專訪中國核工業集團公司實驗快堆核電站技術首席專家徐銤

通過實驗快堆項目的實施，中國已經形成了基本配套的快堆工程技術體系。這為下一步建設自主知識產權的大型快堆商用電站打下很好的基礎

“首先發展快中子堆的國家將在核能事業中得到競爭的利益”，20世紀40年代，美國著名物理學家費米的這樣一句論述使得中國核工業集團公司實驗快堆核電站技術首席專家徐銤開始了與快堆結緣的45年。

“1公斤鈾-235裂變產生的能量相當于2700噸煤燃燒釋放的能量，從完整生產鏈能耗角度來看，核電的二氧化碳排放是最低的，太陽能、風能等新能源都要比它高得多”，談到未來大規模的能源解決途徑，徐銤認為核能雖不能說是唯一的出路，也可算是最好的選擇之一。而在實現核能的諸多路徑中，他始終對快堆情有獨鐘。在接受《中國投資》雜志專訪時，已經74歲的徐談起快堆時的興奮之情溢于言表：“快堆可以使可裂變的燃料越燒越多，也就是所產多于所耗，這在常規能源中是不可能的”。

隨著中國首座自主研發的實驗快堆成功并網發電，徐銤對于中國快堆未來的發展充滿了信心：“發展快堆，不僅對于實現我國核能可持續大規模發展具有重大的戰略意義，而且對于我國步入先進能源技術領域也具有十分重要的意義”。

“以我為主”的自主性創新

《中國投資》：在中國首座實驗快堆中，自主創新占到怎樣的比例？

徐：中國實驗快堆是我國建造的第一座快中子反應堆，在發展之初就確定了“以我為主”的方針。但作為國家中長期科技發展規劃前沿技術重點目標和“863”計劃重大項目，它的建設是一個艱難的自主創新過程。

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3家共同出資，總經費25.03億元。

事實上，我國快堆的研究工作則開始得更早。早在1965年，中國原子能院前身的一部分——194所就向國家提出“中國也要發展快堆技術”的建議。但由于種種原因，研究一直停留在科研層面，沒有進入實質性工程工作。并且投入不足，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。

1993年，我們完成了中國實驗快堆的概念設計，感覺快堆工程經驗不夠，便決定向俄羅斯快堆單位進行技術咨詢，部分采用俄羅斯快堆設備和系統技術方案以減少國內的科研費用和驗證時間。此后，俄羅斯專家為我們做出了22個子系統的技術設計，在這期間我們采取了平行設計的方式，通過驗算、驗收，學習了俄方相關系統的設計經驗，參考后，實現了設計自主性。

此后全廠218個系統的初步設計均由我們自己完成，并于1997年審查通過。2004年，我們又獨立完成了全部施工設計。這是一個真正的“以我為主”、自主研發的過程，當然其中也是盡可能在合理的代價范圍之內借助國際經驗。

因此，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，是一個完全自主研發的產物。

由于缺乏充足時間進行考驗，我們在一些關鍵的安全級設備上采取了引進的方式。根據目前統計，實驗快堆設備和材料的國產化率已經超過70%，其中包括非常核心的堆本體、核級鈉、非燃料堆芯組件等。如果考慮到項目從預研到建安、調試、運行的全過程，實驗快堆的國產化率更高。對于已開始概念設計的1000兆瓦示范快堆，快堆工程部還將努力提高國產化率。

通過項目實施，我們新編標準及技術標準150多個，申報專利162項，獲得專利授權89項，預計最終將獲得成果200多項。

作為第一座快堆，要達到如此高的國產化率，所面臨的技術難度和經費難度很大。但由于實驗快堆是自主研發，自主設計，我們自己掌握核心技術，使設備的投資控制在最佳水平。

高國產化率的另外一個收獲是：通過實驗快堆項目的實施，我們已經在國內形成了基本配套的快堆工程技術體系。這為下一步建設自主知識產權的大型快堆電站打下很好的基礎。

《中國投資》：那么高國產化率是否會影響實驗快堆的安全性？

徐：安全一直是核電發展的第一要求。在實驗快堆的方案選擇之初，“安全”要求就被放在了首要位置。反應堆的設計首先強調了固有安全性，所有反應堆反饋都設計成負反饋，保證了在一般異常情況下反應堆自行穩定。

實驗快堆設計了非能動事故余熱導出系統，確保在任何工況下反應堆內的余熱導出。非能動余熱導出系統方案，使中國實驗快堆成為世界上唯一采用這一非能動方法導出事故余熱的快堆，提高了中國實驗快堆的安全性。堆芯的融化概率達到小于1×10-6／堆.年。

另外，實驗快堆設計上還采用一回路采用池式設計，可以有效緩解事故后果。采用雙層堆容器、雙層管、備用系統等安全措施也被廣泛應用。

安全分析結果表明，即使在所能想象的最嚴重的事故情況下，實驗快堆廠外人員和環境也不受影響。有以上這兩條，中國實驗快堆的安全性基本上達到了第四代先進核能系統的安全技術目標。

核能“三步走”邁出第二步

《中國投資》：我國核能發展一直延續“熱堆、快堆、可控聚變堆”三步走戰略，請您談一談快堆在我國核能中長期發展戰略中的地位以及未來將發揮的作用？

徐：隨著中國經濟的持續快速發展，我國能源需求也將保持增長態勢。如何為社會經濟發展提供穩定有力的能源保障是我們當前面臨的嚴峻問題。從我國當前能源形勢來看，石油、天然氣資源日益消耗，短缺情況愈發嚴重，在充分考慮當前國際減排大環境后，清潔能源已經成為下一步發展的首選。

在可供大規模使用的清潔能源中，水電經過多年發展，在我國進一步開發的空間不大。在未來的幾十年內，核電已經成為最有可能大規模替代煤炭的最好選擇之一。

但是，核電的大規模發展也要考慮資源問題，就是鈾資源的供應。目前壓水堆對鈾資源的利用率較低，只有1%左右，而快堆可以將利用率提高到60%-70％。

核燃料穩定供應的問題不能在核電站建起來之后再考慮，國外的鈾資源當然可以利用，但是作為一個大國，我們不可能把能源安全寄希望在外國資源上。

此外，隨著核電的大規模發展，核電站卸出的乏燃料將逐漸增多。一座百萬千瓦級核電站每年要卸出大概30噸的乏燃料，里面含有很多壽命長達幾百萬年的放射性核素。減少并處置好這些乏燃料對于在保護環境的前提下實現核能的科學發展具有更加重要的意義。

由此可見，鈾資源長期穩定的供應和減少乏燃料是我國核電大規模發展的兩大關鍵。

而快堆則能夠同時解決這兩個問題。中國核電發展想要克服鈾資源的制約因素，關鍵就在于快堆以及相應的核燃料循環體系的建立。

說得通俗一點，壓水堆核電站所卸出的乏燃料主要成分為鈾-238，不易發生裂變。經過后處理將其中的钚-239、鈾-238提出來制成新的燃料，再放入快堆中燃燒，钚-239不斷消耗鈾-238會嬗變為钚-239，等于又生成了新的核燃料，而且钚-239將所產多于所耗真正體現了增殖堆的含義。

同時，通過實施分離嬗變戰略，快堆還可以嬗變壓水堆核電站所產生的長壽命放射性廢物，從而大量降低核廢料的體積和毒性，實現放射性廢物的最小化。

當然，光有快堆是不行的，還需要后處理技術和钚鈾燃料元件制造技術。這樣以快堆為龍頭，以核燃料增殖和嬗變為目的的閉式核燃料循環體系才能建立起來，才能實現提高鈾資源利用率和保護環境的目的。

《中國投資》：1999年法國的“超鳳凰”快堆結束運營時，曾在國內掀起軒然大波，請問您如何看待當前國際快堆發展形勢？

徐：上世紀90年代后，歐美等前期發展快堆的國家，因為經濟發展趨緩，人口幾乎不增長，經濟基礎雄厚，有條件進口優質常規能源等因素，核能發展放緩，對于商用快堆的需求并不迫切，因此相關研究工作也出現了停滯。

但我們可以發現，其他經濟仍處快速發展階段，同時又面臨大量能源缺口的國家，諸如日本、印度、韓國和旨在占領快堆國際市場的俄羅斯，都在積極發展快堆特別是商用快堆。

這其中比較突出的就是俄羅斯，它作為除美國外最早發展快堆的國家，目前仍有3座快堆運行；60萬千瓦電功率的原型快堆電站運行了30年，已經達到了商用堆的運行水平，其電價比當地煤電更為便宜。

而隨著世界上建成的熱堆運營產生的乏燃料日漸增多，更多的國家希望通過研究快堆對長壽命放射性廢料進行處理，使核能變成更加清潔的能源。進入21世紀，美歐核能復蘇，選出6種先進的第四代核電堆型，這其中3種是快堆，包括我國正在發展的鈉冷快堆。因此，我國快堆建設曲折雖多，但反復的論證和探索也幫助我們堅定地選擇了一條成熟的快堆之路。