關于我國核燃料閉合循環戰略的討論

王猛+王彥+楊潔+陳海龍

摘 要：按我國制定的《核電中長期發展規劃（2005—2020年）》，其中要求我們國家需要走核燃料閉合循環的道路。基于此，該文著重介紹了閉合循環的意義，簡要介紹了國際發展的基本態勢。對幾個相關問題，如商用乏燃料處理廠建設時機；钚的產用平衡；MOX燃料在熱堆核電站使用的適應性、經濟性等作了討論，并提出政策建議。

關鍵詞：核能 核燃料循環 發展戰略

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

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

1 我國自主核燃料品牌建設的重點攻關方向

1.1 完善核燃料設計技術體系和基礎產業能力

（1）在進行設計分析體系時，應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、適用于自主化核燃料的先進堆芯設計程序開發、混合堆芯安全評價技術等作為重點的關注對象，并將這些技術體系加以改進與完善。

（2）材料研發方面，為了強化其他核燃料關鍵材料研發保障體系建設，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工作的基礎之上，對鋯合金研制及性能評價保障體系進行進一步的夯實。

（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和質保體系建設工作作為重點進行關注，另外，補強核燃料運輸和貯存相關的核燃料基礎產業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、數據處理和評估能力以及試驗經驗積累等方面著手。

1.2 建立以市場為驅動的可持續核燃料研發發展模式

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

第二，為使我國當前的核燃料研發工作擺脫依靠國家支持的落后模式，可根據實際，適時進行核燃料用戶聯盟的創建工作，產業聯盟的當今形勢下核燃料的發展趨勢，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換代。

2 核燃料閉合循環戰略的意義

2.1 核燃料循環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，如風電、火電，其價格遠遠高于核電價格，所以說核電在價位上面有很大的競爭優勢，但是，在世界范圍內，隨著核電站的快速發展，建設步伐在穩步提升，核燃料價格也是水漲船高，這樣一來，核電本來存在的優勢也就面臨極大的挑戰，當前，價格問題對我國的核電能否繼續健康發展起著至關重要的作用，所以，為了解決這一問題，可使相關單位降低核燃料循環成本。

2.2 有利于環境保護與環境安全實施

核燃料是進行閉合循環的，這樣一來，將乏燃料當成廢物直接進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，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”要建四個最終地質處置庫實，施鈾钚再循環只需要建一個最終地質處置庫實就可以了，在實施快堆增殖循環時，需要分離高放廢物，之后，將分離出的長壽命裂變產物和次錒系核素放到快堆中嬗變成短壽命的放射性物質，剩下很少需要處置的廢物，從而使核能發展的環境生態可持續發展得到解決。

2.3 在國際核燃料合作中表現突出

在步入21世紀之初，“核電”在世界上開始出現復蘇，這種現象不僅是在發達國家，許多發展中國家也同時提出了要發展核電的要求，雖然說核電復蘇有利于解決當前的核燃料供應問題，但是也增加了核擴散的風險，所以做到既支持發展中國家發展核電，又要有效、可靠的防止核擴散，成為發展核電的主要矛盾，也是世界核能發展的焦點問題，在國際外交中，這個問題也尤為突出，因為核燃料關系到多邊國際合作，所以在防止核擴散的條件下支持發展中國家發展核能是大勢所趨，同時也有利于發展中國家進一步發展，是個好事；但是，如果使發展中國家發展核電，會造成國際核燃料在生產和供應上出現格局固化的問題，從而導致一些國家將永遠不具備發展核電的能力。目前我國作為核大國之一，有能力也有義務在核燃料國際合作中承擔更多的責任，為核電的發展做貢獻，為了我國能夠在國際核燃料中發揮更大的作用，應抓緊時間，建立閉合燃料循環體系，以此來增強核燃料的生產供應能力和水平。

3 我國自主核燃料品牌建設的重點攻關方向

3.1 強化核燃料基礎產業設計技術體系和能力

就現階段來說，在我們國家內部進行的自主核燃料研發工作中，已經取得了一系列的科研成果，與此同時，促進國內核燃料基礎產業的發展。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工作至今未完成，后續工作還有待完善，雖然已經具備了開發新產品的一系列條件，還應該在健全體系和提升能力方面加以努力。

第一，設計分析體系方，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程序和自主研發水平，大力研究堆芯設計等先進的技術；第二，材料研發，在已經使用材料的基礎上，增加對材料性能的評價和開發，特別是應該重點優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到最優狀態；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和質保體系建設工作作為重點進行關注，另外，補強核燃料運輸和貯存相關的核燃料基礎產業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、數據處理和評估能力以及試驗經驗積累等方面著手。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，必須要對先導棒、先導組件輻照后池邊檢查以及熱室檢查的手段加以完善，提高其基礎能力。

3.2 建立以市場為驅動的可持續核燃料研發發展模式

第一，為了從行業、國家產業角度開展聯動模式搜索，可對我國現有的有利政策（重大專項等）以及保障手段進行充分利用，從而加大對基礎資源與設施的開放共享程度，用以完善和補充當前的核燃料研制與國內的一些基礎能力。

第二，為了能夠及時的進行經驗交流，可以從以下方面著手：建立核燃料領域的學術交流會（類似于Topfuel）、舉辦相關學術論壇、成立核燃料分會等，通過打造這些經驗反饋平臺，達到信息共享的效果，這樣一來，不僅促進了我國核燃料界的交流互動，而且為我國核燃料的研發改進提供極大支持。

第三，為使我國當前的核燃料研發工作擺脫依靠國家支持的落后模式，可根據實際，適時進行核燃料用戶聯盟的創建工作，產業聯盟的當今形勢下核燃料的發展趨勢，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的競爭力。所以，核電廠需要進一步研究影響核燃料的因素，并且采取相對科學的管理方式實現對核燃料換料管理和循環管理，為核電廠的運行管理提供一定的指導。

參考文獻

[1] OECD核能機構組織的核燃料循環經濟問題工作組（WGENFC）.核燃料循環的經濟問題[R].

[2] 馬栩泉.核能開發與應用[M].北京：化學工業出版社，2005.