中新網北京12月1日電 (記者 孫自法)「我個人是與中國實驗快堆事業一起成長起來的,它喜我也喜,它悲我也悲。」負責中國實驗快堆(快中子增殖反應堆)堆芯設計的喻宏研究員說話時總是滿臉笑容,為自己及帶領的團隊給中國實驗快堆提供出一顆強勁的「心」而特別驕傲和自豪。
這位從湖北荊州潛江考入北京清華大學工程物理系就讀、畢業後又在中國原子能科學研究院讀碩、讀博並從此一直參與中國實驗快堆建設發展的年輕科學家,現任中國原子能科學研究院快堆工程部副總工程師,並已擔任快堆理論設計和研究室主任滿10年,提起常相「廝守」且為之奮鬥的核電與快堆事業,便如數家珍般娓娓道來。
他介紹說,核電現在國際上一般公認有第一、二、三、四代,第二代核電站是目前正在投運的主力堆型,世界上現有的400多座核電站中,大多數都屬於第二代核電站,中國當前運行的核電站都屬於第二代。第三代核電站對全世界來說,尚處於市場推廣階段。中國正在山東海陽、浙江三門和廣東臺山3處廠址各興建的2個機組,都屬於第三代核電。中國實驗快堆則具有第四代核電技術的安全特點。
2001年成立的第四代核能國際論壇(GIF)提出第四代核電概念,明確提出更好的經濟性、安全性和可持續發展要求,目標是2030年實現商用化。第四代核電有6種堆型,包括鈉冷、氣冷、鉛冷3種快堆和超高溫氣冷堆、熔鹽堆、超臨界水冷堆。世界上很多國家是GIF成員國,中國於2007年正式籤署GIF憲章,並於2009年正式籤署鈉冷快堆系統協議。「實際上,中國快堆發展的主流路線是鈉冷快堆,同時也跟蹤發展另兩種快堆」。
第四代核電中的快堆有兩大優勢:一是節約資源,它可以大幅提高鈾資源的利用率,增殖核燃料;二是環境友好,嬗變核電廠乏燃料中長壽命強放射性核素,使核廢物最小化。喻宏稱,天然鈾裡面有鈾235、鈾238兩種同位素,核燃料鈾235僅佔0.7%,而鈾238佔到99.3%,快堆則可以把鈾238高效率地轉化成另一種核燃料鈽239。在配套前端燃料製造和後端燃料後處理形成閉式燃料循環的情況下,建造快中子增殖堆,可將鈾資源利用率從單發展壓水堆的1%左右提高到60%-70%。此外,核電廠乏燃料中某些長壽命強放射性的核素降解到天然鈾水平的時間需要幾百萬年,而建造快中子焚燒堆,在堆內焚燒這些核素後降解時間可從幾百萬年縮短至幾百年。
核電的堆型發展一般分為實驗堆、原型堆、商用示範堆、商用堆4個階段,實驗堆解決原理問題,原型堆解決工程問題,商用示範堆是解決經濟性即性價比問題,商用堆就是產品,需要解決市場推廣問題。中國實驗快堆比較特殊,它結合實驗堆和原型堆特點,跨越兩個階段,既進行原理驗證,又進行工程驗證,下一步將直接跨入商用示範堆階段,「從現在掌握的技術與能力看,這是可以接受的、也是可行的,但這一步確實跨度大,今後還需要付出更多的努力」。
最讓喻宏引以為豪的是中國實驗快堆具有「非常好的固有安全性」和「非能動安全性強」的特點,「固有安全性就像人體的免疫力,抵抗力強,就是不需要外來幹預、依靠自身特點抵禦事故風險能力強,尤其是『3·11』日本福島核電站事件後,這更顯重要」。非能動安全性強方面,中國實驗快堆設計有非能動餘熱排出系統,它不需要任何動力和動力裝備,依靠系統內自然循環即可導出反應堆餘熱。而採用非能動餘熱排出系統排出堆芯餘熱,這在世界上是首次使用。「由於這兩個特點,中國實驗快堆不可能發生類似日本福島核電站堆芯熔化事故」。
經過幾代人幾十年的努力,1996年工程立項的中國實驗快堆2010年7月實現首次臨界,整整一年後又實現併網發電。目前,中國實驗快堆已經建成,鈉冷快堆設計和研發能力初步形成,並培養出一支快堆骨幹隊伍。喻宏說,中國快堆當前還處於起步階段,後面要走的路還很長、要做的事還很多,包括快堆和壓水堆核電站、堆前燃料製造、堆後燃料後處理的閉式核燃料循環體系都要進一步統籌發展,特別是快堆核電站要跟目前運行和在建的第二、三代壓水堆核電站匹配發展。壓水堆產生的乏燃料,經過分離、後處理和再加工,就是將來快堆的「糧食」(燃料),這種變廢為寶的循環經濟模式,必將促進中國建設資源節約型、環境友好型社會。
「對我來說,有一個好團隊,在工作中不斷地迎接挑戰,不斷地克服困難,不斷地提升能力,是很快樂、很幸福的事。」今年38歲的喻宏看上去還像個大男孩一樣,業餘時間喜歡讀書、運動、戶外、攝影等。他表示,自己所在的快堆理論室是一個有思想有激情的科研團隊,大家在一起快樂工作、快樂生活、快樂成長。這個近50人的團隊有一個理念「better work,better life」,就是更好地工作、更好地生活。「這就像人要兩條腿走路一樣缺一不可,缺了工作,生活沒有滋味;缺了生活,工作沒有滋養」。
中國第四代核電快堆的發展目標包括「3個10年」,即2010年左右建成實驗快堆,2020年前後建成中國商用示範快堆,2030年左右建成並推廣中國大型商用快堆,這也與國際上的目標一致。如今,中國實驗快堆成功併網發電,第一目標已經實現。對後兩個目標,喻宏認為,快堆技術會影響中國未來能源可持續供應戰略的和能源結構的開創性的技術開發,在較長的時間內還需要國家穩定的支持。「抓住機遇,實現跨越發展,在國際上佔據有利地位,現在是好時機。」。
說這番話的時候,這名同中國快堆事業一道經歷風風雨雨、起起伏伏,並一起快樂成長起來的青年科學家臉上,依然洋溢著的燦爛笑容,傳遞出來更多的是信心與希望。(完)