中国核技术突破真相调查

2011年1月3日，中国高调宣布核燃料的后处理技术取得重大突破——中核集团四〇四厂的乏燃料后处理中试厂热调试成功，从乏燃料(核反应堆中使用过的核燃料)中成功分离出铀、钚等产品，可供核电站循环使用。

国内媒体快速跟进，而且不乏溢美之辞。“铀利用率提升60倍”、“中国铀资源够用3000年”等说法。在互联网上引来—片叫好声。

甚至还有人将这项技术突破与稍后J-20的成功试飞联系起来，上升到政治高度.解读为官方有意释放谈判筹码，为胡锦涛主席访美壮行。

该消息还引起股市行情的大幅波动.中核集团属下的两支股票.中核科技涨停，而从事海外铀资源开发的中核国际急跌12.7%。

不过，国际铀市场的信心未受影响。1月4日，铀在纽约的交易价为每磅63.5美元左右，不但没有下跌，还比2010年底高出l美元。而过去两年，国际铀价上涨了约20%。

“媒体有些报道太夸张了解读过度。”中国原子能科学研究院顾忠茂研究员接受《凤凰周刊》记者采访时强调，热调试的成功是中国科技人员20余年艰辛努力所取得的突破性进展，极大地鼓舞了士气，可喜可贺，但与其他主要核能国家相比，中国的民用核燃料循环技术仍落后一大截，需要奋起直追。

调试过程非常顺利

中核集团四〇四中试厂于1990年3月由国家计委立项建设。原子能研究院是参与该项目的三个合作方之一，负责提供工艺流程和基础数据;核工业第二研究设计院(现改制为中国核电工程有限公司)负责工程设计、设备研制;四〇四厂负责项目管理和工程运行。

乏燃料的后处理，从元件的剪切、分离、提纯到最后拿出台格产品，每—步都是难题。这次热调试，全过程都非常顺利，中国科学家经过20年反复实验，终于突破了全套技术体系。

而在这20年里，后处理技术在许多国家都取得突破，特别是印度这个核技术的后发国家，后来居上，走到了中国前面。而美国早在上世纪70年代末，就建成了全球第一座乏燃料后处理厂，处理能力1500吨/年。

“与这些核大国相比，我们没有多少可以吹的，必须保持冷静清醒。”顾忠茂说，中国的后处理技术与能力明显落后于国际水平，当前任务是奋起直追。

相比之下，媒体报道显然过于乐观。看到“铀利用率提升60倍”、“铀资源够用3000年”这类报道受到网民热捧，顾茂忠在“凤凰网”跟帖评论：“中试工程热调试的成功值得庆贺!但媒体报道的标题‘铀利用率提升60倍’太夸张了，容易引起误导。业内人士都很清楚，目前世界各国的核能技术可能还需要研究发展几十年，才能实现这个宏伟目标。”

“这些报道给人一种错觉，好像中国现在的铀利用率就已经提升60倍了。”顾对本刊记者表示，60倍只是—种理论计算，要变成现实，中国还有很长的路要走。

中试厂在调试成功后，将继续为商业运行探路。接下来的工作是完成50吨乏燃料的处理任务。顾忠茂估计，仅这一项，就可能需要一至三年时间。

完成这项规定任务后，中试厂将做相应配套，形成一定的生产能力，继续验证新的工艺参数。到那时，这条中间试验才算完成其历史使命。中国的乏燃料后处理技术在此基础上，才有望转化为生产力，实现商业价值。而这个过程，顾忠茂估计至少需要10年。

“路打通了”

后处理技术具有典型的军民两用性质(分离出的钚既能用于核电站，又能用于制造核弹，8公斤钚即能造一枚核弹)，与铀浓缩技术、重水生产技术并列，是国际上防核扩散的三大敏感技术。因此，乏燃料的后处理不仅是一个技术与经济问题，也—直被视为一个政治问题。

在核燃料使用上，有核国家根据其国情和政策需要，存在多种技术选择。

美国因其政策重点一向致力于防扩散，因此在核燃料的使用上不主张进行后处理，长期奉行“一次通过”的技术路线。也就是，核燃料在核反应堆中使用一次后，即经过充分冷却和严密包装，进行深地质处置，这种技术选择也叫“开路”路线(与闭合的循环利用路线相对)。

与美国一起选择开路路线的国家还有加拿大、瑞典、芬兰、西班牙，他们现在对乏燃料进行暂时封存，若干年以后根据技术进展再作决策进行处理。现在，美国国内积累的乏燃料已经达到6万吨之多，虽然上世纪70年代末就建成了一座年处理能力1500吨的后处理厂，但为了防扩散的需要，—直没有投运。

更多国家选择了“闭合循环”的技术路线。法国、英国、俄罗斯、日本、印度等国都采用这条路线，工艺技术已经成熟，都有了一定的生产能力，而且实现了热堆循环。

法国是这一技术路线的领跑者，已经建成两座1600吨的乏燃料后处理厂，运行良好，在热堆中实现了核燃料的循环使用。英国的后处理能力也不弱，拥有两座后处理厂，规模分别为1200吨和1500吨，都在运行中。俄罗斯现有一座400吨的后处理厂，明年拟建一座100-300吨示范厂;日本依靠法国技术，建有100吨和800吨后处理厂各一座;印度也有三座后处理厂，尽管规模较小(—座50吨、两座100吨)，但具备了后处理能力，不但能处理热堆乏燃料，还掌握了快堆乏燃料的水法后处理技术。对比之下，中国快堆乏燃料后处理研究仅仅刚起步。

核燃料“闭合循环”又有两种选择，除了在普通热堆中循环使用外，还可以将后处理分离出来的铀和钚，制成混合氧化物燃料，用到快中子增殖反应堆中，这样可以大大提高核燃料的利用率。这两种处理分别被称为“热堆循环”和“快堆循环”。理论上，经过“快堆增殖-后处理-快堆燃料制造”多次循环，利用率可以提高60倍。

在美国推行“一次通过”的开路路线30年后，小布什政府于2006年提出“全球核能伙伴计划(GNEP)”，作为美国核能发展的长远战略。该计划致力于在合作伙伴中发展推广后处理技术和快堆技术，力图恢复其核能大国地位。

尽管这项计划因为没有得到国会拨款，至今没有启动，但美国技术路线的转向，标志着“闭合循环”的技术路线已经成为国际主流。核能专家预测，2040年前后，“快堆增殖-后处理-快堆燃料制造”循环技术有可能进入商业应用阶段。

中国政府很早就确定了“快堆闭合循环”的技术路线。但是，作为这条技术路线的关键一环，中国的乏燃料后处理技术至今仍在中试阶段，尚未形成工业能力，与核大国的国际地位极不相称。

“作为一个核大国和核能规模很大的国家，中国不应该也不可能依赖国外，必须自主建立一套独立、完整和先进的核燃料闭式循环工业体系。”顾忠茂说，后处理是这套循环工业体系中技术难度最大的一个环节，这一关不突破，中国的核燃料循环工业体系就不能闭合。

目前，美国的GNEP计划尽管在国内受挫，但仍在海外推行全球核能伙伴计划，寻找合作伙伴，以期在各国发展民用核能的同时，降低核扩散风险。“从民用核能的国际发展趋势看，今后很可能形成少数几个国际核燃料循环中心。”顾忠茂说，从这个意义上说，中国也必须奋起直追，尽快建成核燃料循环工业体系，提升在国际合作与竞争中的话语权，否则，就有被边缘化的危险。

这次热调试成功，让中国一大批科研人员长吁了一口气。“路打通了。”顾忠茂说，中国终于可以按照自己的既定线路，开启商业化道路了。

专家建言：2025年建成商用后处理厂

早在三年前，专家就曾建言启动商用后处理厂建设项目，争取在2025年建成一座年生产能力800吨的商用后处理厂。

中国内地现在运营中的核电机组共有13台，装机容量共约1000万千瓦。国家能源局已核准开工的机组共34台，总装机容量3692万千瓦，2020年前都能建成投运。此外.还有近20台机组获准开展前期工作。

根据国家能源局到2020年核电装机40—60Gw的发展目标，预计到那时，中国乏燃料累积存量将达到7500-10000吨，2030年达到20000—2500()吨。这意味着，2020年后，中国核电的批量发展开始对分离钚有较大需求。作为产能配套，中国乏燃料的后处理能力届时必须跟上。

另外，根据中国核能产业的“热堆、快堆、聚变堆三步走”发展战略。2020年左右拟建成80万千瓦的示范快堆，2030年前后建成首期商用快堆，2035年实现批量化建设。如果乏燃后处理厂不能在2025年建成投运，为快堆提供钚装料，快堆计划将成无米之炊。

记者从有关方面获悉，商用后处理厂的前期工作，可能已经提上日程。

专家建言，为与快堆发展相协调，中国首较座后处理厂的设计生产能力定于800吨/年比较合适。这样，每年可分离出8吨钚，基本上可以满足快堆电站的前期需要.同时还有部分钚可以在热堆中循环利用。

国际上，一个具备商用价值的乏燃料后处理厂，从立项到建成，周期通常为15-20年。业内有人乐观估计，中国如果从现在开始着手有关工怍，到后处理厂建成投产，可能要不了这么长时间。

商业运作离不开政府主导

建设商用后处理厂，除了要解决工艺流程、设备选型、自动控制等技术问题，科研设计人员还需要考虑其经济效益和商业前景，做出合理评估。

美国之所以选择开路路线，并且启动GNEP时受挫，一个重要原因，就是考虑到乏燃料后处理的高昂成本。业内人士都清楚，以现在的国际铀价，从天然铀矿石开始，经过分离、浓缩、提纯得到核燃料，远比乏燃料后处理循环再利用的核燃料更具市场竞争力。

但是，如果从核燃料的整个循环链条进行综合评估，乏燃料后处理的社会和环保效益非常可观。相应地，如果考虑到对核废料进行最终处置的高昂费用，并以此来评估乏燃料后处理的经济效益，同样应该是划算的。

迄今为止，对核废料的最终处置，国际上还没有公认的有效方法，因此也没有计算最终处置费用的公认标准。以美国为例，他们在内华达尤卡山建造了永久的核废料储藏库，但是并没有启用。其国内累积的天量核废料仍分散暂存在水池中。如果经过后处理，这些核废料的体积可以缩减到原来的四分之一，将大大降低最终处置的费用。

综合评估，核燃料的循环利用比一次通过更为合理，然而这并不意味着后处理厂就一定能赢利，靠市场维持自身运转。在很大程度上，中国后处理厂的商业前景取决于快堆的技术发展和建设规模。去年7月，中国80兆瓦的实验快堆进入临界。顾忠茂预计，如果发展顺利，中国的快堆核能系统有可能在30年后进入商业应用，50年后取代热堆成为核能的主力，后处理厂的商用前影应该是不错的。

但是，从各国后处理工厂的运行情况来看，现在都离不开政府扶持。以做得最好的法国为例，其商用处理厂虽然多年来运行良好，但仍需政府补贴，还不能完全市场化。

“民用核能产业正在逐步市场化.但作为战略产业的乏燃料后处理始终置于国家控制之下，各国无一例外。”忠茂说，后处理不仅是一种商业行为，还是一种国家行为，要坚持政府主导。

言外之意，中国乏燃料后处理技术的商业化，还需要国家意志大力推动和政府之手强力运作。