快堆及其燃料循环-周培德

1、中国原子能科学研究院 2011.4.13 1 汇报内容汇报内容 n 快堆及其燃料循环的作用快堆及其燃料循环的作用 n 基于快堆及其燃料循环的核能发展基于快堆及其燃料循环的核能发展 情景分析情景分析 n 快堆及其燃料循环发展目标快堆及其燃料循环发展目标 2 一、快堆及其燃料循环的作用一、快堆及其燃料循环的作用 3 贫铀贫铀 剩余铀、 工业钚 长寿命次锕系元素 、裂变产物 一次通过的方式：铀资源利用率低、一次通过的方式：铀资源利用率低、 放射性废物处理与处置的长远环境风险大放射性废物处理与处置的长远环境风险大 核能可持续发展问题？核能可持续发展问题？4 发展快堆及其闭式燃料循环技术发展快堆及其闭式

2、燃料循环技术 提高提高铀资源利用率，铀资源利用率， 减少长寿命放射性废物减少长寿命放射性废物 确保确保核能核能大规模大规模可持续可持续发展。发展。 美国存放的贫铀美国存放的贫铀 5 选择闭式燃料选择闭式燃料 循环的技术路线循环的技术路线 充分利用铀资源充分利用铀资源 实现放射性废物的最小化实现放射性废物的最小化 核能核能大规模大规模 可持续发展的必然选择可持续发展的必然选择 6 二、基于快堆及其燃料循环的二、基于快堆及其燃料循环的 核能发展情景分析核能发展情景分析 7 核能情景分析的输入核能情景分析的输入/ /边界条件边界条件 能源需求能源需求 核能需求核能需求 已有的核电规模、积累的贫铀及乏

3、燃料已有的核电规模、积累的贫铀及乏燃料 估计的铀资源量估计的铀资源量 燃料循环技术路线（燃料类型、堆外燃燃料循环技术路线（燃料类型、堆外燃 料循环时间、增殖和嬗变等）料循环时间、增殖和嬗变等） 基础结构（基础结构（Infrastructure)Infrastructure) 8 年年 世界的核电世界的核电发展情景发展情景 ( (情景情景A3A3：快堆在：快堆在20202020应用应用, IAEA, IAEA技术文件技术文件) ) 快堆快堆 ( (增殖比增殖比1.03)1.03) 快堆快堆 ( (增殖比增殖比1.1.2 2) ) 核电装机容量核电装机容量 GWe 9 10 11 快堆快堆SFR

4、韩韩 国国 专用于嬗变的快堆专用于嬗变的快堆 12 0 20 40 60 80 100 120 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 I nst al l ed C apaci t y, G W e VVER -440R BM K-1000VVER -1000 N PP-2006FR (1, 2 G W e/ year)FR (3, 6 G W e/ year) 俄罗斯俄罗斯 快堆（快堆（1.2GWe/1.2GWe/年）年） 快堆（快堆（3.6GWe/3.6GWe/年）年） 13 快堆约快堆约 250GWe250GWe 印印 度度 总装机总装

5、机 化石化石 水电水电 核电核电 非常规非常规 14 中国能源中长期（中国能源中长期（20302030、20502050） 发展战略研究咨询项目发展战略研究咨询项目 （中国工程院（中国工程院“能源中长期发展战略研究能源中长期发展战略研究”项目组、项目组、2010年年9月）月） 发电装机发电装机 (亿千瓦亿千瓦) 发电量发电量(万万 亿千瓦时亿千瓦时) 2009年年8.74 2020年年13-155.6-6.2 2030年年17-207.1-8 2050年年24-268.7-10 2020年年2030年年2050年年 总装机总装机7000- 8000 2000040000 二代压二代压 水堆水堆

6、 6110- 6490 9000- 12000 10000 三代压三代压 水堆水堆 890- 1510 8000- 11000 27000 增殖堆增殖堆 （快堆）（快堆） 160460- 1000 3000- 10000 未来电力需求的预未来电力需求的预 测和控制目标测和控制目标 我国未来核电发展路我国未来核电发展路 线示意图（万千瓦）线示意图（万千瓦） 15 A2 A1 A3 快堆快堆MOX 燃料燃料 快堆金属快堆金属 燃料燃料 压水堆压水堆 UO2UO2燃料燃料 中中 国国 16 二、快堆及其燃料循环发展目标二、快堆及其燃料循环发展目标 17 国家国家已有基础已有基础发展目标发展目标燃料燃

7、料后处理后处理发展方向发展方向主要目的主要目的 美国美国 EBR-IIEBR-II FFTFFFTF ABR(600MW)ABR(600MW) 20202020年年 金属金属高温后处理高温后处理 减少高放废物减少高放废物 MAMA嬗变焚烧嬗变焚烧 俄罗斯俄罗斯 BOR-60BOR-60 BN-350BN-350 BN-600BN-600 BN-800(870MW)BN-800(870MW) BN-k(BN-k(1200MW)1200MW) MOXMOX 氮化物氮化物 先进先进水法水法 高温后处理高温后处理 高燃耗，改进经济性减少建造时间高燃耗，改进经济性减少建造时间 有效利用有效利用铀铀，减少

8、高放废物减少高放废物，MAMA再再 循环循环 法国法国 RapsodieRapsodie PhenixPhenix SPX-1SPX-1 ASTRIDASTRID (600MW,1500MW) (600MW,1500MW) 20202020年年 MOXMOX 碳化物碳化物 先进先进水法水法 高温后处理高温后处理 减少减少高放废物高放废物，MAMA嬗变焚烧嬗变焚烧 产氢产氢 印度印度FBTRFBTR PFBR(500MW)PFBR(500MW) CFBR(660MW)CFBR(660MW) MOXMOX 金属金属 先进先进水法水法 高温后处理高温后处理 高增殖、高燃耗，增加运行寿期，高增殖、高燃

9、耗，增加运行寿期， 减少建造时间，减少高放废物，现减少建造时间，减少高放废物，现 场闭式燃料循环场闭式燃料循环 日本日本 JoyoJoyo MonjuMonju DFBR(660MW)DFBR(660MW) JSFR(1500MW)JSFR(1500MW) MOXMOX 先进先进水法水法 高温后处理高温后处理 减少高放废物减少高放废物 MAMA嬗变焚烧嬗变焚烧 韩国韩国- - KALIMER(600MW)202KALIMER(600MW)202 8 8年年 金属金属高温后处理高温后处理 有效利用铀有效利用铀 MAMA嬗变焚烧嬗变焚烧 中国中国CEFRCEFR CFR-1000CFR-1000

10、(1000MW)2024(1000MW)2024年年 MOXMOX ( (金属金属) )） 先进水法先进水法 高温后处理高温后处理 有效利用铀资源为主有效利用铀资源为主 MAMA嬗变为辅嬗变为辅 快堆及燃料、后处理发展目标、方向等快堆及燃料、后处理发展目标、方向等 18 中国燃料循环分阶段发展中国燃料循环分阶段发展 u第一阶段第一阶段 MOXMOX燃料燃料 先进水法后处理工艺先进水法后处理工艺 u第二阶段第二阶段 金属燃料金属燃料 干法后处理工艺干法后处理工艺 19 “实验堆、商用堆实验堆、商用堆”两步走两步走 2010 2020 2024 uCFR-1000CFR-1000堆芯按给堆芯按给

11、定的设计目标设计定的设计目标设计 u电功率水平电功率水平9090100100 万之间，比万之间，比BN-800BN-800稍稍 大大 uCFR-1000CFR-1000设备、系设备、系 统、构筑物的技术方统、构筑物的技术方 案和设计参考案和设计参考BN-800BN-800 uCFR-1000CFR-1000个别系统个别系统 参考国际上快堆，或参考国际上快堆，或 CEFRCEFR的技术方案和设的技术方案和设 计。计。 国家重 大专项 20 快堆及其燃料循环阶段发展目标快堆及其燃料循环阶段发展目标 （1 1） u 近期目标（近期目标（20152015年）年） 建成由建成由中国实验快堆、快堆中国实验快堆、快堆MOXMOX燃料芯块实验燃料芯块实验 线、压水堆乏燃料后处理中试厂线、压水堆乏燃料后处理中试厂等组成的燃料循等组成的燃料循 环系统研发平台环系统研发平台 实现压水堆乏燃料中分离出的工业钚做成实现压水堆乏燃料中分离出的工业钚做成MOXMOX 燃料，并在实验快堆中应用，燃料，并在实验快堆中应用，验证燃料循环技术验证燃料循环技术 和工艺和工艺。 目标能实现目标能实现 21 u 中期目标中期目标（2025） 2025 2025年前建成由年前建成由23座快堆电站、座快堆电站、1 1座商业规座商业规 模快堆模快堆MOXMOX燃料