王猛+王彥+楊潔+陳海龍

摘 要：按我國制定的《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2005—2020年）》，其中要求我們國家需要走核燃料閉合循環(huán)的道路?；诖?，該文著重介紹了閉合循環(huán)的意義，簡要介紹了國際發(fā)展的基本態(tài)勢。對幾個相關(guān)問題，如商用乏燃料處理廠建設(shè)時機；钚的產(chǎn)用平衡；MOX燃料在熱堆核電站使用的適應(yīng)性、經(jīng)濟性等作了討論，并提出政策建議。

關(guān)鍵詞：核能 核燃料循環(huán) 發(fā)展戰(zhàn)略

中圖分類號：TL249 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）05（c）-0238-02

隨著我國核電的快速發(fā)展及核設(shè)施三廢退役治理進(jìn)度的加快，勢必將要建設(shè)大量的核燃料循環(huán)設(shè)施，用以生產(chǎn)核電廠需要的燃料元件，回收處理核電廠產(chǎn)生的乏燃料，以及對相應(yīng)的廢水、廢氣和固體廢物進(jìn)行處理處置。但是與之相對應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)未能跟上，如至今尚未開展過核燃料循環(huán)設(shè)施的物項安全分級的研究，從而使得我國核燃料循環(huán)設(shè)施的設(shè)計、建造、制造無法選用合適的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，也給安全審評和監(jiān)督等工作帶來了許多困難。

1 我國自主核燃料品牌建設(shè)的重點攻關(guān)方向

1.1 完善核燃料設(shè)計技術(shù)體系和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)能力

（1）在進(jìn)行設(shè)計分析體系時，應(yīng)該把核燃料棒性能分析、核燃料組件性能分析程序的自主開發(fā)、適用于自主化核燃料的先進(jìn)堆芯設(shè)計程序開發(fā)、混合堆芯安全評價技術(shù)等作為重點的關(guān)注對象，并將這些技術(shù)體系加以改進(jìn)與完善。

（2）材料研發(fā)方面，為了強化其他核燃料關(guān)鍵材料研發(fā)保障體系建設(shè)，其中包括覆蓋材料成分篩選、工藝研究、性能測試評估以及芯塊和吸收材料，可以在已有的鋯合金材料研發(fā)工作的基礎(chǔ)之上，對鋯合金研制及性能評價保障體系進(jìn)行進(jìn)一步的夯實。

（3）在制造加工方面，需要把自主核燃料研制相匹配的批量化工藝能力建設(shè)和質(zhì)保體系建設(shè)工作作為重點進(jìn)行關(guān)注，另外，補強核燃料運輸和貯存相關(guān)的核燃料基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)保障能力都有待加強。

（4）在試驗驗證方面，為了解決實驗中出現(xiàn)的疑難問題，需要提高自身能力，可以從強化CHF等核燃料綜合性能試驗實施能力、數(shù)據(jù)處理和評估能力以及試驗經(jīng)驗積累等方面著手。

1.2 建立以市場為驅(qū)動的可持續(xù)核燃料研發(fā)發(fā)展模式

第一，為了從行業(yè)、國家產(chǎn)業(yè)角度開展聯(lián)動模式搜索，可對我國現(xiàn)有的有利政策（重大專項等）以及保障手段進(jìn)行充分利用，從而提高資源利用率，加大對基礎(chǔ)資源與設(shè)施的開放共享程度，用以完善和補充當(dāng)前的核燃料研制與國內(nèi)的一些基礎(chǔ)能力。

第二，為使我國當(dāng)前的核燃料研發(fā)工作擺脫依靠國家支持的落后模式，可根據(jù)實際，適時進(jìn)行核燃料用戶聯(lián)盟的創(chuàng)建工作，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的當(dāng)今形勢下核燃料的發(fā)展趨勢，其主要以靈活多樣的項目開展工作，從而滿足市場需求，與此同時，還可以通過對市場手段的利用完成核燃料的更新?lián)Q代。

2 核燃料閉合循環(huán)戰(zhàn)略的意義

2.1 核燃料循環(huán)成本對核電競爭力的影響

目前，從市場整體情況看，我國市場上的清潔能源，如風(fēng)電、火電，其價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于核電價格，所以說核電在價位上面有很大的競爭優(yōu)勢，但是，在世界范圍內(nèi)，隨著核電站的快速發(fā)展，建設(shè)步伐在穩(wěn)步提升，核燃料價格也是水漲船高，這樣一來，核電本來存在的優(yōu)勢也就面臨極大的挑戰(zhàn)，當(dāng)前，價格問題對我國的核電能否繼續(xù)健康發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，所以，為了解決這一問題，可使相關(guān)單位降低核燃料循環(huán)成本。

2.2 有利于環(huán)境保護與環(huán)境安全實施

核燃料是進(jìn)行閉合循環(huán)的，這樣一來，將乏燃料當(dāng)成廢物直接進(jìn)行最終處置的乏燃料廢物量要少很多，使長壽命放射性廢物的體積和潛在的放射性毒性得到極大程度的降低，從而有效地減少了處置廢物所需要的空間。如果在核燃料的處置中實施鈾钚再循環(huán)，使其最終處置量降低為“一次通過”的1/4左右，這樣一來，就是說如果在“一次通過”要建四個最終地質(zhì)處置庫實，施鈾钚再循環(huán)只需要建一個最終地質(zhì)處置庫實就可以了，在實施快堆增殖循環(huán)時，需要分離高放廢物，之后，將分離出的長壽命裂變產(chǎn)物和次錒系核素放到快堆中嬗變成短壽命的放射性物質(zhì)，剩下很少需要處置的廢物，從而使核能發(fā)展的環(huán)境生態(tài)可持續(xù)發(fā)展得到解決。

2.3 在國際核燃料合作中表現(xiàn)突出

在步入21世紀(jì)之初，“核電”在世界上開始出現(xiàn)復(fù)蘇，這種現(xiàn)象不僅是在發(fā)達(dá)國家，許多發(fā)展中國家也同時提出了要發(fā)展核電的要求，雖然說核電復(fù)蘇有利于解決當(dāng)前的核燃料供應(yīng)問題，但是也增加了核擴散的風(fēng)險，所以做到既支持發(fā)展中國家發(fā)展核電，又要有效、可靠的防止核擴散，成為發(fā)展核電的主要矛盾，也是世界核能發(fā)展的焦點問題，在國際外交中，這個問題也尤為突出，因為核燃料關(guān)系到多邊國際合作，所以在防止核擴散的條件下支持發(fā)展中國家發(fā)展核能是大勢所趨，同時也有利于發(fā)展中國家進(jìn)一步發(fā)展，是個好事；但是，如果使發(fā)展中國家發(fā)展核電，會造成國際核燃料在生產(chǎn)和供應(yīng)上出現(xiàn)格局固化的問題，從而導(dǎo)致一些國家將永遠(yuǎn)不具備發(fā)展核電的能力。目前我國作為核大國之一，有能力也有義務(wù)在核燃料國際合作中承擔(dān)更多的責(zé)任，為核電的發(fā)展做貢獻(xiàn)，為了我國能夠在國際核燃料中發(fā)揮更大的作用，應(yīng)抓緊時間，建立閉合燃料循環(huán)體系，以此來增強核燃料的生產(chǎn)供應(yīng)能力和水平。

3 我國自主核燃料品牌建設(shè)的重點攻關(guān)方向

3.1 強化核燃料基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)設(shè)計技術(shù)體系和能力

就現(xiàn)階段來說，在我們國家內(nèi)部進(jìn)行的自主核燃料研發(fā)工作中，已經(jīng)取得了一系列的科研成果，與此同時，促進(jìn)國內(nèi)核燃料基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。但是，看到成績的同時，我們也不能忽略自身存在的不足，也就是新燃料的研發(fā)工作至今未完成，后續(xù)工作還有待完善，雖然已經(jīng)具備了開發(fā)新產(chǎn)品的一系列條件，還應(yīng)該在健全體系和提升能力方面加以努力。

第一，設(shè)計分析體系方，首先要把眼光放在提升核燃料性能方面，深入研究核燃料組件的相關(guān)程序和自主研發(fā)水平，大力研究堆芯設(shè)計等先進(jìn)的技術(shù)；第二，材料研發(fā)，在已經(jīng)使用材料的基礎(chǔ)上，增加對材料性能的評價和開發(fā)，特別是應(yīng)該重點優(yōu)化以芯塊和吸收體材料為主要對象，保證其才能性能比例達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)；第三，在制造加工方面，需要把自主核燃料研制相匹配的批量化工藝能力建設(shè)和質(zhì)保體系建設(shè)工作作為重點進(jìn)行關(guān)注，另外，補強核燃料運輸和貯存相關(guān)的核燃料基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)保障能力都有待加強。第四，在試驗驗證方面，為了解決實驗中出現(xiàn)的疑難問題，需要提高自身能力，可以從強化CHF等核燃料綜合性能試驗實施能力、數(shù)據(jù)處理和評估能力以及試驗經(jīng)驗積累等方面著手。第五，在輻照性能評估方面，為了使輻照性能評估保障體系水平得到有效提升，必須要對先導(dǎo)棒、先導(dǎo)組件輻照后池邊檢查以及熱室檢查的手段加以完善，提高其基礎(chǔ)能力。

3.2 建立以市場為驅(qū)動的可持續(xù)核燃料研發(fā)發(fā)展模式

第一，為了從行業(yè)、國家產(chǎn)業(yè)角度開展聯(lián)動模式搜索，可對我國現(xiàn)有的有利政策（重大專項等）以及保障手段進(jìn)行充分利用，從而加大對基礎(chǔ)資源與設(shè)施的開放共享程度，用以完善和補充當(dāng)前的核燃料研制與國內(nèi)的一些基礎(chǔ)能力。

第二，為了能夠及時的進(jìn)行經(jīng)驗交流，可以從以下方面著手：建立核燃料領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流會（類似于Topfuel）、舉辦相關(guān)學(xué)術(shù)論壇、成立核燃料分會等，通過打造這些經(jīng)驗反饋平臺，達(dá)到信息共享的效果，這樣一來，不僅促進(jìn)了我國核燃料界的交流互動，而且為我國核燃料的研發(fā)改進(jìn)提供極大支持。

第三，為使我國當(dāng)前的核燃料研發(fā)工作擺脫依靠國家支持的落后模式，可根據(jù)實際，適時進(jìn)行核燃料用戶聯(lián)盟的創(chuàng)建工作，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的當(dāng)今形勢下核燃料的發(fā)展趨勢，其主要以靈活多樣的項目開展工作，從而滿足市場需求，與此同時，利用市場手段達(dá)到品牌升級的目的。

總而言之，對于核電廠，核燃料在一定程度上決定了核電行業(yè)的競爭力。所以，核電廠需要進(jìn)一步研究影響核燃料的因素，并且采取相對科學(xué)的管理方式實現(xiàn)對核燃料換料管理和循環(huán)管理，為核電廠的運行管理提供一定的指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1] OECD核能機構(gòu)組織的核燃料循環(huán)經(jīng)濟問題工作組（WGENFC）.核燃料循環(huán)的經(jīng)濟問題[R].

[2] 馬栩泉.核能開發(fā)與應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.