世界各国循环燃料后处理,普遍倾向“干法”、“堆-化”一体配置。这使美国显得比较超脱。法国、日本和俄罗斯即使想“转身”,也存在很大经济压力。很可能继续坚持原方案,但负担会越来越重。
两种后处理的经济成本都很高。安全性方面,MIT的“外交”辞令是:“对燃料循环总体上的安全知之甚少”。欧洲人的评价也不乐观:“┅每个人都意识到,达到希望之地的旅程要经过有许多险阻的荒漠,而且我们并不太确信前景会如同人们想象的那么光明”[22]。
有人从轻水堆乏燃料后处理工艺选择的经验教训得出结论,“技术发展的时间常数相对短(几十年),而废物技术选择的涵义影响深远(几百或上千年)。应当花些时间慎重地选择正确的技术”[23]。
4.2. 快堆安全问题
至今人们谈起新一代核能,仍以快堆为核心。第四代国际论坛确定的六个核能系统,明确三个为快堆。快堆系统中,钠冷快堆(SFR)占据“先天优势”。
和平利用核能,核科学先驱最先想到的是发展快堆。二次世界大战结束后,费米博士最早动员他的学生、阿贡实验室主任沃利•齐恩组织核科学与技术专家开发快堆。世界上最早证实核能发电的不是压水堆,而是阿贡实验室的钠(化钾)冷快堆EBR-I。
钠冷快堆的最大优势是“增殖”性能好,可将堆内大量铀-238转换为易裂变的钚,使核燃料越用越多。如果没有包壳材料性能的限制,反应堆不用换料,能长期运行下去。战后激烈的核军备竞赛中,快堆的这种特性对军方很有吸引力,美国EBR-I就是在军方强力支持下,在很短时间内建成的[24]。经试验确认增殖能力后,又建造了钠冷实验核反应堆冷(SRE)。连正在开发压水堆核推进器的海军,也建造了钠冷堆核动力推进的第二艘核潜艇海狼号。
不过,海军的实验不成功,很快被拆除。而海军上将里克沃尔的结论意见,对钠冷堆很不利:“钠冷快堆,建造昂贵,运行复杂,即使很小的故障也很敏感,使停堆持续很长时间…而且检修困难、费时”,至今仍被引为“经典”[25]。
美国以钠冷快堆为主的快堆技术发展很快,而且决定了世界快堆技术的发展方向。其实,世界快堆近60年的发展史实际上就是SFR的发展史。发展 SFR的国家总计$500多亿的投入,300堆年的运行经验,技术和安全上有很大提高,但总体形象没有根本改善,从“确定论”观点,还得不出比现代轻水堆更安全、可靠的结论[26]。1970年代美国政府全面停止快堆研发,英国原型快堆长期遭受热交换器泄漏的折磨,法国超凤凰刚建成即被迫关闭,日本文殊原型快堆钠泄漏成为公众关系灾难……世界仅存的“硕果”是俄罗斯的BN-600长期安全运行。快堆研究活动陷入低迷、停顿状态,甚至有中断的危险,曾使 IAEA呼吁“抢救”、保护快堆开发的知识遗产。
快堆技术发展的关键是冷却剂选择。钠的核与物理性能优越,化学性能与工程应用也有很多优势。但钠泄漏、与空气或水接触危险,使系统和设备设计变得异常复杂,仍然免除不了“钠综合症”的磨难,很难让非专业人士和普通社会公众对其安全有很强的信心。现在,连高温气冷堆都在考虑液盐替代氦气作冷却剂或中间回路的传热剂[27]。
为什么SFR不考虑作适当的改变?液盐就是液态氟化物,大气沸点1400℃,透明,抗辐照,性质类似水,而且是冷却聚变堆第一壁的首选。液盐不是新技术,在炼铝行业有很久的应用历史。作为冷却剂、传热介质,性能优于钠。

附图:固态与液态氟盐
附表:以100℃的冷却剂温升输运1000MWt,不同冷却剂的相对热输运能力[28]
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