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第四代核能发展的困境(10)

北极星电力网技术频道    作者:杜铭海   2011/2/10 13:52:35   

 关键词:  核能



7. 结论与启示

传统核能发展60年,迟迟没有新突破,问题在于习惯思维模式没有改变。要突破依附观念,返朴归真,按照能源、燃料的本质思考问题,寻找新的解决办法。核能可持续的关键是燃料“闭环”。固体燃料、钚/铀-238循环“卡”在循环的固体燃料制作上。需要对整个核能系统各个环节进行系统性分析,做出权衡。固体燃料方便反应堆运行,但如使整个系统变得异常复杂甚至可能“窒息”,就应另找出路;如果非固体燃料不可,也可改变核燃料,从钚/铀-238循环过渡到铀-233/钍循环,或许还能“循环”下去。但是,裂变核能的本质是核裂变产生大量强放射性物质,迟早总要面对。遥控、机器人技术是必需品。

传统核能“突围”的方向可能是被“搁置”的熔盐堆,“绕开”固体燃料制作“难关”,一次性、极简化地完成核燃料“闭路循环”。如果有必要实现核燃料转变,铀-233/钍循环不但可以“增殖”,而且可使系统的最终“废物”由千年、万年问题变为300-500年问题。这样的核废物,可以设法近地表处置 [57]。

总之,热堆乏燃料湿法、集中式后处理不可取也并不必须;固体燃料可能使钚/铀-238循环走上“绝路”;采用MSR,逐渐从钚/铀-238燃料循环过渡到铀-233/钍燃料循环,有可能打开目前的“死结”,从“增殖”到燃料“自给自足”循环,实现核能先驱们的梦想;最复杂的设计最不可靠!MSR是最简单、最自然的核能系统,而且是天然、自动负荷跟踪的调峰电厂,与基荷运行的LWR联合配置,比其它燃料、手段(抽水蓄能电厂)更经济。

我国在发展现代核能上走在世界前例,但后面的道路怎么走,还没有完全成功的先例可援。比较可靠的办法是密切跟踪不同选择的国际进展,分析利弊得失,多做科研、实验,不匆忙做出最后决策。条件不成熟的情况下作出选择,走上一条选定的技术路线,投入很大(通常是几百亿美元),很难回头。“转身”是很痛苦、代价极高的。有时已经发现问题,也必须“硬着头皮”走下去。目前的英、法和日本,都会有这种感觉。在这方面,研究国际快堆发展的历史有借鉴意义。

上重大项目,要有独立的、“第三方”审评意见,要从制度上防止受牵制,产生意外后果。有不同意见是“正常现象”,“舆论一致”反倒值得警惕。利益不相关者的观点比较“客观”,利益相反者能击中问题的“要害”。关键是有一批敢说“真话”的多学科的专家。

开发新一代核能,基础研究、科学实验、培养人才是关键。要有许多安心研究技术难题的核专家,特别是材料专家、化工专家和冶金专家。核物理和核工程中的一切难点最后归结于材料问题。核能发展要有多学科综合优势,其中特别是化学家的优势。物理学家是机械唯物论者,化学家是魔术师;物理学家觉得很难,但化学家看来易如反掌的事情很多。大批熟悉、有实践经验的专家退休或脱离专业前沿学科研究课题,而新人还没有成批出现—“青黄不接”,全世界核能界目前都面临这种尴尬局面。

科学家和工程师不是同一类人,有不同的用途。开发新技术要科学家,进行工程设计要工程师;科研单位可以设计实验装置,但做工程设计则必须是有工程实践经验的工程公司,二者不能兼顾。在著名的“曼哈顿工程”中,格罗夫斯将军指定负责汉福特第一生产堆工程设计的是工程经验丰富的杜邦公司,开发核反应堆技术的诺贝尔奖获得者维格纳博士只是“科学总监”。为此维格纳曾非常恼怒甚至扬言辞职,但事实证明这种配置保证了工程的成功。我国也有许多类似的经验教训。

开发熔盐堆技术可能是我国绕过许多技术困难、发展核能的捷径。目前有很好的机会,也有很好的国际条件。国外许多核科学家认为中国和印度有钍资源优势,应当发展钍核电。40年前吕应中先生与上海核能工作者熔盐堆研究的技术与经济“困难”基本上克服了,而且存在广泛的国际研究组织热心帮助,有可能取得好的成果,对世界核能发展做出独特的贡献。

参考资料

1. 艾尔文•温伯格.第一核纪元,吕应中译,原子能出版社,1996 12.

2. Idaho National Engineering Laboratory. Experimental Breeder Reactor I, June 15,1979

3. Wikipedia. World energy resources and consumption, 2009

4. VACLAV SMIL, ENERGY AT THE CROSSROADS. Background notes for a presentation at the Global Science Forum Conference on Scientific Challenges for Energy Research, Paris, May 17-18, 2006

5. 郑金武. 徐光宪等院士呼吁:加快推动我国钍资源保护利用, 科学时报, 2006年12月15日

6. Massachusetts Institute of Technology. AN INTERDISCIPLINARY MIT STUDY, The Future of Nuclear Power, ISBN 0-615-12420-8, 2003

7. Alexis Madrigal. Steve Chu Posts His Nuclear Rationale on Facebook, February 22, 2010

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