快堆：核能可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)
     您知道什么是快堆嗎？如果您還不了解這一前沿技術(shù)，就有可能陷入“談核色變”的恐慌。如果您想解開疑惑，重新認識核電，了解核電中的最新技術(shù)，快來中國科技館參加夏季科學展吧——在這里展出的中國實驗快堆展通過模型講解、專家講座、游戲、動畫等多種多樣的方式，幫助您了解這一前沿科技。

　　作為中國實驗快堆展的系列活動之一，7月18日，77歲高齡的我國快堆首席專家徐銤院士在中國科技館帶來一場面對面講座，為公眾詳細解讀核能可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)——快堆。

我國快堆首席專家徐銤院士為公眾解讀快堆技術(shù)

　　核能是解決環(huán)境問題的最優(yōu)選擇

　　在今天，環(huán)境污染已經(jīng)成為一個全球性問題，由此帶來的氣候變暖等問題嚴重威脅著人類的可持續(xù)發(fā)展。而我國目前大量使用化石燃料，如煤、天然氣、石油等，其溫室氣體排放量較高，使酸雨、有毒氣體、粉塵和大環(huán)境二氧化碳等問題日益嚴重。維持人類的可持續(xù)發(fā)展，大力發(fā)展清潔能源已經(jīng)成為一種共識。

　　那么，在我國能源發(fā)展過程中，都有哪些能源呢？徐銤院士談到，在現(xiàn)有能源中，主要包括以太陽能、風能、水力地熱、潮汐等為代表的可再生能源，以煤、天然氣、石油、水合物為代表的化石能源，以天然元素為代表的核能。在這些能源中，“核能是解決環(huán)境問題和減排溫室氣體的最優(yōu)選擇”。徐銤院士說。

　　“比較這些能源在電力生產(chǎn)鏈中產(chǎn)生的溫室氣體排放比，核能是最低的。在產(chǎn)生電能需要的地域面積這一指標上，核能也是最低的”，徐銤院士認為，“要大量減少溫室氣體，就要大規(guī)模的清潔能源，核能就應得到大規(guī)模、可持續(xù)發(fā)展?！?/span>

院士與公眾面對面交流

　　快堆：高效利用鈾資源 循環(huán)利用核廢料

　　核能要保持可持續(xù)發(fā)展，需解決兩個至關(guān)重要的問題，第一是鈾資源的有限性，第二是高放廢物的處理和處置。

　　就目前在核電站廣泛應用的壓水堆技術(shù)來看，壓水堆對天然鈾資源的利用率只有約1%。世界上可供經(jīng)濟開采的鈾資源有限，據(jù)國際原子能機構(gòu)(IAEA)和國際經(jīng)濟合作與發(fā)展組織的核能機構(gòu)2009年發(fā)布的紅皮書《2009年鈾：資源、生產(chǎn)和需求》的數(shù)據(jù)顯示，2009年世界鈾礦山產(chǎn)量為50572噸鈾，以此來看，一代人內(nèi)即將遇到資源瓶頸，有限的鈾資源無法解決人類無限需求的能源問題。

　　快堆技術(shù)可以有效解決鈾資源利用率的問題。“快堆可將鈾資源利用率提高到60%～70%。由于利用率的提高，以目前探明的天然鈾儲量推測，快堆的使用可以解決人類千年的能源問題?！?徐銤院士對此表示樂觀。

　　徐銤院士進一步解釋快堆技術(shù)為什么可以提升鈾資源的利用率。他說，在此前的熱堆技術(shù)中，核反應燃料的主要元素是鈾-235，但是在天然鈾中，99.2%以上都是不能發(fā)生裂變的鈾-238，鈾的整體利用率很小，反應后，余下是會產(chǎn)生輻射的鈾-238核廢料。而快堆不用鈾-235，而是用钚-239作燃料，不過在堆心燃料钚-239的外圍再生區(qū)里放置鈾-238。钚-239產(chǎn)生裂變反應時放出來的快中子，被裝在外圍再生區(qū)的鈾-238吸收，變?yōu)殁?239，鈾-239經(jīng)過幾次衰變后轉(zhuǎn)化為钚-239。在大型快堆中，平均每10個鈾-235原子核裂變可使12至14個鈾-238轉(zhuǎn)變成钚-239。這樣，钚-239裂變，在產(chǎn)生能量的同時，又不斷地將鈾-238變成可用燃料钚-239，而且再生速度高于消耗速度，快速增殖，真正做到核燃料越燒越多，核廢料越燒越少。

　　從理論上說，不考慮燃料循環(huán)過程的損耗，快堆是可以把所有鈾原子都裂變利用的，資源利用率為百分之百。但按目前燃料循環(huán)過程中各環(huán)節(jié)的加工損耗水平估算，資源利用率為60%左右。

　　徐銤院士介紹，核燃料廢物本身具有高放射性，核電站乏燃料中包括長壽命稀有錒系核素MA、長壽命裂變產(chǎn)物LLFP和一般中、短壽命的裂變產(chǎn)物。如果處理和處置不好，對環(huán)境和子孫后代將產(chǎn)生巨大的危害。而快堆技術(shù)對于核廢料的循環(huán)利用能夠極大降低乏燃料的毒性。

　　以快堆來看，熱堆反應后的燃料剩余物的放射性仍然很強，如果直接進行地質(zhì)處置，耗資極其驚人。徐銤院士說，“這些核廢料在快堆反應中經(jīng)過回收再利用以后，一般中短壽命的裂變產(chǎn)物經(jīng)過三四百年的衰變期，其放射性毒性便相當該堆所使用天然鈾的毒性水平，可以大大減少核廢物處置量，降低乏燃料長期毒性風險。快堆技術(shù)既能節(jié)約燃料，又可以減少污染，可以說一舉兩得?！?/span>

夏季科學展上的中國實驗快堆展

　　快堆成為我國第四代先進核能的首選堆型

　　徐銤院士表示，第四代核能系統(tǒng)第一條要求是可持續(xù)發(fā)展，目前，在我國技術(shù)已成熟的鈉冷快堆不僅可以消除鈾資源匱乏之虞，而且免除長壽命高放核廢物貯存的環(huán)境風險之憂，自然成為第四代首選堆型。

　　據(jù)悉，2010年7月，由中核集團、中國原子能科學研究院自主研發(fā)的我國第一座快中子反應堆——中國實驗快堆（ＣＥＦＲ）達到首次臨界。我國成為繼美、英、法等國之后，世界上第８個擁有快堆技術(shù)的國家。

　　由于快堆能一舉解決鈾礦資源枯竭、核材料利用率低和核廢料難以處理等三大棘手問題。國際社會普遍認為，發(fā)展和推廣快堆，可以從根本上解決世界能源的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展問題。

　　在參與、體驗、趣味中了解前沿科技

展廳內(nèi)公眾積極參與互動

　　在聆聽完徐銤院士精彩、生動的講座，經(jīng)歷了一場前沿科技的頭腦風暴，一些觀眾來到中國實驗快堆展前，結(jié)合講座中了解到的知識，參觀快堆模型，親身體驗“快堆搭建”和“快堆反應”的小游戲，在游戲中自建快堆，操作快堆在核電中的每一步反應，著實過了一把當科學家的癮。

　　一些小觀眾被快堆展廳內(nèi)播放的動畫《神奇的快堆》吸引住，小朋友們跟隨片中的四位小朋友共同聆聽“快堆博士”介紹快堆。片中的四位小朋友在“快堆博士”的講解下，由 “恐懼核電”到“期待核電”，他們的經(jīng)歷有沒有給您帶來啟發(fā)呢？

　　通過多種多樣的形式增加科學的互動性和趣味性，體現(xiàn)前沿科技的時尚與魅力，吸引公眾了解科技、體驗科技、熱愛科技，這正是本季夏季科學展帶給大家的新體驗、新時尚。