近期新闻报道说,美国的研究人员在与其他国家合作,进一步研发先进燃料循环运行的反应堆。
首先是与韩国原子能研究所(KAERI)签署将近7百万美元的协议,涉及与阿贡国家实验室(ANL)在核科学技术上的合作,重是点开发15万千瓦的钠冷快堆。[1]
这种示范堆最初用低浓铀金属燃料,是ANL在上个世纪80年代为其2号实验增殖堆(EBR-II)开发的技术。后来,第四代钠冷快堆原型 (PGSFR)想用来试验含超铀元素(TRU)的先进燃料,基本上是长寿命、发射ɑ粒子的同位素镎、镅、钚,都是在现代轻水堆内燃料燃烧生成的。
该项目的目标是到2020年底取得韩国核监管部门的设计批准,设想2028年PGSFR试运行。
日本的日立公司(Hitachi)也就发展资源可再生沸水堆(RBWR)项目与美国三个大学联合研究进入新阶段,这种堆能反复地利用TRU做燃料。[2]
这种概念利用日立最新沸水堆设计同样的非核心设备,包括安全系统和汽轮机。然而燃料设计不同,特别是更短、六边形燃料组件和Y形控制棒,日立公司暗示新的堆芯能装入它已经商业化的ABWR设计的反应堆压力容器内。
与此同时,总部在加拿大的坎杜能源公司(Candu Energy)开发了先进燃料循环堆(AFCR),据称中国现已准备部署。[3]
这些和其他许多"燃烧废物"的反应堆项目,现在大都基于证实的技术,追求共同的目标:在目前的经济压力下,再加上取得许可和建造核反应堆花费的时间,如果想使任何示范项目在今后十年左右投入运转,确实使人感到,这是前进的"唯一"道路。
考虑参与这种项目的韩国和中国近年来感人的核建设记录,的确令人鼓舞。
但或许也有象征意义的是,这个领域曾经的领导者美国落后了。最近美国智库第三条道路(Third Way)的报告建议,政府要在先进核技术方面增加投入。[4]
该报告说"没有美国领导的核复苏劲头十足",虽然发现美国核能研究的总经费在增加(从2004年每年不到4亿美元上升到目前的8亿美元以上),但为先进核反应堆研究提供的资金很少,降到只有总预算的8%。
与此相反的是,世界各国如中国(以及日本和法国)正在核创新方面投入巨资。例如中国最近加速的功能完整的钍熔盐堆的时间表只有十年,打算2024年前后投入运行。该报告说,按照美国标准,在"飞快"前进。
该报告呼吁"大量增加"联邦资金,支持美国先进的示范堆项目。估算至少五年期间每年至少需要1亿美元。从2003至2013年,过去十年先进的反应堆研究项目得到的资助平均每年0.25亿美元。所以还有某些路要走。
与此同时,尽管最重要的是支持这样的先进项目,但优先改进目前在建反应堆的研发是正确的。需要降低新堆的建设成本,缩短建设周期,实施各种办法处理核废物,还要开发技术,应对即将到来的大规模退役规划。
原文和注释:原文:Caroline Peache,The TRU future,NEI,18 November 2014
1.国家核电技术公司,美韩将联合研发钠冷却快中子反应堆,2014-09-04
2.国防科技信息网,日立公司与美国共同研发以超铀元素为燃料的反应堆,2014-09-02
3.WNN,The AFCR and China's fuel cycle,11 November 2014;NEI,AFCR: Transcending natural uranium fuel cycles, 10 November 2014
4.Ingrid Akerlind and Josh Freed,Nuclear Energy Renaissance Set to Move Ahead Without U.S.,third way ENERGY INNOVATION, AUGUST 2014