中國先進研究堆
中國實驗快堆
北京放射性核束裝置
核燃料后處理放化實驗設施

中國實驗快堆

    中國實驗快堆是國家“863”計劃最重大項目,列入了國家中長期科技發展規劃前沿技術研發目標,是我國快中子增殖反應堆(快堆)發展的第一步。其核熱功率65兆瓦,實驗發電功率20兆瓦,是目前世界上為數不多的具備發電功能的實驗快堆,該技術方案符合世界快堆發展趨勢,主要參數和系統設置接近商用快堆,具備了大部分原型快堆的一些結構特點,適宜于向下一步商用快堆電站跨越。其優點包括核燃料增殖和放射性廢物嬗變。核燃料增殖是利用占天然鈾絕大部分的U238吸收中子后經過衰變轉化為易裂變Pu239,通過這種方式,可以將鈾資源利用率從壓水堆的不到1%提高到60%以上。放射性廢物嬗變是將壓水堆核電站及其它核設施產生的長壽命放射性廢物,轉化為相對短壽命的放射性核素(從數百萬年降低到幾百年),一座快堆可以支持5~10座同功率壓水堆長壽命廢物的嬗變。中國實驗快堆還采用了負反饋設計、非能動安全系統等前瞻性安全設計,以保證環境和公眾的絕對安全,其安全特性指標已達到第四代先進核能系統的要求。該項目由國家科技部、國防科工局主管,中國核工業集團公司組織,中國原子能科學研究院具體實施。中國實驗快堆于2010年7月21日實現首次核臨界,2011年7月21日成功實現首次并網發電,2014年12月18日實現滿功率穩定運行72小時,2015年12月22日實現滿功率穩定運行144小時,2016年12月31日完成首次大修。

    通過項目實施,我們不僅實現“建立裝置,掌握技術,培養人才,開展實驗”的建堆目標,還在實驗設施、技術、人才、經驗等方面取得了豐碩的成果。主要體現在以下幾個方面:

    1、技術能力得到重大提升。通過項目實施,我國目前已經掌握快堆絕大部分核心技術。建立了一套快堆標準規范體系,開發出了一套用于鈉冷快堆設計和安全評價的軟件庫,形成了可開展快堆物理、熱工、力學、安全、材料、燃料、設備等方面研究的幾十套實驗裝置。通過中國實驗快堆的自主設計和建造,我國已形成實驗快堆規模的快堆設計、建造、調試和運行能力,這為下一步商用快堆電站的開發奠定了堅實的基礎。

    2、研產結合促進了產業技術進步。通過與全國多家企業聯合攻關,實驗快堆設備國產化率達到70%。其中包括我院與中國第一重型機械集團聯合研制的反應堆關鍵設備——堆容器與旋塞,與蘭太實業公司聯合生產的快堆關鍵材料——核級鈉,與上海電氣集團等企業聯合開發成功的控制系統——全自動換料系統,與中核北京核儀器廠等企業聯合研制出的關鍵安全系統——快堆核測、控制與保護系統,與上海一機床共同研制成功的轉運機、反射層組件和屏蔽組件等。另外,項目實現了自主建筑、安裝和調試。這標志著我國已經形成基本配套的快堆工業體系。

    3、知識產權和人才培養取得雙豐收。通過項目實施,共開發出設計程序60多個,編制設計、調試和運行技術文件7000 多冊、技術研究報告2000多冊、已獲得專利授權89項,獲得部級以上科技獎60項,預計最終將獲得專利150多項,成果200多項。目前,我們擁有了一支近400人的高水平快堆技術研發團隊,特別是通過研究轉設計、設計轉調試、調試轉運行的技術隊伍一體化組織模式,培養了一批快堆的“全能選手”和業務骨干。以此為基礎,我國有能力跨過原型快堆而直接發展商用快堆電站,實現快堆技術的跨越發展。

    快堆有兩大顯著優勢:一是可以將天然鈾中占99.3%的鈾238轉換成易裂變核素钚239,大幅提高資源利用率;二是可以將壓水堆產生的長壽命廢物嬗變掉,使得長壽命放射性廢物對環境的影響從百萬年量級降低到幾百年,同時需要最終處置的廢物量大大減少。一座快堆可以支持5-10座同功率壓水堆產生的長壽命廢物的嬗變。按照我國核能發展“壓水堆—快堆—聚變堆”三步走戰略,我國的核能發展,繼二代、二代加及三代核電技術之后,以快堆為代表的第四代核電技術將承擔起核能發展的重任。壓水堆、快堆與后處理廠匹配發展,形成核燃料閉式循環體系,可以充分利用鈾資源,并實現核廢物的最小化,從而保證核裂變能的大規模可持續發展。快堆作為第四代先進核能系統的主要堆型,其大規模推廣應用對我國核資源的清潔高效利用和大幅減少溫室氣體排放,實現低碳經濟具有十分重要的意義。

 

  
     
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