快中子反应堆和乏燃料处理

习近平总书记指出：

 我们要深刻认识和把握能源技术变革趋势，高度重视能源技术变革的重大作用。确定能源技术开发应用的重点，要充分考虑资源条件、技术基础、环境容量、经济合理、国际合作可行性等因素，按照“三个一批”的路径，加快推进能源技术革命。 

一是应用推广一批。要推动相对成熟、有需求、有市场、成本低的技术尽快实现产业化，从而有效提高现有能源生产和应用技术水平，如大型煤炭综采技术、超临界和超超临界燃煤发电技术、燃煤锅炉和窑炉污染物控制管理技术、余热余压利用和热泵技术、高效锅炉和高效电机、节能电器和绿色照明、城市轨道交通、建筑节能、智能物流、风电和光伏发电及上网技术、垃圾发电、混合动力汽车等。

二是示范试验一批。对有一定技术积累、但技术工艺路线尚不定型、经济性和市场可接受性有待检验、尚不具备大规模产业化的技术，要进行试验，探索技术定型、大批量生产的路径，如页岩气勘探开采、煤制油气、煤制烯烃等煤化工，大型先进压水堆、高温气冷堆核电、海上核动力平台、智能电网、分布式能源、特高压输电等重要技术。

三是集中攻关一批。主要是指那些前景广阔、但核心技术受制于人、亟待集中力量奋力攻关的技术，如大型海上风电、高效太阳能发电、生物液体燃料等可再生能源高效开发利用，深海油气勘探开发利用、页岩油气和天然气水合物勘探开发利用，先进储能、碳捕捉利用和封存，先进超超临界发电和燃气轮机、纯电动汽车、新一代先进压水堆和高温气冷堆核电、快中子反应堆核电、核乏燃料处理、地热能和海洋能开发利用等技术。

这些技术是专家们提的，是否准确要论证。我们可否按照“三个一批”的思路走，应用先行，加快试验，集中攻关，缩小差距，力争超越。

——《在中央财经领导小组第六次会议上的讲话》

（2014年6月13日）

纯电动汽车 

BATTERY-ONLY ELECTRIC VEHICLES

电动汽车指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车对环境的影响相对于传统汽车较小，因此其前景被广泛看好。纯电动汽车指汽车的动力全部由车载电源提供，没有其他动力系统。

虽然生产厂商一直宣扬纯电动汽车是环保、零污染的汽车，但这不代表它不会产生污染和碳排放。事实上，纯电动汽车在产生电力供给电动汽车使用的过程中，发电的过程会带来不同程度的污染及碳排放，例如，火力发电会产生大量的碳排放以及其他由煤炭燃烧产生的气体，包括二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等。当然，如果是其他的供电方式，例如核电、水力发电或风电等供电方式，这个环节的碳排放和污染就会很小。另外，电动汽车制造过程中也会产生碳排放。因此，将整个制造周期和使用周期的碳排放加起来，纯电动汽车的碳排放不一定比普通燃油汽车少。但是即使是采用火力发电，纯电动汽车依然比普通汽车具有更大的环保优势，一方面是因为纯电动汽车将零散的碳排放转移到汽车制造厂以及发电厂，这些场地一般都有污染控制装置，能很好地减少碳排放；另一方面，火力发电厂对化石燃料的使用率大概是47%，比一般汽车发动机的35%高出不少，因此，在产生相同碳排放的前提下，火力发电厂产生的能量更多，这对于日益紧张的化石燃料来说具有很大的意义。

除此之外，纯电动汽车在实际使用过程中也具有很大的优势，例如，行驶相同千米数的纯电动汽车的花费，仅仅是普通汽油车的1/3左右。另外，电动汽车的电机不用像燃油发动机那样靠怠速维持自身的运转，在堵车时不会浪费额外的能量，适用于交通拥堵的城市。并且即使电机的转速为零，也能随时以最大扭矩输出动力，让电动汽车在低速行驶时比汽油车反应更加灵敏。因此，作为城市通勤车来说，纯电动汽车比汽油车具有更大的优势。

快中子反应堆 

FAST NEUTRON REACTOR

人类第一台核反应堆由著名物理学家恩利克·费米领导的小组于1942年12月（“曼哈顿计划”期间）在美国芝加哥大学建成，从此开启了人类原子能时代。现如今，核能已经占到全球能源的近20%。

核反应堆中常用的元素是铀。天然铀储量中235U只占约0.7%，其余99.3%是238U。235U是个暴脾气，而238U由于多出了3个中子就老实了许多。所以当中子撞击原子核时，235U原子核容易发生裂变，而238U却岿然不动，所以目前的核电站中，多数是以235U为燃料的，而它的“哥哥”238U却只有干看的份。因为中子撞击235U原子核后产生的高速中子（快中子）会大量飞散，所以就需要使中子减速（热中子），增加与235U原子核碰撞的机会来提升核燃料的链式裂变反应的效率。但235U实在是太少了，放着那么多的238U不用实在是可惜。既然238U不能在热中子的作用下发生裂变，那么能不能让快中子直接撞击238U呢？

这就用到了快中子反应堆。快中子反应堆指没有中子慢化剂的核裂变反应堆。快中子反应可在堆芯燃料的外围放置238U，堆芯产生裂变反应时放出来的快中子，被装在外围的238U吸收，238U就会很快变成239Pu。这样，在产生能量的同时，又不断地将238U变成可用易裂变燃料239Pu，而且再生速度高于消耗速度，核燃料越烧越多，快速增殖，所以这种反应堆又称“快速增殖堆”。如将快中子增殖反应堆推广应用，将使铀资源的利用率提高50～60倍，大量238U堆积浪费、污染环境的问题将能得到解决。

2010年7月21日，由中核集团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。由此，中国成为世界上少数几个掌握快堆技术的国家之一。

乏燃料处理 

SPENT FUEL TREATMENT

乏燃料指在反应堆内烧过的核燃料，又称辐照核燃料。

什么是核燃料呢？我们都知道原子弹和氢弹，核能的威力十分巨大，但控制起来非常困难，目前，我们只能在一定程度上控制核裂变。核电站就是通过缓慢核裂变释放出来的能量来发电的发电站。但是，核燃料用到一定程度就会产生“核渣”（乏燃料），它与烧煤产生煤渣相似，但相比于煤渣，其比例要高出不少。乏燃料和普通燃料不同，含有大量放射性元素，如果不加以妥善处理，会严重影响环境安全和人类健康，因此处理乏燃料就成了亟待解决的问题。

刚从反应堆卸出的乏燃料比活度很高，还释放大量的衰变热，必须储存一年甚至更长的时间待其放射性和余热降到一定程度后再进行操作及处理。按储存方式，乏燃料储存有湿式储存（水池储存）和干式储存之分。

经过储存后的乏燃料，国际上通行的有两种处理方法：一种是不进行乏燃料后处理，燃料棒在核电站反应堆内燃烧完后将其长期暂存、永久储存、直接处置，称为开式核燃料循环；另一种是对乏燃料进行后处理，回收其中的铀和钚，再加工成燃料组件进行重复利用，称为闭式核燃料循环。目前，美国、加拿大、西班牙等采用开式燃料循环，中国、法国、英国、日本等则采用闭式燃料循环。闭式燃料循环可以对未充分燃烧的燃料进行再利用，不仅解决了污染问题，在节约能源上也有着巨大作用，但是需要的技术难度也更高。

我国乏燃料的产生量和累积量呈逐年上升趋势。在国家发展改革委、国家能源局印发的《能源技术革命创新行动计划（2016—2030年）》中，“乏燃料后处理与高放废物安全处理处置技术创新”成为核能技术两大创新重点之一。在“十三五”规划中，也明确了“十三五”期间要“建设5座中低放射性废物处置场和1个高放射性废物处理地下实验室”，核废料处理已经被提到国家高度。

（来源：科协改革进行时）