我国已探明铀储量 是否够用上3000年？

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1、我国已成为世界上第 8 个拥有快堆技术国家？我国已探明铀储量是否够用上 3000 年？编者按：上月末， 中国能源报编辑突然收到一封电子邮件， 还没来得及细看内容，作者的名字先 跃入编辑眼帘：何祚庥。不正是那位号称“不信邪”的科学打假狂人吗？“ 来者不善，看来老先生又有不满的牢骚要发了。 ”果然，老先生挑中了前阵核燃料领域的“头条新闻”进行批驳。实际上， 别说是普通读者，就是很多 “院士”都 对这 条新闻 的真实性深信不疑。而身为从事核物理研究多年的中科院院士的何先生来信署名隐去了院士身份，落款处仅 写着“研究员”三个字。1 月 4 日，国内各大 报刊、网站纷纷突出报导了中国铀利用率提升 60

2、倍，50 年资源变成可用 3000 年。报道认为， “我国科学家在核电技术方面取得重大技术突破，实现了核动力堆中燃烧后的核燃料的铀、钚材料回收。这项 技术的 专业名称叫动力堆乏燃料后处理技术，由此，我国现已探明铀储量够用上 3000 年”。报道还引用了中核集团有关负责人的说法称：“这是我国核电领域的重大自主创新成果，意味着我国第四代先进核能系统技术实现了重大突破。由此，我国成为继美、英、法等国之后，世界上第八个拥有快堆技术的国家。 ”有不少朋友，包括我的“院士”朋友，打电话向“我们” 祝贺， 认为，这是核科学的一大成就，为中国的能源供应和节能减排解决了大问题。还 有一些研究火力发电的院士打电话

3、问我：“我国火力发电面临非常紧迫的形势，石油可能在 20 至 30 年 内 枯 竭 ，煤 也 许 只 够 用 100 年 ！ 现 在 看 到 媒 体 报 道 ，由 于 动 力 堆 乏 燃 料 后 处 理 技术 的 出 现 ，我 国 现 已 探 明 铀 储 量 够 用 上 3000 年 ，这 比 我 们 的 石 油 、煤 的 资 源 量 丰 富 多 了 ！ 是 不 是 我 们 这些 搞 火 电 的 人 可 以 松 一 口 气 了？”但 是 ，国 外 的 反 应 却 和 我 国 媒 体 的 报 道 大 不 相 同 。美 国 华 尔 街 日 报 1 月 5 日 刊 登 评 论 说 ，“那 简 直 就

4、 是 大 吹大 擂 ！ ”这 是 怎 么 一 回 事 ？ 是 美 国 华 尔 街 日 报 一 贯 采 取 “敌 视 ”中 国 的 立 场 ，还 是 国 内 媒 体 或 中 核 集 团 在 “大 吹大 擂 ”呢？虽然有少数国内媒体引用了华尔街日报的评论，但大多持谨慎态度。不少朋友希望我 这位已退休的核物理学家做一个“负责任” 的回答。下面我想从四个方面，对上述问题做一些分析和讨论。（一）中核四 0 四乏燃料中试工程究竟取得了那些实质性的成就？2010 年 12 月 21 日，中核集 团 宣布：“我国首座动力堆乏燃料后处理中间试验工程中核四 0 四中试工程热调试取得圆满成功。这意味着我国成 为世界

5、上少数掌握乏燃料后处理技术的国家之一，将有力地推动我国核燃料和核电事业安全，高效发展。 ”在声明中，中核未说明这是什么样规模的“中试”。据一些后 续报道说， “中试厂在完成浓度为 100%的乏燃料热试工作后，将进行一系列整改，以保证系统稳定运行”， “按照计划，未来中试厂将完成 50 吨乏燃料的 处理任务”， “如果一切正常，该 中试厂将进行扩建，年 处理能力将提高到 80 吨”。中核集团后处理中试工程负责人王俊峰表示：“十二五末，中试厂将实现 80100 吨的生产能力。”中核集 团总经 理 孙勤表示：“ 中试 厂热试成功之后，中核集 团将立即筹划年 处理能力 200 吨的项目，800 吨的项

6、目也要加快推进。 ”他同时表示：“对于 200 吨/年的后处理厂项目，中核集团已经牵头成立了大厂筹备处，积极推进项目建设。 ”虽然孙勤表示，掌握技 术要靠我国自己的力量，但据媒体报道， “中核集团仍在与法国商谈引进乏燃料后处理大厂的相关事宜。业内人士表示，目前业界尚未在这一问题上达成共 识。始终有不同的观点。 ”该人士称，“有的 认为 不全盘进 口也可以，有的人急着进口。 ”从这一系列报导，可以看出，首先，这只是规模很小的中试，比 50 吨小很多，而且还需“进行一系列整改”；其次，要到“十二五”末，也就是 5 年后，才“将能实现 80-100 吨的生产能力”；再次，正在筹划年 处理 200 吨

7、能力的项目，但没有表明具体的投 产时间，一个合理的猜 测，是至少 5 年以后；最后，中核集团仍在与法国商谈引进乏燃料后处理大厂的相关事宜，也就是中核 对自己发展的技术，能否廉价地大 规模生产，并没有足够的把握。此外，究竟我国需要“多大”的年 处理乏燃料的能力，是更应该思考的问题。通常，建造一座 100 万千瓦的核电站，其初期投料 约是 360 至 370 吨的浓缩铀，而年 补充量约是 175 吨的浓缩铀。也就是说，一座标准核电站需要年处理的乏燃料，大 约是 175 吨。按照 讨论中的我国中长期核 电规划，我国希望在 2030 至 2035 年前，核电 装机增长 到 7000 万8000 万千瓦

8、。如以 8000 万千瓦来计 算，需要年处理的乏燃料，高达 14000 吨之多！这一数字较之 2015 年可能实现的年处理 100 吨能力的数字约大了 140 倍。我国要在未来的 15 到 20年间，将处理能力 扩大 140 倍， 实 在是任重道远！无怪乎国外媒体说：“事实上，中国核工业集团公司在其网站上发布的一份所署日期为 2010 年 12 月 22日的简短中文声明中表明，核废料后 处理之说只是基于一项试验、一个非常小的试点项目之上。 ”（二）我国是否属掌握了快中子增殖核电站技术？有不少媒体说，由于“动力堆乏燃料后处理技术”取得重大技术突破， “由此，我国成为世界上第八个拥有快堆技术的国家

9、”。这一说法错得离谱。一个完整的快中子堆核电站的持续运转，通常需要有如下支撑技术和先决条件：第一是比较强大的核燃料工业。快中子堆运行必 须有充足的核燃料的持续供应。其一次投入的所需核燃料总量达几吨之多， 这里指的是 20%浓缩铀，或钚 238242，主要是钚 239。因此是压水堆的 10 至 20 倍，而且最好做成标准的 MOX 燃料（混合燃料的缩写，目前用的最多的是氧化铀钚燃料编者注），因为这是当前已知技术成熟的核燃料。据 报道，王俊峰 说：“ 我们最后一次（试验），制备出了合格的铀产品和钚产品，所以说我们成功了。 ”但是没有说明，是否已能生产出合格而廉价的 MOX 燃料，而且，关键是廉价。

10、第二必须建立一整套从建造到连续可靠安全运转，并能持续而廉价的供电技术。目前我国原子能研究院正在研发一个小型实验型快中子堆，已投入 26 亿元人民币， 预期发电 功率 25 兆瓦。2010 年 7 月 23 日有报道说， “中国核工业集团宣布，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。 ”这无疑是一个好消息。但 报道接下来却又说， “这意味着我国第四代先进核能系统技术实现重大突破，我国成为世界上少数几个掌握快堆技 术的国家之一。 ”但是，我认为 ，“首次”达到临界，只是达到持续供电的第一步。快中子堆必须解决的重大技术问题，是安全问题。必须百分之百

11、地确保它的可靠，尤其是可控的安全持 续运转 。快中子堆一旦发生超临界事故，那就是不得了的大事故，相当于一次小型的核爆炸。快中子堆中的快中子飞行速度极快，是通常压水堆热中子速度的 1500 倍。如果 说热中子堆的运 转，要求做到毫秒 级的精确控制，快中子堆就要做到微秒级的控制。据我所知，世界上至今还没有任何一个 发达国家，已 实现了快中子堆核 电站持续安全运转供电。有些国家曾研发了一段时期，大多已停滞。只有俄罗斯仍在坚持不懈地努力，他们主导的研究方向，是用快中子堆 发电充任核潜艇的动力。至于电价，目前的中国 实验快堆每千瓦投 资约为 10 万元人民币，比火力 发电 8000 元/千瓦造价约高了1

12、0 倍。快堆需要投入 22.5 吨核燃料，至少是常规核电站所投核燃料的 10 倍。其冷却、传热系统用的是液体金属钠循环，投资也高 于 高 压 水 冷 却 。为 达 到 高 效 发 电 ，快 堆 构 造 中 还 少 不 了 能 支 撑 高 压 水 蒸 汽 的 大 容 器 。当前 ，第 三 代 压 水 堆 型 核 电 站 的 投 资 约 是 18000 元 /千 瓦 。一 个 严 峻 的 问 题 是 ，中 国 的 快 中 子 堆 核 电 站 电 价 何 年 何 月才 能 降 到 和 第 三 代 核 电 站 相 接 近 的 水平？第三必须有快中子堆乏燃料快速的后处理技术，还有相应强大的配套工业。快中

13、子核 电站的主要特点，是在消耗核燃料发电的同时，不断产生新的核燃料，其增殖系数通常是 1.6，即烧掉 1 个钚原子，会新增加 1.6个钚原子。但是，这一新增加的 0.6 个钚原子，必 须从快中子堆中取出来，才能做到快中子堆核 电站的持续、高速发展。所以，一个完整的 快 中 子 堆 核 电 站 核 发 电 技 术 ，必 须 包 括 快 中 子 堆 乏 燃 料 后 处 理 技 术 ，而 且 要 有 适 用于 快 中 子 堆 的 MOX 燃 料 的 工 业 化 生 产 技 术 。现 在 部 署 的 乏 燃 料 后 处 理 生 产 线 ，仅 能 适 用 于 压 水 堆 ，并 不 能 直 接搬 到 快

14、中 子 堆 乏 燃 料 的 后 处 理 中 。因 为 压 水 堆 乏 燃 料 后 处 理 技 术 ，并 不 等 同 于 快 中 子 堆 乏 燃 料 后 处 理 技 术 。两 者衰 变 产 物 并 不 等 同 ，其 放 射 性 强 度 以 及 相 对 比 例 也 不相同。第四，从第三代核电技术到第四代核 电技术，的确是技 术上的大跨越。但仅就“快中子堆首次达到临界”和“压 水堆的乏燃料后处理中试获得成功” 这两项“成就”而言，和今后将要走的长长的路程相比较，只能算是“万里 长征的第一步” 。（三 ）掌 握 了 乏 燃 料 后 处 理 和 快 中 子 增 殖 堆 发 电 技 术 ，是 否 由 此

15、使 我 国 十 分 短 缺 的 天 然 铀 资 源 ，从 50 年 延 伸到 3000 年？首先需要解释，为 什么我国天然铀 只能“支持”正在建设中的“ 第二代”、 “第三代” 核电站 50 年？这一结论来自能源专家的估算：“目前已探明世界上有经济开采价值的铀为 500 万吨，而一座 100 万千瓦的核电站，要消耗的铀为：初装量 365 吨加上年补充量 174 吨，运行 30 年约需天然铀 5500 吨。能源 专家按核电装机年增长率 2.5估算， 现有储量只能维 持到 2035 年左右， 这里的增长率 还只是采用的 1989 至 1990 年间世界核电发展低潮期的增长率。 ”2035 年减去

16、1990 年等于 45 年。现在发展的形势，无论是储量和装机增长速度都超过了 1990 年的预计。已去世的核动力专家赵仁凯院士生前曾预测说，我国天然铀资源最多仅能维持 60 座标准核电站持续运行 40 年。赵仁 凯院士甚至建议将 60 座标准核电站设为我国核电 站发展规模的上限。 现在人们公认核电站已可能从 40 年的全寿期，延 长到 50 年。但能量仍需守恒，也就是我国天然铀资源仅能支持 50 座标准核电站，持 续运转 50 年。既然天然 铀资 源利用率，可扩大 60 倍，因此，可支持的年限也就延长到 5060=3000年。这 里要 请人们 高度注意：核科学家指的是，如果只建造装机 为 0.5 亿千瓦的核电站，我国天然铀资源可支撑到 3000 年。但如果我国 电力工 业需要 10 亿至 15 亿千瓦的装机，那就只能支撑 100 到 150 年了。更重要的是，上述资源利用率可提高 60 倍的估算，只是 1990 年的估算，现在已不再准确。因为核发电技术的不断改进，设计的不断更新，已大幅度提高了压