泥南轩 奉上中国核技术突破真相调查2011年1月3日，中国高调宣布核燃料的后处理技术取得重大突破中核集团四四厂的乏燃料后处理中试厂热调试成功，从乏燃料(核反应堆中使用过的核燃料)中成功分离出铀、钚等产品，可供核电站循环使用。国内媒体快速跟进，而且不乏溢美之辞。“铀利用率提升60倍”、“中国铀资源够用3000年”等说法。在互联网上引来片叫好声。甚至还有人将这项技术突破与稍后J-20的成功试飞联系起来，上升到政治高度.解读为官方有意释放谈判筹码，为胡主席访美壮行。该消息还引起股市行情的大幅波动.中核集团属下的两支股票.中核科技涨停，而从事海外铀资源开发的中核国际急跌12.7%。不过，国际铀市场的信心未受影响。1月4日，铀在纽约的交易价为每磅63.5美元左右，不但没有下跌，还比2010年底高出l美元。而过去两年，国际铀价上涨了约20%。“媒体有些报道太夸张了解读过度。”中国原子能科学研究院顾忠茂研究员接受凤凰周刊记者采访时强调，热调试的成功是中国科技人员20余年艰辛努力所取得的突破性进展，极大地鼓舞了士气，可喜可贺，但与其他主要核能国家相比，中国的民用核燃料循环技术仍落后一大截，需要奋起直追。调试过程非常顺利中核集团四四中试厂于1990年3月由国家计委立项建设。原子能研究院是参与该项目的三个合作方之一，负责提供工艺流程和基础数据;核工业第二研究设计院(现改制为中国核电工程有限公司)负责工程设计、设备研制;四四厂负责项目管理和工程运行。乏燃料的后处理，从元件的剪切、分离、提纯到最后拿出台格产品，每步都是难题。这次热调试，全过程都非常顺利，中国科学家经过20年反复实验，终于突破了全套技术体系。而在这20年里，后处理技术在许多国家都取得突破，特别是印度这个核技术的后发国家，后来居上，走到了中国前面。而美国早在上世纪70年代末，就建成了全球第一座乏燃料后处理厂，处理能力1500吨/年。“与这些核大国相比，我们没有多少可以吹的，必须保持冷静清醒。”顾忠茂说，中国的后处理技术与能力明显落后于国际水平，当前任务是奋起直追。相比之下，媒体报道显然过于乐观。看到“铀利用率提升60倍”、“铀资源够用3000年”这类报道受到网民热捧，顾茂忠在“凤凰网”跟帖评论：“中试工程热调试的成功值得庆贺!但媒体报道的标题铀利用率提升60倍太夸张了，容易引起误导。业内人士都很清楚，目前世界各国的核能技术可能还需要研究发展几十年，才能实现这个宏伟目标。”“这些报道给人一种错觉，好像中国现在的铀利用率就已经提升60倍了。”顾对本刊记者表示，60倍只是种理论计算，要变成现实，中国还有很长的路要走。中试厂在调试成功后，将继续为商业运行探路。接下来的工作是完成50吨乏燃料的处理任务。顾忠茂估计，仅这一项，就可能需要一至三年时间。完成这项规定任务后，中试厂将做相应配套，形成一定的生产能力，继续验证新的工艺参数。到那时，这条中间试验才算完成其历史使命。中国的乏燃料后处理技术在此基础上，才有望转化为生产力，实现商业价值。而这个过程，顾忠茂估计至少需要10年。“路打通了”后处理技术具有典型的军民两用性质(分离出的钚既能用于核电站，又能用于制造核弹，8公斤钚即能造一枚核弹)，与铀浓缩技术、重水生产技术并列，是国际上防核扩散的三大敏感技术。因此，乏燃料的后处理不仅是一个技术与经济问题，也直被视为一个政治问题。在核燃料使用上，有核国家根据其国情和政策需要，存在多种技术选择。美国因其政策重点一向致力于防扩散，因此在核燃料的使用上不主张进行后处理，长期奉行“一次通过”的技术路线。也就是，核燃料在核反应堆中使用一次后，即经过充分冷却和严密包装，进行深地质处置，这种技术选择也叫“开路”路线(与闭合的循环利用路线相对)。与美国一起选择开路路线的国家还有加拿大、瑞典、芬兰、西班牙，他们现在对乏燃料进行暂时封存，若干年以后根据技术进展再作决策进行处理。现在，美国国内积累的乏燃料已经达到6万吨之多，虽然上世纪70年代末就建成了一座年处理能力1500吨的后处理厂，但为了防扩散的需要，直没有投运。更多国家选择了“闭合循环”的技术路线。法国、英国、俄罗斯、日本、印度等国都采用这条路线，工艺技术已经成熟，都有了一定的生产能力，而且实现了热堆循环。法国是这一技术路线的领跑者，已经建成两座1600吨的乏燃料后处理厂，运行良好，在热堆中实现了核燃料的循环使用。英国的后处理能力也不弱，拥有两座后处理厂，规模分别为1200吨和1500吨，都在运行中。俄罗斯现有一座400吨的后处理厂，明年拟建一座100-300吨示范厂;日本依靠法国技术，建有100吨和800吨后处理厂各一座;印度也有三座后处理厂，尽管规模较小(座50吨、两座100吨)，但具备了后处理能力，不但能处理热堆乏燃料，还掌握了快堆乏燃料的水法后处理技术。对比之下，中国快堆乏燃料后处理研究仅仅刚起步。核燃料“闭合循环”又有两种选择，除了在普通热堆中循环使用外，还可以将后处理分离出来的铀和钚，制成混合氧化物燃料，用到快中子增殖反应堆中，这样可以大大提高核燃料的利用率。这两种处理分别被称为“热堆循环”和“快堆循环”。理论上，经过“快堆增殖-后处理-快堆燃料制造”多次循环，利用率可以提高60倍。在美国推行“一次通过”的开路路线30年后，小布什政府于2006年提出“全球核能伙伴计划(GNEP)”，作为美国核能发展的长远战略。该计划致力于在合作伙伴中发展推广后处理技术和快堆技术，力图恢复其核能大国地位。尽管这项计划因为没有得到国会拨款，至今没有启动，但美国技术路线的转向，标志着“闭合循环”的技术路线已经成为国际主流。核能专家预测，2040年前后，“快堆增殖-后处理-快堆燃料制造”循环技术有可能进入商业应用阶段。中国政府很早就确定了“快堆闭合循环”的技术路线。但是，作为这条技术路线的关键一环，中国的乏燃料后处理技术至今仍在中试阶段，尚未形成工业能力，与核大国的国际地位极不相称。“作为一个核大国和核能规模很大的国家，中国不应该也不可能依赖国外，必须自主建立一套独立、完整和先进的核燃料闭式循环工业体系。”顾忠茂说，后处理是这套循环工业体系中技术难度最大的一个环节，这一关不突破，中国的核燃料循环工业体系就不能闭合。目前，美国的GNEP计划尽管在国内受挫，但仍在海外推行全球核能伙伴计划，寻找合作伙伴，以期在各国发展民用核能的同时，降低核扩散风险。“从民用核能的国际发展趋势看，今后很可能形成少数几个国际核燃料循环中心。”顾忠茂说，从这个意义上说，中国也必须奋起直追，尽快建成核燃料循环工业体系，提升在国际合作与竞争中的话语权，否则，就有被边缘化的危险。这次热调试成功，让中国一大批科研人员长吁了一口气。“路打通了。”顾忠茂说，中国终于可以按照自己的既定线路，开启商业化道路了。专家建言：2025年建成商用后处理厂早在三年前，专家就曾建言启动商用后处理厂建设项目，争取在2025年建成一座年生产能力800吨的商用后处理厂。中国内地现在运营中的核电机组共有13台，装机容量共约1000万千瓦。国家能源局已核准开工的机组共34台，总装机容量3692万千瓦，2020年前都能建成投运。此外.还有近20台机组获准开展前期工作。根据国家能源局到2020年核电装机4060Gw的发展目标，预计到那时，中国乏燃料累积存量将达到7500-10000吨，2030年达到200002500()吨。这意味着，2020年后，中国核电的批量发展开始对分离钚有较大需求。作为产能配套，中国乏燃料的后处理能力届时必须跟上。另外，根据中国核能产业的“热堆、快堆、聚变堆三步走”发展战略。2020年左右拟建成80万千瓦的示范快堆，2030年前后建成首期商用快堆，2035年实现批量化建设。如果乏燃后处理厂不能在2025年建成投运，为快堆提供钚装料，快堆计划将成无米之炊。记者从有关方面获悉，商用后处理厂的前期工作，可能已经提上日程。专家建言，为与快堆发展相协调，中国首较座后处理厂的设计生产能力定于800吨/年比较合适。这样，每年可分离出8吨钚，基本上可以满足快堆电站的前期需要.同时还有部分钚可以在热堆中循环利用。国际上，一个具备商用价值的乏燃料后处理厂，从立项到建成，周期通常为15-20年。业内有人乐观估计，中国如果从现在开始着手有关工怍，到后处理厂建成投产，可能要不了这么长时间。商业运作离不开政府主导建设商用后处理厂，除了要解决工艺流程、设备选型、自动控制等技术问题，科研设计人员还需要考虑其经济效益和商业前景，做出合理评估。美国之所以选择开路路线，并且启动GNEP时受挫，一个重要原因，就是考虑到乏燃料后处理的高昂成本。业内人士都清楚，以现在的国际铀价，从天然铀矿石开始，经过分离、浓缩、提纯得到核燃料，远比乏燃料后处理循环再利用的核燃料更具市场竞争力。但是，如果从核燃料的整个循环链条进行综合评估，乏燃料后处理的社会和环保效益非常可观。相应地，如果考虑到对核废料进行最终处置的高昂费用，并以此来评估乏燃料后处理的经济效益，同样应该是划算的。迄今为止，对核废料的最终处置，国际上还没有公认的有效方法，因此也没有计算最终处置费用的公认标准。以美国为例，他们在内华达尤卡山建造了永久的核废料储藏库，但是并没有启用。其国内累积的天量核废料仍分散暂存在水池中。如果经过后处理，这些核废料的体积可以缩减到原来的四分之一，将大大降低最终处置的费用。综合评估，核燃料的循环利用比一次通过更为合理，然而这并不意味着后处理厂就一定能赢利，靠市场维持自身运转。在很大程度上，中国后处理厂的商业前景取决于快堆的技术发展和建设规模。去年7月，中国80兆瓦的实验快堆进入临界。顾忠茂预计，如果发展顺利，中国的快堆核能系统有可能在30年后进入商业应用，50年后取代热堆成为核能的主力，后处理厂的商用前影应该是不错的。但是，从各国后处理工厂的运行情况来看，现在都离不开政府扶持。以做得最好的法国为例，其商用处理厂虽然多年来运行良好，但仍需政府补贴，还不能完全市场化。“民用核能产业正在逐步市场化.但作为战略产业的乏燃料后处理始终置于国家控制之下，各国无一例外。”忠茂说，后处理不仅是一种商业行为，还是一种国家行为，要坚持政府主导。言外之意，中国乏燃料后处理技术的商业化，还需要国家意志大力推动和政府之手强力运作。