[科普知识]第四代核能系统的研究开发

2012年12月11日11:09 | 中国发展门户网 www.chinagate.cn | 给编辑写信字号：T|T

关键词：第四代核能系统 Reactor GIF 欧阳予开发对象开发机制研究开发快堆 fast 路线图

国家能源局网站介绍了第四代核能系统的研究开发。近年来，世界各国提出了许多新概念的反应堆设计和燃料循环方案。2000年1月，在美国能源部的倡议下，十个有意发展核能利用的国家派专家联合组成了“第四代国际核能论坛”（GIF），于2001年7月签署了合约（Charter），约定共同合作研究开发第四代核能系统（Gen Ⅳ）。这十个国家是：美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿大、巴西、韩国和阿根廷。第四代核能系统开发的目标是要在2030年左右创新地开发出新一代核能系统，使其在安全性、经济性、可持续发展性、防核扩散、防恐怖袭击等方面都有显著的先进性和竞争能力；它不仅要考虑用于发电或制氢等的核反应堆装置，还应把核燃料循环也包括在内，组成完整的核能利用系统。

GIF主要是由各国政府部门支持的科研院所、高等院校和工业界的专家所组成，自2000年至2002年三年中，先后有100多名专家开过八次研讨会，提出了第四代核能系统的具体技术目标，主要是：

1、核电机组比投资不大于1000美元/KW，发电成本不大于3美分/KWh，建设周期不超过三年；

2、非常低的堆芯熔化概率和燃料破损率，人为错误不会导致严重事故，不需要厂外应急措施；

3、尽可能减少核从业人员的职业剂量，尽可能减少核废物产生量，对核废物要有一个完整的处理和处置方案，其安全性要能为公众所接受；

4、核电站本身要有很强的防核扩散能力，核电和核燃料技术难于被恐怖主义组织所利用，这些措施要能用科学方法进行评估；

5、要有全寿期和全环节的管理系统；

6、要有国际合作的开发机制。

GIF在2002年5月在巴黎举行的研讨会上，选定了六种反应堆型的概念设计，作为第四代核能系统的优先研究开发对象。这六种堆型中，有三种是热中子堆，有三种是快中子堆。

属于热中子堆的是：

超临界水冷堆（SCWR， Supercritical water-cooled Reactor）

很高温气冷堆（VHTR， Very-high-temperature gas-cooled reactor）

熔盐堆（MSR，Molten salt reactor）

属于快中子堆的是：

带有先进燃料循环的钠冷快堆（SFR, Sodium-cooled fast reactor）

铅冷快堆（LFR, Lead-cooled fast reactor）

气冷快堆（GFR, Gas-cooled fast reactor）

无论对这六种堆型中的任何一种来说，要从现在的概念设计进展到商用示范，都有大量的研究开发工作要做，需要相当长的时间。

参加GIF的十个国家的专家对上述六种核能利用系统的研究开发工作大纲和分工合作进行了研究协调，提出了初步的工作“路线图”（Roadmap），认为从现在的概念设想转变成商业实施（产业化），需要经过四个步骤的工作：

第一步：可存在性（生命力，Viability）研究。研究明确要使该方案切实可行的关键所在，并证明其原则可行。

第二步：性能研究。工程规模的研究开发和优化，使其性能达到期望的水平。

第三步：系统示范。建造中等或较大规模的示范系统以验证设计。

第四步：商用实施。

目前，GIF的十个国家的参加单位只对第一步和第二步做了初步安排和分工，尚未安排第三步和第四步。目前尚不能确定究竟那一种堆型系统能成功，但按照GIF对第四代的展望计划，将在2020年前后选定一种或几种堆型，2025年前后建成创新的原型机组系统示范，如果在原型机组上能成功地显示这种创新技术在安全性和经济性上的优越性，确实能与其他能源的发电机组竞争，那么大约从2030年起就可广泛地采用第四代核电机组系统，而在那时，现在正在运行的第二代核电机组均将达到60年寿期（批准延寿后）的退役年限。可以用第四代机组去取代。

资料来源：节选自欧阳予院士在“在第七界核电工业展览会暨三代核电技术报告会”上的发言