2012年10月31日,作為國家“863計(jì)劃”重大項(xiàng)目的“中國實(shí)驗(yàn)快中子反應(yīng)堆工程”通過了專家組驗(yàn)收。自此,我國成為世界上少數(shù)擁有快堆技術(shù)的國家之一。中國實(shí)驗(yàn)快堆熱設(shè)計(jì)功率65兆瓦,電功率20兆瓦,是目前世界上為數(shù)不多的大功率,具備發(fā)電功能的實(shí)驗(yàn)快堆。
快堆,即快中子反應(yīng)堆,是世界上第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的主力堆型,代表了第四代核能系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前,全世界400多座核電站采用的還主要是熱堆(即熱中子反應(yīng)堆)。熱堆在技術(shù)上比較成熟,但是不足之處也很突出,它的核原料利用率只有3%左右,其余產(chǎn)生的都是核廢料。而快堆可以將核原料利用率提高到60%以上,同時(shí)降低核廢料的產(chǎn)生,減輕放射性危害,從而實(shí)現(xiàn)世界能源的可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展。
為什么快堆要比熱堆的核原料利用率高得多呢?在天然鈾中,僅有0.714%的鈾同位素——鈾235能夠在熱中子的作用下發(fā)生裂變反應(yīng),而占天然鈾絕大部分的鈾同位素——鈾238卻不能在熱中子的作用下發(fā)生裂變反應(yīng)。不過,鈾238在吸收中子后,經(jīng)過幾次核衰變,可以轉(zhuǎn)換成另一種可裂變的核材料钚239。而快中子對(duì)鈾238的轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱中子,從而導(dǎo)致快堆的發(fā)電效率要比熱堆大得多。所謂快中子,是相對(duì)熱堆中的“慢中子”而言的。在熱堆中,中子的速度要通過慢化劑慢化之后才能起作用,而快堆因不需要慢化劑而令其中的中子速度較快。