引言

　　2011年1月3日及以后的幾天里，國內各大媒體以很大的篇幅報道了我國乏燃料后處理中試廠熱調試成功的新聞，并將此解讀為“中國核技術大突破，鈾利用率猛增60倍，中國鈾資源夠用3000年”。

　　使這一新聞在國內外引起了強烈反響，海內外出現了各種各樣的評論。

　　為此，有必要就后處理、快堆及整個核燃料循環情況做一個介紹和說明。

　　一、經過核工業戰線的艱苦努力，我國在后處理和快堆方面取得了重大技術進步

　　經過20多年來的不懈努力，我國自主設計和建設的動力堆乏燃料后處理中試廠經歷了許多曲折與磨難（包括一些非技術因素），我國核科技人員克服了一個又一個困難，終于取得了今天熱調試的成功，這確實是一次重要的技術突破，標志著我國已初步掌握了動力堆（熱堆）乏燃料后處理技術。無疑這極大地鼓舞了國內后處理技術研發隊伍的士氣，參與中試工程的幾個單位的全體同志所取得的這一重要技術進步值得慶賀，他們奮發圖強、艱苦奮斗的創業精神值得弘揚。

　　但是，在充分肯定我們取得了重要進展的同時，必須清醒地認識到，熱試成功之后，我國在后處理方面依舊面臨著一系列任務：（1）中試廠的運行及取得經驗數據；（2）設計、建造熱堆乏燃料商用后處理廠；（3）研發并設計、建造快堆乏燃料后處理廠。還必須指出，后處理僅是核燃料閉式循環工業體系的一個環節。盡管后面還有很多工作要做，但中試廠熱試成功確是我國動力堆乏燃料后處理從無到有、非常重要的一個突破。

　　中國實驗快堆是國家863計劃重大項目，并于2006年列入了國家中長期發展規劃。中國實驗快堆于2010年7月實現首次臨界，這是我國核科技工作者經過20多年的努力取得的又一個重大技術突破，是我國快堆技術發展進程中的一個重大進展。我國是繼美、俄、法、英、日本、印度、德國等7個國家后第8個建成快堆的國家。在國內外引起重大反響，入選由557名院士評選的2010年十大科技進展，入選2010年度國防科技工業十大新聞。

　　中國實驗快堆建成臨界，實現了當初設定的“建立裝置、掌握技術、培養人才、開展實驗”的目標，為下一步快堆技術開發、快堆實用化推廣以及閉式燃料循環體系建立打下了堅實的基礎，目前中國原子能科學研究院正在國家科技部、國防科工局、國家能源局以及中核集團的領導下開展進一步研發工作。

　　但是，這僅僅是我國快堆發展的第一步，從技術研發來講，快堆技術的發展也是分階段進行的。首先是基礎研究，然后是實驗堆、原型堆、示范堆、商用堆，逐步從科研到工程再到商用推廣。從世界范圍來看，現有技術已走到示范堆階段。對于后發國家來說，可以在自身積累和借鑒國際經驗的基礎上，實現跨越式發展。

　　所以，對于各種不同的聲音，我們首先必須充分肯定后處理和快堆技術已取得的重要突破，贊揚我國廣大核科技人員無私奉獻的精神；其次，在對后處理技術突破的宣傳上有些細節欠嚴謹，從而引起了大家的一些誤解，對此應予以糾正。但在糾正時，不應走極端，甚至全盤否定我們多年的研究成果，否定我國經過多年科學論證確定的國家核能發展戰略。

　　二、只有建立快堆核燃料循環體系，才能充分利用鈾資源、確保我國核能可持續發展

　　如前所述，后處理僅是核燃料閉式循環中的一個環節。

　　實現核裂變能可持續發展的兩大先決條件是鈾資源的充分利用和核廢物的最少化。地球上已探明的常規鈾資源（一般指品位高于0.1％的鈾礦）儲量不到500萬噸。按全世界正在運行的430余座核電站目前的燃料使用水平（６—７萬噸天然鈾／年），如果采用核燃料一次通過的循環方式，地球上的鈾儲量僅可供使用70年左右，其鈾資源的利用率不到１％。核燃料一次通過循環方式的另一個問題是，將約占4%的乏燃料中的廢物（裂變產物和次錒系元素）與占96%的有用資源（鈾、钚等）一起直接進行地質處置，除了浪費資源，還將大大增加需要地質處置廢物體積。即使按照全世界目前的核電站乏燃料卸出量（約1萬噸/年）估算，“一次通過”循環方式需要全世界每6—7年就建造一座規模相當于美國尤卡山庫（設計庫容7萬噸）的地質處置庫。只要全世界核電裝機容量增加1倍，則就需每3—4年左右建設一座地質處置庫，這顯然是難以承受的負擔。而且，乏燃料中包含了所有放射性核素發熱源，單位體積廢物所需的處置空間大。由于乏燃料中包含了所有的放射性核素，其長期放射性毒性很高，要在處置過程中衰變到天然鈾礦的放射性水平，將需要10萬年以上，如此漫長的時間尺度帶來諸多不可預見的不確定因素。所以，“一次通過”方式對環境安全的長期威脅極大。

　　只有通過核燃料的閉式循環，才能提高鈾資源的利用率，減少高放廢物體積。這其中快堆和后處理兩個環節最為關鍵?？於芽梢岳闷渲凶幽茏V比較硬的特點，將鈾238轉換成钚239，同時將長壽命次量錒系元素進行嬗變。后處理可以將乏燃料中的鈾、钚、次量錒系元素和裂變產物分開，從而加以分別利用和處置。目前，國際上主要核能國家（如法、英、俄、日、印、中）均選擇核燃料閉式循環的技術路線。熱堆核電站乏燃料經后處理提取的鈾和钚，如果返回熱堆中循環使用，則鈾資源的利用率僅能比原有利用率有少許提高，核廢物的體積和毒性分別降低約4倍；如果在快堆中多次循環使用，則鈾資源利用率總體可提高至60%，核廢物的體積和毒性可降低1—2個數量級。這意味著，采用快堆技術及其相應的先進核燃料閉式循環，可以使地球上低開采成本的鈾資源利用幾千年，并有利于實現廢物最少化和廢物安全地質處置。由此可見，熱堆閉式循環還不足以實現核裂變能可持續發展，只有通過快堆及其燃料閉式循環（或快堆核能系統）才能實現核裂變能可持續發展。因此，我國核裂變能走壓水堆-快堆的發展戰略和選擇核燃料閉式循環的技術路線是完全正確的。

　　快堆核燃料閉式循環（或核燃料循環后段）的起點是熱堆乏燃料后處理，分離出的钚制成快堆燃料（MOX燃料或金屬燃料），供快堆燃燒并增殖燃料，快堆乏燃料再進行后處理/再循環，如圖所示?！　　　?/p>

　快堆核燃料閉式循環示意圖

　　由此可見，“鈾資源使用3000年”是全世界核能界為之奮斗的長遠目標，實現這一目標可能需要多年的不懈努力。據初步計算，欲使鈾資源利用率提高60倍，快堆閉式循環（快堆燃料制造-快堆運行-快堆乏燃料后處理）的次數為12—18次。但快堆燃料循環的前幾次效果更好，例如，經過頭3—4次循環，鈾資源利用率即可提高20倍。

　　目前，快堆核燃料閉式循環在世界上尚未實現商業化，但各主要核能國家均宣布了快堆核能系統商用化的時間表，分別為：印度，2020年；俄羅斯，2020年—2025年；法國，2040年；日本，2050年。

　　我國人口眾多，能源需求和消費的快速增長對資源和環境形成了巨大的壓力。我國必須根據自己國情加快推進我國快堆商用化步驟。根據中核集團的研究，我國應該在2030年前實現快堆商用化，以滿足我國核能可持續、大規模發展的需要。

　　由此可以看出，核能是清潔能源，但要充分利用鈾資源、極大地減少廢物量、實現核能的可持續發展，必須建立核燃料循環體系，特別是快堆核燃料循環體系?！　?/p>

　　隨著人口的增長和國民經濟的發展，能源愈來愈成為世界各國一個必須面對的重要問題。尋找清潔、安全、可持續的能源是全人類的共同心愿。在2010年哥本哈根會議上，溫家寶總理也代表中國政府鄭重承諾到2020年，單位GDP的二氧化碳排放量要減低40%—45%。核能由于其運行過程中幾乎不排放二氧化碳，被賦予減排的厚望。世界各有核國家都制定了核能發展規劃。由于快堆能夠極大地提高鈾資源利用率，因此建設快堆核燃料循環體系對于確保核能可持續發展，從而保證能源安全意義重大。正因為如此，國際上推薦的第四代先進核能系統中把快堆作為主力堆型來發展，美、俄、法、印、日等國均制定了明確的快堆核燃料循環系統發展計劃。

　　因此我國必須有步驟、扎實推進我國快堆核燃料循環體系的建設。

　　目前國際上快堆燃料循環系統的研究開發雖未達到商用水平，但已積累了不少經驗。各主要核國家均掌握了熱堆乏燃料水法后處理技術，法國等掌握了先進的MOX燃料制造技術，美國掌握了快堆金屬燃料制造技術，美國和俄羅斯在快堆乏燃料干法后處理方面處于領先地位。值得注意的是，印度快堆核能系統領先于我：印度的實驗快堆于1985年臨界，中國實驗快堆于2010年臨界；印度于2004年開始建造的50萬千瓦電功率原型快堆將于2012年建成，我國擬自主設計的示范快堆項目尚未立項；印度已擁有3座小型熱堆乏燃料后處理廠，我國的第一座大型熱堆乏燃料后處理廠尚在擬議之中；印度于2005年在世界上率先完成了快堆乏燃料的水法后處理熱實驗，我國快堆乏燃料后處理技術研究剛剛起步；印度具備了快堆MOX燃料制造能力，并可為即將建成的原型快堆提供燃料，我國尚未掌握快堆MOX燃料制造技術；印度自主建成了3座高放廢液玻璃固化廠，我國尚不具備玻璃固化建廠能力，被迫從德國進口。

　　我國在核能領域關鍵技術落后于世界先進水平的嚴酷現實表明，要想使我國從“核能大國”轉變成“核能強國”，我們必須按照中央領導所作的一系列重要批示精神，急起直追往前趕，腳踏實地地攻克先進核能系統中每個環節的技術難關。

　　我國在快堆核能系統的研究開發方面，首先應制定快堆核能系統研究發展戰略，確定總體目標和分階段實施目標?？於蜒h技術的研究開發是一項投資巨大、耗時較長的極為復雜的系統工程，我國的快堆核能系統技術不應像以往那樣與核燃料循環脫鉤而孤立地發展，應借鑒日、印等國的經驗，做好快堆核能系統的頂層設計，將快堆、乏燃料后處理、MOX燃料制備等技術進行一體化系統策劃，在國家統一規劃、總體布局之下，使我國快堆核能系統的各個環節得以同步協調發展。爭取用最短的時間實現各個環節的商用化技術突破，逐步形成我國快堆核能產業，從而解決我國核裂變能可持續發展的后顧之憂。

　　今后5—10年內我國核燃料循環后段工業體系的關鍵任務，是以中國實驗快堆、后處理中試廠和MOX燃料實驗生產線為實驗平臺，盡快將后處理中試廠產出的钚制成MOX燃料，為實驗快堆提供燃料，初步打通閉式燃料循環之路。與此同時，應抓緊商用示范快堆重大專項、后處理大廠、MOX燃料制造廠的立項與實施進程，為我國快堆核能系統的產業發展邁出堅實一步。（中國原子能科學研究院　顧忠茂）