核乏燃料问题迫在眉睫 2015年产需缺口将超万吨

　　    我国天然铀资源短缺、压水堆乏燃料难以处理等困扰核电可持续发展的问题将在以快堆领衔的核燃料闭合循环体系建立后得到解决

　　 

　　    如果世界将未来大规模稳定供应的清洁能源筹码放在核电身上，天然铀短缺、核废料如何处理等困扰核电可持续发展的问题也就随着核电较大规模的增长而逐一显现。

　　 

　　    “当全球都希望建设核电站的时候，就需要想一想，世界上存量铀资源是否有能力担负这样的重任”，中国实验快堆工程部总经理张东辉告诉记者，核电站所需铀矿与化石能源性质类似，同样存在资源枯竭问题：“核电建设前期投入巨大，如果几十年之后铀原料枯竭了，这一方式便必然不能成为解决能源问题的长久之计。”

　　 

　　    而核电发展下游的核乏燃料问题同样迫在眉睫。在中国核工业集团公司实验快堆首席专家徐銤看来，中国的核电发展重视核电站建设，却对核电发展下游重视程度不够：“前期核乏燃料尚未处理，新建核电站陆续完工即将产生大量乏燃料。核乏燃料逐年堆积，安全隐患极大”。

　　 

　　    美国能源部今年5月公布了2011-2016年战略规划，规划确定了4大战略目标，其中一条明确提出要加强核燃料循环管理。事实上，在经历22年的建设、耗资90亿美元之后，曾被认为是美国核废料“一次通过”最佳解决方案的尤卡山永久性掩埋项目业已因种种原因被奥巴马政府叫停。

　　 

　　    而此前已经有韩国媒体报道称，韩国原子能研究院预计投资300亿韩元(1美元约合1140韩元)研发钠冷快堆技术。最重要的原因是韩国现有的4座核电站、20座核反应堆年产生约700吨核乏燃料，截至去年年底已累计储存1万吨。照此速度，到2016年，这些“不受欢迎”的高放射性材料现有的储存空间就将处于完全饱和状态。

　　 

　　    在中国实验快堆工程部总经理张东辉看来，上述两大问题都需要加快建设以快堆为核心的核燃料闭合循环体系予以解决：“在我国目前已建压水堆项目周边配建快中子增殖堆、乏燃料后处理厂、MOX燃料厂等一整套核燃料闭合循环体系，不仅能够实现核燃料‘越烧越多’，还能够有效处置压水堆所产生的长寿命放射性乏燃料”。

　　 

　　    燃料、废料无法解决

　　 

　　    根据世界原子能机构最新数据显示，截至2010年12月31日，全世界共有441个在运行的反应堆，总装机容量3.75亿千瓦。2010年全年核电发电量相当于1960年全球发电量的总和，为全球提供了15%的电力。

　　 

　　    现有电站主要分布在发达国家，例如美国、欧洲、日本。在徐銤看来，若想使我国核电机组发电量占全国发电量比例跃至约10%，尚需新建大量核电站，“目前我国现役核电机组有11个，装机容量为910万千瓦，仅占全国发电总量的1.3%”。

　　 

　　    “这将给全球核燃料供应带来极大挑战”，徐銤透露，目前全球130美元/公斤之下能够开采的铀资源仅为530万吨，这也就意味着，这些天然铀仅仅能够供应530座100万千瓦的核电站使用60年。根据预测，到2015年，世界核电站对铀的年需求量将达到7.5万-8.5万吨，2025年将为8.5万-10万吨。解决全球范围内的铀资源短缺问题已迫在眉睫。

　　 

　　    对中国自身而言，更为严峻的事实在于，我国探明铀矿储量仅有10万吨左右，占全球比例约2%，属贫铀国。这意味着，随着我国核电建设的推进，未来铀矿需求将明显增加。如果缺乏充足的铀矿资源支撑，难免再现在原油、铁矿石资源上受制于国际矿商的窘境。以我国现有910万千瓦的装机容量计算，我国每年消耗天然铀在1500吨左右。预计2015年我国产需缺口将超过1万吨，到2030年将高达近3万吨。

　　 

　　    雪上加霜的是，目前全球核电站中广泛应用的压水堆对天然铀资源的利用率只有约1%，大量铀资源被白白浪费。

　　 

　　    当前世界范围内的核电站按中子能源分类，多数为热中子反应堆，因为由热中子引发裂变反应，因而又被称为热堆。

　　 

　　    “热堆消耗的主要核燃料是铀-235。铀有3种同位素，即铀－234、铀－235和铀－238。其中的铀－234不会发生核裂变，铀－238在通常情况下也不会发生核裂变，只有铀－235这种能够轻易发生核裂变的材料，才能做核燃料”。张东辉告诉记者，可惜的是，自然界中铀-235的蕴藏量仅占0.66％，其余绝大部分是铀－238，占比高达99.2％。

　　 

　　    为保证核反应正常进行，热堆一般采用3％-4%的浓缩铀-235为燃料，也就是说真正参与核反应的原料只有很小的比例，余下是会产生辐射的铀-238核废料。“这就相当于煤饼厂里，铀-235如同‘优质煤’，而铀-238却像‘煤矸石’，只能作为核废料堆积在那里”，原中国原子能科学研究院科技委副主任顾忠茂如此告诉记者。

　　 

　　    当核电站的核燃料维持不了一定的功率时，就需要更换，被换下来的燃料组件被称作乏燃料。

　　 

　　    张东辉告诉记者，一台百万千瓦压水堆核电站，每年产生核乏燃料25-30吨。按照国家能源局此前的核电发展规划匡算，2020年当年乏燃料将达2400余吨。

　　 

　　    如此巨大体量的长寿命放射性乏燃料都是如何处置的呢顾忠茂介绍到，目前国内外最主要采取的都是“一次通过”战略，即乏燃料经过冷却、包装后作为废物送到深地质层处置或长期贮存。然而，压水堆产生出来的乏燃料不仅量大，而且放射性极强，放射性一般会延续300万—400万年。如果直接进行地质处置，则每三四年就需建造一座类似于美国尤卡山（大型核废料处理场）规模的处置库，耗资巨大且保存不好会产生极大危害。