最近中央电视台的一则核电新闻引起了社会的广泛关注（相关视频：http://news.qq.com/a/20110103/000221.htm）。新闻报道了我国自主研发的“动力堆乏燃料后处理技术”取得了新突破。这确实是一个领人振奋的好消息，因为没有掌握乏燃料后处理技术，中国就不可能大规模核电建设。不过，按我们现有的技术，距离报道中“铀资源可持续利用3000年”的目标还远在呢。

何为乏燃料后处理？

动力堆，也就是核电站，用的燃料是做成一根根的燃料棒的形状。燃料棒中的燃料含有3%-5%浓度的铀-235，这铀-235就是用来发生裂变反应的元素。核燃料在核电站中“烧”过之后会有0.15%-0.3%浓度的铀-235剩下来，同时也会有一部分钚-239产生。钚-239也是一种核燃料，不过天然元素中没有，需要在核反应过程中产生。这些被“烧”过的核燃料成为乏燃料。

 “动力堆乏燃料后处理技术”就是把这些“烧”过之后的“乏燃料”进行处理，把里面的剩下的0.15%-0.3%浓度的铀-235和钚-239提取出来，然后再用到动力堆中去利用。这就是“动力堆乏燃料后处理技术”一种重要的作用：核燃料回收。

       如果能把乏燃料中的剩下的铀-235提取出来，铀资源利用率可以提高25%左右，再把乏燃料中的钚-239提取出来，铀资源利用率可以提高17%左右。乏燃料后处理技术在确实提高了铀资源利用率，而且在核废料处理中也有着极为重要的作用。

       乏燃料后处理技术在一些核能大国已经发展得相当成熟。从20世纪40年代到60年代，美、苏、英、法就已经分别建立了乏燃料后处理厂，那时候主要还是为军用技术。到了70年代，随着核电的大规模应用，新一批的动力堆乏燃料后处理厂也相继建起来了。我国在核电大规模应用的前夕掌握了乏燃料后处理技术，确实是一项令人振奋的好消息。

 

       如何实现“铀资源可持续利用3000年”

       中央电视台的报道多多少少有点误导了观众，以为有了“动力堆乏燃料后处理技术”，我国铀资源利用率就能提高60倍。其实这是一个错误的说法。

       “铀资源可持续利用3000年”的美好愿望必需是“乏燃料后处理技术”与“核燃料增殖技术”结合起来，才有可能实现。“核燃料增殖技术”现有比较成熟的技术就是快堆。

       快堆的全称叫“快中子增殖反应堆”。什么是“快中子”？中子是具有能量的，中子撞击原子核发生裂变反应跟中子的能量有关系。不同原子核发生裂变反应的难易程度不同，有些只要能量比较低的中子撞击它就可以发生裂变反应，而有些则需要能量比较大的中子撞击才能发生裂变反应。我们把能量比较小的中子成为“热中子”，而把能量比较大的中子称为“快中子”。我们之前提到的，铀-235铀-233，钚-239都是属于比较容易发生裂变的元素，它发生裂变反应时只需要“热中子”就够了。不过这些元素中只有铀-235是天然存在的，而铀-233和钚-239都是需要人工制造。铀-233和钚-239的“制造”是用“快中子”与钍-232和铀-238发生反应产生的。这些反应都能在快堆中进行，通过这些反应可以实现核燃料增殖，所以成为“快中子增殖反应堆”。

       在天然铀中只有铀-235只占了不到1%的份额，而其余的都是铀-238。我国是“贫铀”国家，却是一个“富钍”国家，如果钍资源得到利用，对我国的核能来说是一大笔丰富的资源。

       把钍-232或铀-238放到快堆中进行反应，反应结束后留下的是铀-233和钚-239，再把快堆的乏燃料运到乏燃料后处理厂，把其中的铀-233和钚-239提取出来，然后再运到核燃料加工厂制成燃料棒，这些燃料棒可以用于压水堆，也可用于快堆。如果这一循环得到了应用，铀资源利用率提高60倍就将成为可能。

       愿景固然美好，但路途还很遥远。2010年，我国的快堆才首次实现临界，是世界上第8个拥有快堆的国家。美、俄、法等国家造在70年代就以实现了快堆临界，并建造了几座示范堆，但由于快堆技术性，经济性等难题，实现快堆大规模商业应用还困难的，而中国的快堆商业应用就更不用说了。

 

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