中国实验快堆已顺利临界并实现了并网发电,这是中国快堆事业发展中的里程碑。由于快堆技术的实用性很强,所以这一里程碑事件可以视为快堆产业化的起步。
谈到产业化,就不得不涉及快堆在核能发展中的定位问题。快堆有多种用途。其中最引人注目的是核燃料增殖。理论上可以把天然铀的利用率(与热堆相比)提高数十倍。这是快堆独具的特质,是快堆的灵魂,是快堆的价值所在,也是发展快堆的着眼点。从这个意义上说,把快堆归入核燃料行列中考虑远比归入核电行列考虑要合适得多。正因为快堆的这一特质,所以人们把它视为从裂变能利用进入聚变能利用的过渡,列为核能利用“大三步”战略安排(即:热堆――快堆――聚变堆)中的第二步。中国实验快堆之所以能够列为863计划中能源领域的重点项目也是基于这样的考虑。应该说,快堆的定位问题是明确的,是早在20多年前就解决了的。为什么现在又提出来讨论呢?因为国际形势的发展,有两个重大的因素影响了快堆发展的决策。
第一个因素是对天然铀的需求没有早先预期的那样迫切。
1986年,前苏联切尔诺贝利核事故后,全球的核电跌入低谷,相当长时间没缓过劲来。许多核电项目停顿了、取消了,有的国家甚至决定弃核,使得预期的天然铀需求量大大降低。靠库存和现存产能加上从核武器上拆卸下的高浓铀稀释使用,已经能够使供需平衡。整个世界经济的发展,对电力增长的需求也比预期的为低。天然铀供应面临的局面没有原先想象的那么紧迫,从而对利用快堆增殖核燃料的热情有所降低。
另一方面,快堆在技术上虽已日臻成熟,但毕竟数量少,经验不够丰富。与热堆相比,技术上的成熟性还有相当的差距。要实现工业上有意义的核燃料增殖还有相当多的技术难题需要解决,还需要大量的投入,包括资金、人力、时间。需求热情的下降影响了投入,延缓了快堆的发展。而撇开核燃料的增殖,只考虑发电,快堆的经济性又无法与热堆竞争。于是快堆遭到了冷遇。
第二个因素是对核扩散和核恐怖主义的担心。
实现核燃料增殖要处理大量的钚,钚可以直接用来制造核武器。大量发展快堆使这种严格受控于军方的敏感材料广泛进入民用领域,显然,其受控程度要远远弱于军方。稍有不慎便可能流失造成核扩散。倘若流入恐怖主义分子手中,便将面对核恐怖的现实威胁。出于这种担心,国际上对快堆采用了技术上的“阉割”措施,舍弃了增殖性能,从一个生产钚的工厂变成了销毁钚的设施。快堆运行中产生的钚在就地建造的核燃料循环配套设施的协助下回堆复用,“自产自销”,实现简单再生产。这就是所谓第四代核能系统中的快堆概念。这种快堆已经不是原来意义上的快堆了。打个比方,它只是“太监”,而不是“男人”。
在这两个因素的影响下,快堆发展的路非常难走。宛如在夹缝中求生存的一颗小草,不得已而避长就短,向发电的行列靠拢,向核废物嬗变领域进军,以求被人们接纳、承认。这种不得已而委曲求全的状态不知不觉中使快堆的发展或多或少地偏离了初衷,使得原本明确而清晰的定位问题似乎也有一点模糊起来。
中国的快堆产业化刚刚起步。产业化的路怎么走和定位问题紧密地联系在一起。把有点模糊的定位问题重新明确起来实在是当务之急。对高层决策部门和决策人士而言,此事尤显重要。
要重新明确定位问题,也要从两个问题入手:
第一个问题,天然铀的利用问题。
许多关心核电发展的人士总会提问,天然铀资源能够保证核电需求吗?他们得到的答案往往是过于宏观、过于笼统的“宽心话”。“宽心话”固然有道理,但难以消除人们心头的疑虑。“宽心话”客观上阻滞了增殖核燃料的快堆发展进程。
退一步说,即使天然铀的供应不成问题,完全能满足核电发展的需求,是不是就不必考虑核燃料的增殖呢?我以为不然。现在对天然铀资源的利用极不合理。只利用其中占0.7%比例的铀-235,占99%以上的铀-238被弃之不用。考虑到重复利用的因素,利用率也只在1%左右。好比皇家、豪门贵族吃菜,100斤白菜只吃7两白菜芯,其余全丢弃。倘若人类用这种暴殄天物的态度恣意挥霍天然铀资源,迟早是要遭报应的。
第二个问题,核扩散与核恐怖主义问题。
核扩散与核恐怖主义属于政治领域的问题,应该通过政治途径解决。它们本来与增殖核燃料的技术无关,更没有因果关系。把政治领域应该解决的问题强加于技术领域,以致于使该技术失去了灵魂,实在是毫无道理的事。总不能因为汽油可以用于战机、战车、战舰而禁止石油工业生产民用的汽油吧?正如胡锦涛主席在首尔的核安全峰会上所指出的那样,消除核扩散和核恐怖主义根源的途径应该是“坚持联合国宪章宗旨和原则。坚持互信、互利、平等、协作的新安全观,坚持以和平方式解决热点问题和国际争端”,而不是把增殖核燃料的功能从快堆身上“阉割”掉。事实也证明,靠技术措施解决核扩散问题是没有保证的。国际上有条约规定,不得向未签署核不扩散条约的国家输出核技术。印度是未签署该条约的国家,美国不是照样向印度输出核技术了吗?
中国的快堆要走中国自己的路。快堆产业化也要实施“三步走”的战略,但它的内涵与热堆“三步走”(即:实验堆-原型堆-商业堆)有所不同。
第一步,实现快堆自身所用燃料的全钚化,摆脱对铀-235的依赖。
中国实验快堆使用的还是高浓缩度的铀-235.如果使用这种燃料,单纯用来发电,即使建成了商业堆,实现了商用发电,也没有多大的意义。因为它除了与热堆分享铀-235这块“蛋糕”之外别无贡献,而其发电的经济性在未来几十年内又很难与热堆竞争。同样是消耗铀-235,有热堆已足够,再搞快堆便显得多此一举。所以快堆要想有立足之地,必须实现所用燃料的全钚化,摆脱对铀-235的依赖。
第二步,实现核燃料的增殖。
仅仅快堆实现了自身使用钚燃料而不能增殖,最多也只是达到了能维持简单再生产的水平,其意义有限。必须达到增殖比大于1,使生产出的钚多于生产过程中消耗掉的钚,这样才能对整个核能的发展做出明显的贡献。
第三步,实现合理的倍增时间。
仅仅增殖比大于1,但倍增时间很长,其意义仍然不大。要在一个合理的时间内,比如5年左右,实现核燃料的倍增,用倍增所得的新燃料装备新建的反应堆,实现扩大再生产。这样才能体现出快堆在核能发展中的价值。
实现“三步走”的战略将面临许多重大的技术难题。其中最核心的是具有高增殖比,短倍增周期的钚元件的研制。围绕这个核心有许多技术关需攻克,需要在资金、人力、时间及其他资源上给予足够的保障。
回顾中国实验快堆建堆走过的历程,可以说是“好事多磨”,如今,快堆建成了,也可以说是“大器晚成”,值得庆贺。在庆贺之余,应该清醒地看到,在产业化的道路上,我们的快堆事业还是个幼童,还不能自立,还不具备到市场上去打拼的能力,还需要继续给予培育。在能够自立之前,这种培育的投入是不能间断的。这是有关的政府主管部门、企业集团的责任。虽然按人均GDP衡量,我国的经济实力还很弱。但“再苦也不能苦了孩子,再穷也不能穷了教育”。这两句话同样适用于快堆,因为快堆是大规模利用核能的保障,是通往聚变能商业利用的桥梁。
(作者系原中核总公司科技局副局长)