核电前沿技术迷局 第一代到第四代问题不断变化

　　1942年12月2日，美国芝加哥大学足球场西看台下的一个室内网球场里，费米领导他的团队成功完成了第一座原子核反应堆的首次自持链式反应实验。此时的他，可能并没有想到，人类会由此出发，在探索利用核能技术提供日常能源的道路上走得那么远。

　　1954年，苏联建成电功率为5000千瓦的实验性核电站；1957年，美国建成电功率为9万千瓦的希平港原型核电站，开启了第一代核电站开发与建设的序幕。

　　经过几十年的发展，核电技术已由第一代走到第四代。不仅如此，围绕着核燃料的稳定供应、核废料的安全处置等问题，新的技术方向也在不断涌现。与此同时，核聚变发电也正在由梦想变为现实。在由林林总总、神秘难解的核电前沿技术构成的迷局中，风到底在往哪个方向吹呢？

　　从第一代到第四代：问题在不断变化

　　当《科学时报》记者在徐銤的办公室里见到他的时候，这位中国试验快堆工程指挥部的总工程师刚从日本回来。他此次赴日，是参加由日本主办的以快堆为主题的国际顾问会议，目前正在发展快堆的法国、印度、韩国等六个国家的代表悉数到场。快堆建设的火热程度由此可见一斑。

　　作为世界上第四代先进核能系统的首选堆型，快堆代表了第四代核电技术的发展方向。第四代核电技术包括6种堆型，分别是钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆、超临界水堆、熔盐堆和超高温堆，其中快堆就占了3种。由徐銤所在的中国原子能科学研究院自主研发的中国第一座快中子反应堆——中国实验快堆属于钠冷快堆，而钠冷快堆是所有堆型中的“种子选手”，已建过18座，其余的堆型尚停留在技术研发阶段。

　　从第一代到第四代，推动核电技术不断向前发展的动力主要源自哪里？徐銤告诉记者：“对核电技术来讲，安全是最重要的。”

　　我国从上世纪70年代发展第一代核电技术伊始，就十分注重安全性问题。鉴于原子弹爆炸所产生的巨大破坏力，人们担心核电站也潜在类似的威胁，对核能产生装置（如核电站）在运行过程中产生的各种放射性核素的辐射问题十分关注。因此，第一代核技术的首要目标就是解决安全问题，而这也贯穿了核电技术发展的始终。

　　上世纪七八十年代是核电工业的黄金年代，因石油涨价引发的能源危机促进了核电的发展。国际原子能机构（IAEA）提供的数据显示，世界新增核电站的速度在1985年达到顶峰。目前，世界上商业运行的400多座核电机组绝大部分是在这段时期建成的，称为第二代核电机组。徐銤认为，随着第二代核电技术的发展，除了安全性之外，人们也开始考虑经济性问题。这两个问题也是第三代核电技术致力解决的主要目标。

　　1986年切尔诺贝利事件让核工业进入了历史上最寒冷的冬天，新建核电站数量直线下降。因为旧核电站退役的缘故，1998年的核电总装机容量甚至出现了负增长。由于大部分现役核电站都是在上世纪七八十年代兴建的，而老式核电站的设计年龄大都不超过40年，核电站的退役高峰期即将来临。

　　进入21世纪后，核电行业又被注射了一针强心剂，那就是全球气候变化。作为一种当之无愧的清洁能源，对有减排压力的国家来说，建核电站又有了一个新的理由。自2004年开始，核电复兴的浪潮渐渐成形。全世界现有42座用于发电的核动力堆正在建设，预计2010年～2020年期间，全球将会建设更多的核电站。

　　徐銤认为，正是在核电大规模建设和核废料处理的双重压力下，催生了以快堆为代表的第四代核电技术的快速发展，而其主旨就是要解决核电的可持续发展问题。

　　可持续发展：快堆的“双管齐下”

　　据国际原子能机构最新统计数据显示，截至2010年5月，全世界共有438座反应堆在运行。这些反应堆绝大多数是由热中子引发裂变反应，因而又被称为热堆。热堆消耗的主要核燃料是铀235。自然界中铀235的蕴藏量仅占0.71%，其余绝大部分是铀238，占99.2%。

　　徐銤告诉记者，大力发展核能已成为我国能源中长期发展规划的战略重点。目前，我国现役的核电机组有11个，装机容量为9.1吉瓦，占全国发电总量的1.3%。按照国家发展改革委最新的核电发展规划，2020年我国在役核电机组将达到70座以上，装机容量达到70吉瓦，占总装机容量的5%以上。据估计，2030年核电比例将达到约10%；2050年将可能超过400吉瓦，比目前全世界核电装机容量的总和还要多。

　　“这将给核燃料供应带来极大挑战。”徐銤说，如果继续采用热堆技术，240吉瓦压水堆运行60年就需要240万吨天然铀，而全世界每公斤130美元以下的铀资源只有不足500万吨。