統(tǒng)待遇提高也很快；而原子能院是個(gè)沒(méi)人管的單位，在現(xiàn)有體制下待遇問(wèn)題得不到很好解決。原子能院曾希望轉(zhuǎn)到國(guó)防科工委旗下，但隨著國(guó)防科工委改為國(guó)防科工局，此事不了了之。

“單位不采取一些措施，人員留不住。有些專家的退休工資每月只有1000多，他們?yōu)椤畠蓮椧煌А龀隽朔浅４蟮呢暙I(xiàn)，都是功臣，國(guó)家也沒(méi)說(shuō)來(lái)管一下。后來(lái)他們到單位鬧，也就加了幾百塊錢(qián)。”該人士透露。

他還說(shuō)，韓國(guó)搞核研究的待遇比其他行業(yè)高好幾倍，所以韓國(guó)的人才隊(duì)伍比較穩(wěn)定，“韓國(guó)已經(jīng)拿下阿聯(lián)酋兩座核電站的訂單，約旦研究堆的訂單也被韓國(guó)搶走了，本來(lái)我們是比較有把握的。”

一位從事核研究的老專家說(shuō)：“核研究體制已經(jīng)亂到不能再亂的程度，任何一個(gè)國(guó)家都不會(huì)抓得那么亂。”在他看來(lái)，雖然現(xiàn)在印度整個(gè)核工業(yè)基礎(chǔ)比較差，但印度巴巴原子研究中心的研究人員就有3000多名，而且大部分是國(guó)外培養(yǎng)回來(lái)的，其發(fā)展后勁在某種程度上不會(huì)輸于中國(guó)。

即便是眾所矚目的中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆工程，25億元經(jīng)費(fèi)里面中核集團(tuán)也只出了幾千萬(wàn)元。有傳聞?wù)f，中國(guó)廣東核電集團(tuán)曾希望將原子能院的快堆研究團(tuán)隊(duì)買(mǎi)過(guò)去，但沒(méi)有得到中核集團(tuán)的同意。

如今，快堆項(xiàng)目已經(jīng)成為未來(lái)可能會(huì)下金蛋的母雞，誰(shuí)也不愿意將它拱手相讓。快堆項(xiàng)目也是多位國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人視察原子能院時(shí)的必看項(xiàng)目。徐銤說(shuō)，這個(gè)平臺(tái)將對(duì)國(guó)家有非常大的貢獻(xiàn)。