7月21日，由中核集團中國原子能科學研究院自主研發的我國第一座快中子反應堆——中國實驗快堆（CEFR）達到首次臨界。這意味著我國第四代先進核能系統技術實現了重大突破，成為世界上第8個擁有快堆技術的國家。

反應堆屏蔽及堆芯組件 李怡秋/攝影

快中子堆是世界上第四代先進核能技術的首選堆型，可使鈾資源利用率提高至60％~70%，也可極大降低核廢料產生量，最重要的是它在消耗核燃料的同時，產生多于消耗的核燃料，使得核燃料越燒越多。科學界普遍認為，快堆可以從根本上解決能源的永續利用問題。
 
目前世界上有5座正在運行的快堆，3座在建，CEFR位列其中。
 
8月3日，原子能研究院中國實驗快堆工程指揮部，CEFR總工程師徐銤接受了《科學時報》記者專訪。他透露，原子能研究院正在申請快堆“十二五”重大專項，一旦申請成功，我國有望在2028年建成具有自主知識產權的大型高增殖快中子堆，并在短期內推廣，解決我國能源緊缺的問題。他同時指出，僅在未來3年之內，我國各種快堆方面技術人員就需要增長到現在的3倍才能滿足發展需求。
 
“老牛拉破車”走入新世紀
 
CEFR的工作早在上世紀80年代就開始了。
 
中國原子能科學研究院院長趙志祥向《科學時報》記者介紹道，1986年，當“863”計劃應運而生之時，快堆項目就被列入“863”計劃能源領域反應堆主題項目。中國原子能科學研究院從此開始了設計和建造中國實驗快堆的前期技術研究。1995年12月，由國家計委和國家科委聯合批準工程立項。1997年8月，被國家科委批準為“863”計劃重大項目。2006年，快堆作為前沿技術列入國家中長期科技發展規劃。2007年12月，國家科技部和國防科工委聯合批復，確定了中國實驗快堆工程“十一五”的建設目標及項目經費和工程投資。國家科技部、國防科工局和中核集團公司三家共同出資，總經費25.03億元。
 
但是，我國快堆研究開始得更早。
 
徐銤介紹道，我國從上世紀60年代中期就開始研究快堆技術。但一直停留在科研層面，沒有實質性工程工作。另外由于投入不足，缺乏大設備、大臺架，我國的基礎科研工作也不如國外規模大、程度深。
 
“因此我們在發展實驗快堆時就必須吸收國外的技術成果?！毙煦澱f。
 
1993年，我國決定與俄羅斯進行技術設計的合作，采用俄羅斯快堆設備和系統技術方案可以減少國內的科研費用和驗證時間。不過，身為CEFR總工程師的徐銤要求大家在合作中進行平行設計，組織中方人員在消化俄方技術設計的基礎上，獨立完成了中國實驗快堆初步設計，并于1997年審查通過。2004年，中方又獨立完成了施工設計。
 
徐銤說：“我們很感謝俄羅斯專家的指導，學習到很多工程經驗，但不管怎么說這個堆還是我們自己設計建造的，屬于自主性的引進?！?br />  
實際上，通過與全國多家企業聯合攻關，實驗快堆設備國產化率達到70％。由于缺乏充足時間進行考驗，關鍵的一些安全級設備采取了引進的方式。
 
徐銤還堅持采用非能動余熱導出系統方案，使CEFR成為世界上首先唯一采用這一方法導出事故余熱的快堆，提高了中國實驗快堆的安全性。堆型的融化概率達到10-7，遠低于一般二代技術的10-4和一般四代技術要求的10-6。
 
趙志祥還介紹，通過項目實施，新編標準及技術標準150多個，申報專利165項，獲得專利授權73項，預計最終將獲得專利150多項，成果200多項。
 
按計劃，CEFR將在2011年上半年完成40%并網。
 
“我們是老牛拉破車，一直走得很慢，但一直在走。突然，進入新世紀，國際環境有要求，國家也有了經濟實力，所以我們就猛干了?！毙煦澬χf。
 
期待重大專項
 
中國核工業集團公司副總經理楊長利在接受《科學時報》記者采訪時指出，我國快堆發展擬采取三步走的發展戰略，即實驗快堆——示范快堆——大型商用快堆。未來，中核集團將加快推進中國示范快堆（CDFR）的建造，并以此為契機，推動我國鈾钚混合燃料制造技術等配套技術的發展，逐步建立我國先進核能體系。
 
徐銤表示，雖然有了CEFR的經驗，但從實驗堆發展到示范堆還需要加強設備和系統可靠性，需要增加投入驗證設備能否穩定運行達到商業化程度。因此，快堆工程部申請了“十二五”重大專項以繼續快堆研究。而同時，CDFR采取一方面引進俄羅斯技術，一方面自主設計、自主建造的技術模式。
 
CDFR選址福建省三明市，計劃為兩座800MW示范堆，預計2020年建成，2030年實現大規模應用。
 
由于是與國外合作，CDFR的價格成本目前還不能確定。但是從國外那些擁有商用堆能力的國家的研究來看，上世紀70年代，“超鳳凰”商用驗證快堆每千瓦的建造價格是壓水堆的2.5倍，后來有其他堆達到1.5倍，但是2000年以后設計的堆的造價就和壓水堆差不多了。如在俄羅斯國內，快堆造價是壓水堆的1.1~1.15倍。
 
“當然這不一定是賣給我們的價格。所以我們還是要自己做。”徐銤說，“如果重大專項能夠批下來，我們就有了固定經費，能夠長期作這個研究了。到時候我們就能把技術力量再提升一步，做到自主的工業規模的快中子堆。按照我的建議，2028年就要建成自主的大型高增殖快中子堆，2030年就能推廣了?！?br />  
不過徐銤同時指出，如果要完成CDFR等任務，3年之內我國的人才儲備需要增長到目前的3倍。
 
目前，原子能院的快堆工程部有370人，加上材料、燃料循環等方面的科研人員，總共在原子能院有約500人的快堆研究隊伍。按照徐銤的預計，3年之內，快堆科研、工程、運行三方總共需達到1500人。
 
對于這么多的技術人才從何而來，徐銤也有一套自己的想法：“從大學一年級開始收學生可能來不及了，現在大學生畢業找工作不是很容易，我建議把沒有找到工作的優秀的工科大學生招進核工程學院，由我們出經費培訓兩年，學成以后從事快堆相關工作。我了解到，法國就沒有核工程的專業，都是用這種方式培訓的。將來核電大有發展前途，大學畢業生肯定愿意來。這樣我們中國的人才就不會缺乏?！?br />  
保證長期供應安全
 
徐銤指出，鈾-235的中子特性適合供給壓水堆用，快堆主要需要钚和鈾-238，而壓水堆的堆后料里面含大量钚和鈾-238，正好可以供給快堆使用，實現完整的燃料循環。因此，快堆和壓水堆是理想的組合。如果兩種堆型匹配發展，并封閉核燃料循環可將鈾資源的利用率從單純發展壓水堆的1％左右提高到60％～70％。
 
徐銤表示，今后我國核電發展的具體技術路線并不是固定的，還要根據將來各種堆型的發展、經濟性、技術自主程度等各方面綜合考慮，但他強調：“快堆和壓水堆將來肯定要一起發展！”
 
據悉，目前我國年處理100噸的核廢料中試廠和0.5噸的快堆燃料廠都開始了熱調試。將來還要建1000噸左右規模的核處理廠和兩座40~50噸/年的燃料廠。
 
根據徐銤等人的估算，只要燃料和后處理跟上，以現在壓水堆的建設速度來看，到2050年從壓水堆供應的钚完全可以實現快堆200GW的發電容量。
 
他向記者詳細介紹道，中國工程院曾經預測過到2050年我國的電力生產將達到1650GW，以5%的年增長率計算，而快堆以2050年200GW、燃料年增殖11.8%計算，2090年兩者就能持平，“也就意味著快堆的電能把全國所有的電都包了”。
 
著名物理學家費米在上世紀40年代曾經說過：“首先發展快堆的國家將在核能事業中得到競爭的利益?！毙煦潓Υ撕苷J同：“我對快堆的前景很有信心。因為高增殖率是一個物理問題，是有理論支撐的。而且現在國外已經實踐到了這一步，我們也正在進行有益的實踐?！?br />  
根據徐銤的預測，到2090年，我國電力需求大約是7000GW，如果全由壓水堆提供則需要7000萬噸天然鈾，但現在國外較便宜的天然鈾500萬噸的儲量遠遠不夠。而理論上計算，500萬噸的天然鈾如果全部供給快堆則能夠提供3萬GW的能量。
 
“這就是發展高增殖快堆的意義，能夠保障國家以后燃料安全供應和電能生產的可持續性?！毙煦澱f。