转帖：中国快堆核电站即将商用化：核电+核武器？
发表于 ： 2023年 4月 20日 15:48
国产四代核电——福建霞浦钠冷快堆
目前全球的铀矿探明储量达470万吨，可供人类使用约65年，但中国铀矿储量仅有10万吨左右，占全球比例约2%，属贫铀国，铀矿资源多数依赖进口。虽然我国建立铀资源储备库以长期支持核工业发展，但如何节约利用铀资源，仍成为中国核能发展的当务之急。
中国核能发展实行的是“热堆(压水堆)—快堆—聚变堆”的三步走发展战略。第三代核电站以及三代核电以前的核电技术，都是热中子反应堆，简称热堆；快中子增殖堆简称快堆，是世界各国正在研制的第四代核电站；受控核聚变堆，简称聚变堆，为将来的“人造太阳”技术，尚处于实验研制阶段。
目前，人类核能利用的可用技术，正在步入第四代核电阶段。
（一）钠冷快堆，首选堆型
第四代核电技术有六种设计概念，包括三种快中子堆和三种热中子堆。
三种快中子堆分别是：带有先进燃料循环的钠冷快堆（SFR）、铅冷快堆（LFR）和气冷快堆（GFR）。
三种热中子堆分别是：超临界水冷堆（SCWR）、超高温气冷堆（VHTR）和熔盐堆（MSR）。
这些设计的目的是要达到大幅减少核废料、更充分利用铀资源、降低核电站建造和运营成本，以及更好控制核扩散，即保证核技术的和平利用。
热中子堆，目前我国的第二代、第三代核电站都属于热中子堆。
热中子堆又分为重水堆（用二氧化氘重水作为慢化剂和冷却剂的反应堆，更昂贵）和轻水堆（用普通水作为慢化剂和冷却剂的反应堆），我国目前仅秦山三期核电站用的是从加拿大引进的重水堆，其他大多都是轻水堆。
轻水堆又分为压水堆（给堆芯内的普通水加上10MPa至20MPa的气压，温度为三百度左右，不允许水在堆内沸腾的轻水堆）和沸水堆（允许水在堆内沸腾的轻水堆）。我国目前运行的核电站均为压水堆,无沸水堆。
自然界中的天然铀主要含有三种同位素，即铀-238、铀-235、铀-234，三者丰度（相对含量）分别为99.28%、0.71%和0.0054%。
在热中子堆中，只有铀-235可用作燃料，需要通过铀浓缩加工，将铀材料中铀-235含量提高到3%－5%（低浓缩铀），这就是可以为核电站发电所用了。铀-235含量大于80%的铀材料为高浓缩铀，而铀-235含量大于90%的铀材料可以制造核武器。一般民用核电站使用3％左右的低浓缩铀作为核燃料。
总而言之，目前的一代、二代、三代核电站，天然铀中可用于发电的铀资源的利用率还不到1%，另外99%是铀-238，无法用于发电。
快中子堆，用作燃料的不用铀-235，而是用钚-239，且同时在堆心燃料钚-239的外围再生区里放置铀-238，让铀-238吸收钚-239裂变放出来的快中子后，又会很快变成钚-239，钚-239在产生能量的同时，又不断地将铀-238变成可用燃料钚-239。这样一来，在天然铀中含量99%原本难以利用的铀-238，就可以不断地增殖生成可以被快堆用于发电的燃料钚-239。
快中子堆相对于热中子堆（压水堆）是具有革命性的突破。快堆主要具有三大优势：
一是增殖核燃料，可将铀资源利用率从压水堆的不到1%提高到60%以上。
二是焚烧长寿命放射性核素，减低放射性危害，形成闭式燃料循环系统。
三是安全性高，是国际公认的第四代先进核能系统中的优选堆型。
也就是说，与传统的压水堆不同，快堆使用的主要是占天然铀99%以上的铀－238，并且运行过程中还将不断产生新的核燃料，可以做到燃料越烧越多，实现了增殖，因此快堆又称快中子增殖反应堆。
快中子反应堆可以将铀资源利用率从压水堆的不到1%提高到60%以上，而且对于相对较贫的铀矿也有了开采的价值，能够有效解决长期核燃料供给问题，并实现放射性废物最小化，能一举解决铀矿资源枯竭、核材料利用率低和核废料难以处理等问题，这也是我国推动快堆建设的根本动力。
目前，中国正在推进研发的是三种快堆中的其中一种堆型——带有先进燃料循环的钠冷快堆（SFR），钠冷快堆（以下简称快堆）是世界上第四代先进核能系统的首选堆型、主力堆型，代表了第四代核能系统的发展方向。
我国在快堆发展上采用“三步走”路线，即从实验快堆，到示范快堆，再到商用快堆。第一步，建成热功率为6.5万千瓦、电功率2万千瓦的实验快堆；第二步，建造60万千瓦规模的示范快堆（CFR600）；第三步，在示范快堆成功建造和运行的基础上，将进一步发展商用快堆，实现国产快堆的商业推广。
（二）实验快堆，建成多年
中国实验快堆，是中国原子能科学研究院自主研发的中国第一座快中子反应堆。工程选址位于北京房山区中国原子能科学研究院内，这一实验快堆由科技部、国防科工委及核工业集团公司出资兴建，总投资达13.88亿元人民币，中国原子能科学研究院负责建设管理和建成后的运行，是国家863计划中投资最大的专案之一。
中国实验快堆以钠为冷却剂，首次将非能动余热导出系统应用于快堆，这在国际上也是首次。该系统的设计原理是依靠自然对流和自然循环导出余热，不用阀门和泵，除打开空气冷却器风门为主动动作外，其余全部采用非能动原理。该系统可以保证在全厂断电、地震和失水三种最严重的事故状态下，将堆芯余热导出，从而保证反应堆的安全。
中国实验快堆1995年立项，1998年开工建设。
2000年7月18日，《中俄两国政府关于在中国建造和运行快中子实验堆的合作协议》的签订，推进中俄两国的快堆技术合作。
2002年8月核岛主厂房封顶，2005年8月11日堆容器首批大型部件吊入反应堆大厅安装。
2010年7月21日，由中国原子能科学研究院自主研发的中国第一座快中子反应堆——中国实验快堆（CEFR）达到首次临界，成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。
2011年7月21日，首次实现40%功率并网发电，达到了国家规定的项目验收目标。
2012年11月，国家863计划重大项目——中国实验快堆工程顺利通过科技部组织的专家验收。
2014年12月15日17时，中国实验快堆首次达到100%功率，在18日17时实现满功率稳定运行72小时，主要工艺参数和安全性能指标达到设计要求，标志着中国全面掌握快堆的设计、建造、调试、运行的核心技术。
中国实验快堆热设计功率65兆瓦，电功率20兆瓦，是世界上为数不多的大功率、具备发电功能的实验快堆，其主要系统设置和参数选择与大型快堆电站相同。
实验快堆的建成标志着我国核能发展“压水堆—快堆—聚变堆”三步走战略中的第二步取得了重大突破。
中国实验快堆（CEFR）作为中国快堆发展的第一步，为中国下一步示范快堆的建设、大型快堆电站发展打下了根本性的基础。
（三）示范快堆，即将建成
自主研发创新快堆技术，目的是要尽快实现快堆工业化、产业化。示范快堆工程建设，是国家重大核能科技专项，是我国核能战略“三步走”的关键环节，也是新时代、新形势下中国核工业发展的标志性工程，对于实现核燃料闭式循环、促进我国核能可持续发展具有重要意义。
示范快堆，实际上就是示范性质的商业用快堆。
商用堆与实验堆有什么区别呢？最大的区别，如实验快堆在运行中出现问题时，可以随时“叫停”进行检测维修，但一旦商业化，则没有这样的空间。
由于上述此前的实验快堆建设中已顺利实现并网发电，这样一来，示范性商业快堆的建设进程就将可以加快。今后在首个示范性商业快堆稳定运行一年左右之后，其他商业快堆便可照搬其示范技术，进行大规模推广建设。
2014年10月，示范快堆工程项目总体规划方案获得国家批准，项目选定在中核集团霞浦核电项目中实施。示范快堆工程采用单机容量60万千瓦的快中子反应堆，计划于2023年建成投产。
中核霞浦核电有限公司成立于2015年7月23日，经营范围包括核电站的建设、运营和管理，生产、销售电力及相关产品等。根据项目规划，福建霞浦核电厂将统一规划、分期建设7台核电机组，先期建设2台CFR600示范快堆机组，后期将建设1台600MW高温汽冷堆核电机组、4台百万千万级压水堆核电机组。
霞浦核电厂，由两家不同业主公司在同一厂址，投资建设三种不同堆型的三代、四代核电项目，即由中核霞浦核电有限公司投资建设60万千瓦快堆示范项目；由华能霞浦核电有限公司投资建设1台60万千瓦高温气冷堆核电机组和4台百万千瓦级压水堆机组。其中，高温气冷堆为四代堆型的商用堆。
2015年7月31日该CFR600示范快堆机组工程正挖施工启动。
2017年12月29日，中核集团在福建省霞浦县宣布示范快堆工程土建开工，开启我国核能发展的新篇章。
霞浦县隶属福建省的宁德市，地处福建东北部沿海地带。在建中的霞浦核电站与现有宁德核电站（二代核电）海上直线距离仅约30公里。
霞浦厂址所在的霞浦县长表岛，距霞浦县城东南方位约17公里，处于东冲半岛的东北部，福宁湾西南岸，为国内优良的Ⅰ类滨海核电厂址。国家能源局于2015年将霞浦核电厂址列入国家核电中长期发展规划。
（四）商用快堆，规模建造
在建的福建霞浦核电站项目为CFR600示范快堆1、2号机组，虽然是“示范”机组，但必将成为今后进一步推广建设商用化快堆提供示范案例。
据业内专家预计，我国将于“十四五”期间建成CFR600示范快堆，2030年左右建成百万千瓦级大型高增殖商用快堆，2035年实现规模化建造。
福建省快堆电站项目，除霞浦核电项目外，中核集团还规划在三明市将乐县高塘镇建造一座商用钠冷快堆电站。
三明核电项目一期工程规划建设2×800MW级纳冷快中子反应堆核电机组，技术方案参考俄罗斯商用示范快堆电站bn800机组。一期工程一号机组原拟于2013年开工建设，建设期为60个月，2号机组拟于2014年开工建设，建设期为60个月。原设计分别于2018年和2019年投入商业运行。中核集团福建三明核电有限公司为三明核电工程项目的业主公司，由中核核电有限公司（中核集团），福建省投资开发集团有限责任公司和福建省三明市国有资产投资经营公司分别以51%控股、40%和9%参股共同出资组建。
后因2011年发生福岛核事故，国家出于核电技术安全考虑，对核电站项目审批暂停，且由于内陆核电安全问题比沿海核电存在更多争议，于是三明核电项目被无限期搁置，目前尚停留在项目前期工作阶段。
从中国快堆后发优势上看，快堆安全性方面必然优于俄罗斯快堆。
中国自主研制的CFR600示范快堆研制设计时，已将非能动余热导出系统应用于快堆，该系统的设计原理是依靠自然对流和自然循环导出余热，采用非能动原理，可以保证在全厂断电、地震、失水三种最严重的事故状态下实现堆芯余热导出，从而保证反应堆的相对安全。
在中国碳达峰、碳中和的总体目标要求下，在霞浦示范快堆成功建造、正常运营之后，中国必将进一步研制设计安全可行的商用快堆技术，同时国家或将进一步开放内陆核电站项目审批，中核三明核电项目将复活，重新投入建造。终有一天中国快堆核电，将迎来大发展。
同时，将来中国商用快堆技术也不可能仅仅局限在国内装机发展，也一定会加入出口行列，成为新一代中国制造的拳头品，在世界各国建成更多快堆电站。
不过，由于快堆核反应过程中增殖的钚-239，竟然还是制造核弹的原材料，这样一来，中国的快堆技术一般是不会出口给不友好国家的。
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作者：如梦令1980
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目前全球的铀矿探明储量达470万吨，可供人类使用约65年，但中国铀矿储量仅有10万吨左右，占全球比例约2%，属贫铀国，铀矿资源多数依赖进口。虽然我国建立铀资源储备库以长期支持核工业发展，但如何节约利用铀资源，仍成为中国核能发展的当务之急。
中国核能发展实行的是“热堆(压水堆)—快堆—聚变堆”的三步走发展战略。第三代核电站以及三代核电以前的核电技术，都是热中子反应堆，简称热堆；快中子增殖堆简称快堆，是世界各国正在研制的第四代核电站；受控核聚变堆，简称聚变堆，为将来的“人造太阳”技术，尚处于实验研制阶段。
目前，人类核能利用的可用技术，正在步入第四代核电阶段。
（一）钠冷快堆，首选堆型
第四代核电技术有六种设计概念，包括三种快中子堆和三种热中子堆。
三种快中子堆分别是：带有先进燃料循环的钠冷快堆（SFR）、铅冷快堆（LFR）和气冷快堆（GFR）。
三种热中子堆分别是：超临界水冷堆（SCWR）、超高温气冷堆（VHTR）和熔盐堆（MSR）。
这些设计的目的是要达到大幅减少核废料、更充分利用铀资源、降低核电站建造和运营成本，以及更好控制核扩散，即保证核技术的和平利用。
热中子堆，目前我国的第二代、第三代核电站都属于热中子堆。
热中子堆又分为重水堆（用二氧化氘重水作为慢化剂和冷却剂的反应堆，更昂贵）和轻水堆（用普通水作为慢化剂和冷却剂的反应堆），我国目前仅秦山三期核电站用的是从加拿大引进的重水堆，其他大多都是轻水堆。
轻水堆又分为压水堆（给堆芯内的普通水加上10MPa至20MPa的气压，温度为三百度左右，不允许水在堆内沸腾的轻水堆）和沸水堆（允许水在堆内沸腾的轻水堆）。我国目前运行的核电站均为压水堆,无沸水堆。
自然界中的天然铀主要含有三种同位素，即铀-238、铀-235、铀-234，三者丰度（相对含量）分别为99.28%、0.71%和0.0054%。
在热中子堆中，只有铀-235可用作燃料，需要通过铀浓缩加工，将铀材料中铀-235含量提高到3%－5%（低浓缩铀），这就是可以为核电站发电所用了。铀-235含量大于80%的铀材料为高浓缩铀，而铀-235含量大于90%的铀材料可以制造核武器。一般民用核电站使用3％左右的低浓缩铀作为核燃料。
总而言之，目前的一代、二代、三代核电站，天然铀中可用于发电的铀资源的利用率还不到1%，另外99%是铀-238，无法用于发电。
快中子堆，用作燃料的不用铀-235，而是用钚-239，且同时在堆心燃料钚-239的外围再生区里放置铀-238，让铀-238吸收钚-239裂变放出来的快中子后，又会很快变成钚-239，钚-239在产生能量的同时，又不断地将铀-238变成可用燃料钚-239。这样一来，在天然铀中含量99%原本难以利用的铀-238，就可以不断地增殖生成可以被快堆用于发电的燃料钚-239。
快中子堆相对于热中子堆（压水堆）是具有革命性的突破。快堆主要具有三大优势：
一是增殖核燃料，可将铀资源利用率从压水堆的不到1%提高到60%以上。
二是焚烧长寿命放射性核素，减低放射性危害，形成闭式燃料循环系统。
三是安全性高，是国际公认的第四代先进核能系统中的优选堆型。
也就是说，与传统的压水堆不同，快堆使用的主要是占天然铀99%以上的铀－238，并且运行过程中还将不断产生新的核燃料，可以做到燃料越烧越多，实现了增殖，因此快堆又称快中子增殖反应堆。
快中子反应堆可以将铀资源利用率从压水堆的不到1%提高到60%以上，而且对于相对较贫的铀矿也有了开采的价值，能够有效解决长期核燃料供给问题，并实现放射性废物最小化，能一举解决铀矿资源枯竭、核材料利用率低和核废料难以处理等问题，这也是我国推动快堆建设的根本动力。
目前，中国正在推进研发的是三种快堆中的其中一种堆型——带有先进燃料循环的钠冷快堆（SFR），钠冷快堆（以下简称快堆）是世界上第四代先进核能系统的首选堆型、主力堆型，代表了第四代核能系统的发展方向。
我国在快堆发展上采用“三步走”路线，即从实验快堆，到示范快堆，再到商用快堆。第一步，建成热功率为6.5万千瓦、电功率2万千瓦的实验快堆；第二步，建造60万千瓦规模的示范快堆（CFR600）；第三步，在示范快堆成功建造和运行的基础上，将进一步发展商用快堆，实现国产快堆的商业推广。
（二）实验快堆，建成多年
中国实验快堆，是中国原子能科学研究院自主研发的中国第一座快中子反应堆。工程选址位于北京房山区中国原子能科学研究院内，这一实验快堆由科技部、国防科工委及核工业集团公司出资兴建，总投资达13.88亿元人民币，中国原子能科学研究院负责建设管理和建成后的运行，是国家863计划中投资最大的专案之一。
中国实验快堆以钠为冷却剂，首次将非能动余热导出系统应用于快堆，这在国际上也是首次。该系统的设计原理是依靠自然对流和自然循环导出余热，不用阀门和泵，除打开空气冷却器风门为主动动作外，其余全部采用非能动原理。该系统可以保证在全厂断电、地震和失水三种最严重的事故状态下，将堆芯余热导出，从而保证反应堆的安全。
中国实验快堆1995年立项，1998年开工建设。
2000年7月18日，《中俄两国政府关于在中国建造和运行快中子实验堆的合作协议》的签订，推进中俄两国的快堆技术合作。
2002年8月核岛主厂房封顶，2005年8月11日堆容器首批大型部件吊入反应堆大厅安装。
2010年7月21日，由中国原子能科学研究院自主研发的中国第一座快中子反应堆——中国实验快堆（CEFR）达到首次临界，成为世界上第8个拥有快堆技术的国家。
2011年7月21日，首次实现40%功率并网发电，达到了国家规定的项目验收目标。
2012年11月，国家863计划重大项目——中国实验快堆工程顺利通过科技部组织的专家验收。
2014年12月15日17时，中国实验快堆首次达到100%功率，在18日17时实现满功率稳定运行72小时，主要工艺参数和安全性能指标达到设计要求，标志着中国全面掌握快堆的设计、建造、调试、运行的核心技术。
中国实验快堆热设计功率65兆瓦，电功率20兆瓦，是世界上为数不多的大功率、具备发电功能的实验快堆，其主要系统设置和参数选择与大型快堆电站相同。
实验快堆的建成标志着我国核能发展“压水堆—快堆—聚变堆”三步走战略中的第二步取得了重大突破。
中国实验快堆（CEFR）作为中国快堆发展的第一步，为中国下一步示范快堆的建设、大型快堆电站发展打下了根本性的基础。
（三）示范快堆，即将建成
自主研发创新快堆技术，目的是要尽快实现快堆工业化、产业化。示范快堆工程建设，是国家重大核能科技专项，是我国核能战略“三步走”的关键环节，也是新时代、新形势下中国核工业发展的标志性工程，对于实现核燃料闭式循环、促进我国核能可持续发展具有重要意义。
示范快堆，实际上就是示范性质的商业用快堆。
商用堆与实验堆有什么区别呢？最大的区别，如实验快堆在运行中出现问题时，可以随时“叫停”进行检测维修，但一旦商业化，则没有这样的空间。
由于上述此前的实验快堆建设中已顺利实现并网发电，这样一来，示范性商业快堆的建设进程就将可以加快。今后在首个示范性商业快堆稳定运行一年左右之后，其他商业快堆便可照搬其示范技术，进行大规模推广建设。
2014年10月，示范快堆工程项目总体规划方案获得国家批准，项目选定在中核集团霞浦核电项目中实施。示范快堆工程采用单机容量60万千瓦的快中子反应堆，计划于2023年建成投产。
中核霞浦核电有限公司成立于2015年7月23日，经营范围包括核电站的建设、运营和管理，生产、销售电力及相关产品等。根据项目规划，福建霞浦核电厂将统一规划、分期建设7台核电机组，先期建设2台CFR600示范快堆机组，后期将建设1台600MW高温汽冷堆核电机组、4台百万千万级压水堆核电机组。
霞浦核电厂，由两家不同业主公司在同一厂址，投资建设三种不同堆型的三代、四代核电项目，即由中核霞浦核电有限公司投资建设60万千瓦快堆示范项目；由华能霞浦核电有限公司投资建设1台60万千瓦高温气冷堆核电机组和4台百万千瓦级压水堆机组。其中，高温气冷堆为四代堆型的商用堆。
2015年7月31日该CFR600示范快堆机组工程正挖施工启动。
2017年12月29日，中核集团在福建省霞浦县宣布示范快堆工程土建开工，开启我国核能发展的新篇章。
霞浦县隶属福建省的宁德市，地处福建东北部沿海地带。在建中的霞浦核电站与现有宁德核电站（二代核电）海上直线距离仅约30公里。
霞浦厂址所在的霞浦县长表岛，距霞浦县城东南方位约17公里，处于东冲半岛的东北部，福宁湾西南岸，为国内优良的Ⅰ类滨海核电厂址。国家能源局于2015年将霞浦核电厂址列入国家核电中长期发展规划。
（四）商用快堆，规模建造
在建的福建霞浦核电站项目为CFR600示范快堆1、2号机组，虽然是“示范”机组，但必将成为今后进一步推广建设商用化快堆提供示范案例。
据业内专家预计，我国将于“十四五”期间建成CFR600示范快堆，2030年左右建成百万千瓦级大型高增殖商用快堆，2035年实现规模化建造。
福建省快堆电站项目，除霞浦核电项目外，中核集团还规划在三明市将乐县高塘镇建造一座商用钠冷快堆电站。
三明核电项目一期工程规划建设2×800MW级纳冷快中子反应堆核电机组，技术方案参考俄罗斯商用示范快堆电站bn800机组。一期工程一号机组原拟于2013年开工建设，建设期为60个月，2号机组拟于2014年开工建设，建设期为60个月。原设计分别于2018年和2019年投入商业运行。中核集团福建三明核电有限公司为三明核电工程项目的业主公司，由中核核电有限公司（中核集团），福建省投资开发集团有限责任公司和福建省三明市国有资产投资经营公司分别以51%控股、40%和9%参股共同出资组建。
后因2011年发生福岛核事故，国家出于核电技术安全考虑，对核电站项目审批暂停，且由于内陆核电安全问题比沿海核电存在更多争议，于是三明核电项目被无限期搁置，目前尚停留在项目前期工作阶段。
从中国快堆后发优势上看，快堆安全性方面必然优于俄罗斯快堆。
中国自主研制的CFR600示范快堆研制设计时，已将非能动余热导出系统应用于快堆，该系统的设计原理是依靠自然对流和自然循环导出余热，采用非能动原理，可以保证在全厂断电、地震、失水三种最严重的事故状态下实现堆芯余热导出，从而保证反应堆的相对安全。
在中国碳达峰、碳中和的总体目标要求下，在霞浦示范快堆成功建造、正常运营之后，中国必将进一步研制设计安全可行的商用快堆技术，同时国家或将进一步开放内陆核电站项目审批，中核三明核电项目将复活，重新投入建造。终有一天中国快堆核电，将迎来大发展。
同时，将来中国商用快堆技术也不可能仅仅局限在国内装机发展，也一定会加入出口行列，成为新一代中国制造的拳头品，在世界各国建成更多快堆电站。
不过，由于快堆核反应过程中增殖的钚-239，竟然还是制造核弹的原材料，这样一来，中国的快堆技术一般是不会出口给不友好国家的。
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