徐銤：加快核電發展，有效降低碳排放

1/2

2016

63%

1/2

1

2014

416.8

109kWh

77%

3.4%

2015

3.01%

早在1983 年6 月，國務院科技領導小組就提出核能發展三步走戰略：壓水堆—快堆—聚變堆（除了以上3 種核能發電的不同堆型，實際上在核能發展中也需要發展其他堆型）。2010 年工程院和國家能源局向國務院提出核電的發展規劃：2020 年，實現核電裝機容量70GWe；2030 年，實現核電裝機容量200 GWe；2040 年，實現核電裝機容量400 GWe 以上。

1 GWe 即100 萬kW 電功率，大約可供應一個擁有100 萬人口城市的全部民用電。據《核電年鑒（2016）》有關數據顯示，2015 年大陸有28 台商業運行核電機組，裝機容量為2642.7 萬kW，另有在建機組26 台，裝機容量為2935.0 萬kW，除了運行的兩座小的重水堆核電機組外，其餘全是壓水堆核電機組，合在一起核電總容量55.78 GWe，實際上，今後還會有超高溫氣冷堆等堆型發展起來，增加核電總容量。壓水堆主要利用U-235 作裂變燃料，但它只佔天然鈾的0.7%，壓水堆需要3%的加濃U-235，在加濃過程中U-235 有損耗，堆運行后，乏燃料中還有未裂變的U-235，在壓水堆中燃料是一次通過的，如此壓水堆對鈾資源的利用率約為0.45%。如果燃料無限次再循環，壓水堆對燃料利用率也只有1%左右。

裝機容量1 GWe 的核電廠運行60 年將消耗天然鈾1 萬t，如果到2040 年，核電站都是壓水堆，則全壽期需要400 萬t 天然鈾。世界核協會總幹事麗欣2016 年9 月15 日在世界核協會第41 屆年會中提到：到2050 年核工業界能夠達到1000 GWe 核電裝機容量。如大部分利用壓水堆，將來也需要1000 萬t 天然鈾。但是2016 年11 月30 日OECD/NEA 與IAEA 聯合發布新版鈾資源紅皮書（2015年），已查明鈾資源總量（即合理確定鈾資源量與推斷鈾資源量之和）僅有764.16 萬t，開採成本低於260 $/kgU，而目前的商業鈾價只有20~40 $/kgU。

實際上，核能發展戰略的第二步——快堆，即將發展起來。20 MWe 鈉冷實驗快堆已建成運行，600 MWe 鈉冷示範快堆2017 年底將開始建造，預計2023年建成。可以設想在2025—2035 年，推廣4～5 座示範快堆，之後建成一座1200 MWe 大型鈉冷金屬燃料快堆，而後再進行推廣，快堆將迅速發展起來。快堆的優點在於示範快堆和大型快堆的裂變燃料在運行時能夠增殖。金屬燃料的快堆增殖比能達到1.582，倍增時間能短到6.2 年。真正消耗的是天然鈾中占99.2%以上的、不大能裂變的U-238。

快堆燃料燃耗如果達到6%以上（目前快堆已達到7%以上），燃料循環中損失3%，則燃料利用率達到60%~70%。假如燃料利用率得到提高，則更貧的鈾礦值得開採，這樣世界開採鈾資源要提高1000倍。快堆與閉式燃料循環系統相匹配就能實現核能的可持續發展而無核資源匱乏之虞，亦無高放射性廢物長期貯存導致環境污染風險之憂，因此，核能可以更多地開發。

注：本文發表在2017年第13期《科技導報》，歡迎關注。本文部分圖片來自互聯網，版權事宜未及落實，歡迎圖片作者與我們聯繫稿酬事宜。

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