快堆MOX燃料潜力、争议都很大

用于生产压水反应堆（PWR）MOX燃料的组件。

      1月21日，俄罗斯中文网报道，俄政府批准了《2010-2015年及2020年远景的新一代核能技术》。俄罗斯总理普京表示，俄罗斯将在研发新一代核能技术的基础上，建设更为高效和洁净的核电站。

      俄罗斯研发快堆MOX燃料

      俄罗斯国家核能公司总经理谢尔盖·基里延科说，这指的是建设使用MOX燃料的快中子反应堆，它用1公斤铀产生的能量是目前热中子反应堆的100倍。MOX燃料又称铀钚混合氧化物燃料，使用MOX燃料的快堆可以极大地减少核废料的产生。核电站发电使用后的燃料叫乏燃料，乏燃料中含有未被用尽的铀和产生的钚。MOX燃料就是通过把乏燃料中含有的铀和钚经过处理后提取出来做成的，这种做法可以大大提高天然铀资源的利用率，从而提高核电站的经济效益。

      基里延科表示，生产MOX燃料的工厂将于2014年投产，到2019年将建成使用MOX燃料的反应堆样机。他强调，这是一种未来技术，15至20年之后，俄罗斯将在国内外积极建设此类核电站。

      俄罗斯政府批准的该计划预算为1283亿卢布（约43.1亿美元），其中1104亿卢布来自政府预算。最终的拨款额还需要经过俄罗斯财政部的同意。但俄罗斯战略和技术研究中心专家安德烈·弗罗洛夫认为，1280亿卢布的投资未必能完成包括建设样机在内的所有工作。

      MOX燃料与快堆

      MOX燃料是一种核燃料，它包含多个可增殖的可衰变氧化物，特别是PuO2（氧化钚）与UO2（氧化铀）的混合燃料（UO2来源广泛，包括天然的、经过再加工的，以及核废料当中的）。钚是一种自然界不存在的人造放射性同位素，铀燃料在反应堆中燃耗时会产生钚。在核燃料循环中，如何有效合理地利用钚，一直是原子能和平利用的重要任务。最初利用铀的链式反应生产钚是为了军事目的，即生产核武器。但随着高富集铀生产技术的发展以及钚量的增加，钚除用于制备核武器外，还可以制成核燃料，用作和平目的，其中最有效的利用就是钚铀混合氧化物燃料，即MOX燃料。MOX可以利用乏燃料中的钚。一般情况下，乏燃料中钚的含量为1%，其中2/3的物质具有放射性，钚239占50%，钚241占15%，每年全世界大约有70吨可用来生产MOX燃料的钚被当作核废料倾倒。有统计数据表明，钚的单次循环利用可以将铀原料的利用率提高12%，而如果将核废料中的铀也循环利用，那么利用率将提高22%。

      快堆中常用的核燃料是钚239，而钚239发生裂变时放出来的快中子会被装在反应区周围的铀238吸收，又变成钚239。这就是说，在堆中一边消耗钚239，又一边使铀238转变成新的钚239，而且新生的钚239比消耗掉的还多，从而使堆中核燃料变多，实现增殖。目前，各国发展的主要是用MOX作燃料，用液态钠作冷却剂的快中子增殖堆，它的倍增时间是30多年。也就是说，只要添加铀238，每过30多年，快堆核电站就可翻一番。理论上快堆可以将铀238、铀235及钚239全部加以利用，并将铀的利用率提高到60%-70%，比热堆中的压水堆高140倍，比重水堆高70倍以上。

      快堆MOX燃料发展历程

      快堆是实现核燃料增值、提高铀资源利用率、减少长寿命核素的最重要途径。20世纪60年代，比利时、法国、美国、意大利、德国、日本和印度等国纷纷建立实验室，开发供增殖快堆使用的MOX燃料。1970-1985年国际上形成了快堆MOX燃料的研究高潮。截至80年代末，大多数建成的快中子堆（包括实验、原型和难证堆）都成功地使用了MOX燃料。目前，全世界有20多个快中子堆装载了MOX燃料。

      在MOX燃料厂的建设方面，截至2008年，国际上共建造了24座MOX燃料厂，生产能力为每年213吨，其中LWR-MOX燃料厂（轻水堆-MOX燃料厂）的FBR-MOX燃料厂（快堆-MOX燃料厂）各占一半。到2012年，预计世界上主要的LWR-MOX燃料生产国法国、日本、英国的年生产能力将达195吨、130吨以及40吨。

      快堆MOX燃料尚存争议

      就快堆MOX燃料的发展问题，本报记者采访了清华大学国际关系学系李彬教授。李教授在接受《中国能源报》采访时说，中国目前也正在研发使用MOX燃料的快堆，但这样做到底值不值得，国际上一直存在两种对立观点。

      支持MOX燃料快堆的科学家认为，自然界中存在的易裂变铀235的量很少，仅占铀总量的0.7%左右，依照目前全世界核电厂的发展速度，铀235用完是迟早的事，因此必须在这之前找到铀235的替代燃料。快堆因为能利用另外99%的铀238，大大增加了核燃料的量。因此，这一思路得到一些学者的支持。

      而反对的一方则认为，发展MOX燃料快堆首先增加了核扩散的风险，因为它涉及了从乏燃料中提取钚239的技术，这样的技术恰恰可以用来制造核武器，因此美国和欧盟的一些国家对这项技术十分敏感。其次，快堆的经济性一直没有得到证实。从目前来看，从乏燃料中提取钚239所花费的钱要比它生产能源所挣的钱更多，因此从经济上来说是不划算的。虽然自然界中铀235的含量很少，但现在我们开采的大多是高品位富铀矿中的铀235，而低含量低品位的铀矿则很少开采。到富铀矿中的铀235用完之时，开采低品位铀矿的技术应该已经发展成熟，所以届时还轮不上钚239展身手。而当低品位铀再被用完之时，那时的世界早已是另一番景象，核能已被更高科技的能源技术所取代，钚也许就永无出头之日了。

      李彬最后表示，正因为快堆的经济性没有得到证实，现在对它的探讨还仅限于技术研究阶段，而它的商业化推广则不知何时能到来。而一些学者和工业人士在发展钚能源上的积极性源于其对科学发展和市场变化的直觉和信心，还缺乏足够的客观证据。