号称领先中国20年，印度得意的“快堆技术”，到底是个什么技术？

文 | 文渊的历史书

编辑 |文渊的历史书

前言

不知道大家是否还记得几年前印度在孟加拉海湾旁边的卡尔帕卡姆投产了一座全球瞩目的大型快中子增殖反应堆这件事，也是这项成功，印度又觉得自己又行了！

而作为印度的邻国中国，一直都是其他国家攀比的对象，似乎不与中国比较一下浑身都不舒服，而印度也不免于此。

印度前脚刚在核电技术领域取得了巨大成就，印度媒体后脚马上就开始宣称印度在“快堆技术”上已经领先中国至少20年。

真的是这样么？印度引以为傲的“快堆技术”到底是什么？

各个国家在“快堆技术”方面的发展

快堆作为一种先进的核反应堆技术，能够实现钚的增殖，充分利用核燃料资源，被视为实现可持续发展的核能利用的关键技术之一。但各国在快堆技术发展道路上存在显著的差异。

美国是快堆技术的先驱，20世纪40年代，世界上第一座实验快堆EBR-I就由美国建成，60年代，美国又建成了具有商业规模的实验快堆EBR-II。

然而时至今日，尽管美国在“快堆”研究上起步极早，但其“快堆”技术仍处于实验阶段，尚未实现商业化运作。

多年来，美国先后建成过几座“快堆”实验堆，尽管取得一定成果，但安全性、经济性等问题制约了美国“快堆”的商业化进程。

与美国形成鲜明对比的是俄罗斯，俄罗斯的快堆BN-600已经运行近40年，是世界上首座并实现商业运营的快堆。

该快堆始建于1980年，位于乌拉尔山脉的别洛雅尔斯克核电站，其热功率高达1470MW，是目前世界上功率最大的快堆。

俄罗斯还在BN-600的基础上，研发了BN-800和BN-1200等大功率快堆，计划到2035年在核电厂建成一座BN-1200快堆。

西欧国家如法国和德国也较早开展了快堆技术研究。法国曾建成过两座实验快堆，德国建有KNK-II实验快堆。

但由于种种因素，包括群众对核电的负面看法，这些国家的快堆并未实现商业化。

亚洲的一些新兴国家也加入了快堆技术的研发，印度通过自主研发，于2017年建成了一座功率为500兆瓦的PFBR快堆，并有计划在未来建设更多该型号的商业快堆。

韩国也在美国支持下，正在建设一座功率为150兆瓦的快堆原型堆。

尽管各国在快堆技术发展道路上存在差异，但快堆作为高效可持续利用核燃料的关键技术，其商业化运作仍是各国的奋斗目标。

看到这是不是大家都会有一个疑问，为什么这么多国家乐此不疲的发展快堆技术呢？为什么这项技术的研发会这么困难呢？

什么是快堆技术

快堆技术其全称是快中子增殖反应堆技术，是一种利用快中子实现铀-238与中子的核反应从而进行核裂变的技术。

这项技术的突破性意义，在于它可以极大提高核燃料的使用效率，降低核废料的放射性危害，是实现核能清洁高效、安全可持续利用的关键。

快堆技术之所以划时代，是因为它改变了长期以来核反应堆只能有效利用稀有同位素铀-235的状态。

在天然铀中，铀-238的含量高达99%，而这部分长期以来都被浪费，快堆技术实现了将大量铀-238转化为可裂变物质，从而彻底改变铀资源的利用格局。

同时，快堆还可以降低乏核燃料的放射性，反应后形成的少量废料放射性较低，寿命也较短。这大大减轻了核废料处理和储存的压力，是实现核电站安全高效运行的关键。

因此，快堆不仅彻底解决燃料利用问题，还使核电站向“零排放”又近了一步。

所以说快堆技术对实现核能高效、经济、安全和可持续利用意义非凡，它开辟了核能清洁高效发展的新途径，是各国争相研发的重要技术，其产业化进程也必将加速，并对全球能源格局产生深远影响。

然而，快堆技术研发之路并不平坦，目前仍面临诸多技术难题，例如快中子流的控制难度大，反应堆结构材料的抗中子照射性能有待提高，安全防护与散热系统也需持续优化等。

要实现商业化运营，这些技术挑战必须逐一攻克。

当前，世界核大国对快堆技术的研发投入不断加大，美、俄、法、日等国家先后建成多座实验快堆和示范堆，积累了宝贵的数据和经验。

我国也早在上世纪70年代就启动快堆研究，目前中国Experimental Fast Reactor(CEFR)实验快堆正测试运行中。

专家预测，随着材料科学与热工学领域新技术的应用，快堆关键技术难题有望在2030年前全面解决，届时，商业化快堆有望大规模投入运营，对能源领域将产生革命性影响。

印度“快堆”先进吗？

与普通核反应堆不同，快堆可以实现核废料的再利用，大大提高核燃料的利用率，因此快堆被视为实现核能可持续发展的关键技术。

而印度声称他们已经成功研发出适合本国国情的快堆技术，其燃料采用钍而非铀，并于2017年建成了一座500兆瓦的商业快堆反应堆，几年后就可以使用了。

这项技术的成功，印度直接声称他们在快堆技术上领先中国20年。

不可否认的是，作为一个资源匮乏的发展中国家，印度确实有开发利用快堆技术的需求，但是，印度在快堆技术领域是否真能领先其他国家还有待考证。

从快堆研发历史看，印度虽然在30年前就启动了快堆项目，但进程十分艰难。

他们的首个快堆原型反应堆原计划在2012年投入运营，但由于各种技术困难一拖再拖，直到2017年才勉强建成，而且印度快堆的运行数据及安全性缺乏充分的第三方验证。

相比之下，我国虽起步较晚，但仅用10年时间就建成实验快堆并实现并网发电，反应堆各项性能指标达到或接近世界先进水平。

因此，印度在快堆技术上领先中国的说法似乎存在夸大。

其次，从堆内燃料形态来看，印度快堆燃料采用钍棒设计，这与主流的氧化物燃料存在较大差异，而且钍在快堆中的转换效率和稳定性都有待验证，更不要说废料的后处理以及放射性排放控制等问题。

印度这样的设计主要是为了利用国内丰富的钍资源，但过于照顾国情而牺牲反应堆性能并非上策。

相比而言，我国快堆燃料走氧化物燃料路线，这是当今国际主流技术，也更有可能实现商业化应用。

最后，即便印度快堆建成投运，但其安全稳定运行仍难保证，反应堆安全性需要长时间的调试和验证，目前印度快堆连并网发电都尚未实现，更遑论商业化运行。

我国快堆运行多年来，各项性能指标稳步提升，已经基本达到商业化要求，完全可以在安全性和经济性上战胜印度快堆。

中国“快堆”技术发展现状

上个世纪70年代，中国科学家就意识到快堆技术对中国能源发展的重要性。1986年，中国政府将快堆技术研发项目列入国家高技术研究发展计划“863计划”。

2005年，中国政府明确提出了快堆技术的分步发展战略，即先进行快堆工程技术研究，然后建设实验快堆，最后建设商用快堆。

按照这个步骤，中国科研人员不懈努力，于2011年首次实现了快堆成功并网发电，这标志着中国在快堆技术研发领域取得重大突破。

中国四代核电霞浦快堆核电站将在2023年建成，该核电站一号机组于2017年开建，二号机组于2022年开建，项目建成后将极大地改善我国的电力结构，减少二氧化碳排放。

快堆核电站能将核燃料利用率从1%提高至60%，使可用核燃料增加60倍，可用资源量年限从100年增加到6000年。

与印度相比，中国在快堆技术方面尚存在一定差距，但印度宣称领先中国20年的说法明显夸大其词。

中国快堆技术发展相对稳健，与中国的国情和科技发展理念密不可分。

就中国的能源结构来看，火电仍占主导地位，中国的煤炭资源储量全球前列，这导致中国长期依赖煤电。

相比之下，印度能源结构不同，更迫切需要发展核电以弥补能源短板。

而且从资源储量看，中国的铀矿储量并不丰富，过度开发核电不利于资源的可持续利用。

而印度拥有全球四分之一的钍矿储量，这为印度快堆技术的发展提供了坚实的资源保障。

此外，我国还非常注重核电安全，不求速成，而是稳扎稳打发展核电，印度则存在一定的“不惜代价追求快速进展”倾向。

我国一直都认为核电发展任重道远，必须谨慎从事。

所以我国快堆技术发展节奏相对稳健，这与中国的国情和科技发展理念是一脉相承的。

同时，中国拥有强大的科研力量，完全有能力在不久的将来赶超其他国家，成为快堆技术领域的领头羊。

中国科技发展历来坚持稳扎稳打的方针，这种理念更符合中国国情，也让中国科技取得一个又一个辉煌成就。

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