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第四代核能发展的困境(6)

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



总之,目前无论是天然铀、浓缩铀或MOX乏燃料,还没有实现“完全”闭环。大量乏核燃料不闭环,核“增殖”甚至“转换”就是一句空谈。“转换”或 “增殖”的核燃料不能入堆燃烧,实现其价值,只能作“核废物”论。全世界仅库存的民用分离钚达数百吨,是国际与各国核安全监督与管理的沉重负担。俄罗斯与美国核裁军拆下的核弹头,仅军用钚过百吨,还在寻找处置办法。美国人甚至想与高放裂变产物混合“玻璃固化”,作高放废物“处置”[38] 。

MOX燃料在快堆内循环是“准”闭环。部分超铀元素成分留在后处理厂,负担会越来越重;湿法后处理的MOX循环燃料,因“冷却”时间长、“老化” 处理,钚当量损失高[10],很难“增殖”。干法后处理循环燃料能“增殖”,但达到平衡循环会出现什么问题,有待理论探讨与实践证实。07年美国能源部曾以GNEP为名,试图采用湿法、钠冷快堆“准”闭环路线“闯关”,遭到了美国除传统核学界外普遍而强烈的抵制[39]。

无论干法或湿法后处理,实现部分、特别是全部MA入堆嬗变要经长时间的研究、投入。即使最终能够实现完全闭环,循环的固体燃料或嬗变靶件的工艺安全和经济代价也很高。这就是目前传统核能发展要翻越的“坎”。

传统固体燃料的“道路”越走越窄,是否到“末路”了?

U/Pu燃料循环产生的高放废物很难处理,需要引入钍,是否预示需要进行某些“变革”?

5. 非传统核能“异军突起”

由于第四代核能系统研发受挫,进展缓慢,非传统核能研究者和社会贤达想为人类找到持久利用核能的形式,提出了“革命性”的建议,希望创造“奇迹”。最典型的是美国慈善家比尔盖茨先生倡导的“行波堆”(TWR)和美国能源部长朱棣文上任之初提议的“聚-裂变混合堆”。这是对传统核能界的“挑战”。MIT研究科学家福斯伯格博士(charles W. Forsberg)说,“核领域需要一点刺激”,“我们有太多的人习惯于墨守成规”[40]。

所谓“非传统”核能,就是基本上不同于传统核能“标准实践”的核能系统。依此判断,第四代国际论坛选中的熔盐堆(MSR)也属于“非传统核能系统”[41]。
5.1.“行波堆”

2006年,比尔盖茨先生看中“行波堆”(TWR),出资若干亿美元资助美国高智发明公司的子公司泰拉能源开发“行波堆”。“十年之内示范运行,不到15年即可开始商业部署”[42]。现正在全世界寻求合作伙伴。

“行波堆”1958年由S.范博格提出,称“增殖与燃烧”堆;E.泰勒等(1995,1997,2003)把反应堆放在地下100米[43];现在,约翰•吉尔兰(John Gilleland)把堆摆在地面上。


泰拉能源的“行波堆”概念

泰拉能源公司的“行波堆”采用钠冷池式快堆设计。金属铀合金燃料,包壳与堆芯结构材料HT-9,蒸汽驱动朗肯循环发电,40-100年电厂寿期废物就在堆内[44]。东芝公司说,它开发的“4S”(超级安全、小型、简单的“核电池”系统)设计80%可用于行波堆。目前双方项目谈判已起始,但“没有作出任何实质决定”,而且表示难题是开发能经得住长时间核反应的材料,“解决这个难题预计耗时超过10年”[45]。

来源:

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