近日，国内媒体纷纷报道中国成为世界上第八个掌握“快堆”技术的国家，称这种技术能够带来“６０倍能源利用率、３０００年无忧的能源供给”。那么，快堆与传统的核反应堆相比，究竟有哪些优势？国外经历了数十年研发，为何至今没有大规模推广？

　　让“湿木头”也能“烧”

　　本文根据中国核学会编著的《核科学技术学科发展报告２００７－２００８》和清华大学核能技术设计研究院教授马栩泉编著的《核能开发与利用》等资料，对国外快堆的情况作一简要介绍。

　　以下数据是各国快堆（包括实验堆、示范堆）开始运行的时间。美国是１９５１年；苏联是１９５９年；英国是１９５９年；法国是１９６７年；德国１９７２年；日本是１９７７年；印度（获得法国帮助）是１９８５年。另外，“建成”和“运行”是不同的概念，后者要比前者晚。现在，除了俄罗斯和印度的快堆在继续运行外，日本的“常阳”堆也在运行，它是一个实验堆。

　　二战后，人类开始将和平利用核能的设想逐步实现。由核潜艇发展起来并引入核电领域的压水反应堆是目前世界上的主要反应堆型，约占世界总装机容量的６４％。

　　但是，压水堆等传统的反应堆，都用铀－２３５做核燃料，对铀－２３５的依赖，一方面提高了铀矿开采门槛，另一方面使一些国家容易以提纯铀为名发展军用核技术。

　　天然铀中，铀－２３５含量很少，９９．２８４％的天然铀以铀－２３８同位素的形式存在，铀－２３５仅占０．７１１％。占天然铀最少的是铀－２３４（占０．００５４％），这使得很多铀矿没有开采价值。

　　快中子反应堆（简称快堆，又称快中子增殖堆）则让铀－２３８也有了用武之地。快堆只需要消耗一小部分的铀－２３５，就能让铀－２３８也加入反应过程，并让铀－２３８转化成核燃料钚－２３９。

　　打个比方，用湿木头（铀－２３８）当炉灶，用干木头（铀－２３５）来烧食物。这样干木头烧完的时候，湿木头也被烤干。最后所有的湿木头都派上用场。

　　理论上，快堆对铀资源的利用率可以从压水堆的１％左右提高到６０％～７０％。由于大大提高了铀资源的利用率，很贫的铀矿也变得具有开采价值，因此这可能使世界铀资源的可开采量提高上千倍。

　　快堆还能“消毒”

　　另外，压水堆产生的长寿命、高毒性的锕系元素（ＭＡ）以及长寿命裂变产物（ＬＬＦＰ），需要衰变数百万年，其放射性才能降低到对环境无害的水平，如何在短时间内消除其放射性，是世界范围的难题。使用快堆中的快中子处理这些放射性核素，具有很大的优越性。锕系核素在快中子轰击下可以产生中子和能量。根据法国、俄罗斯、日本等国设计的烧锕系核素快堆的数据，一座快堆可以烧掉４至１０座同等功率的压水堆产生的长寿命的锕系核素。长寿命的裂变产物如锝－９９和碘－１２９等也可以在快堆中得到处理，使得核能对环境更加友好。

　　快堆技术逐步成熟

　　早在２０世纪４０年代，美国著名物理学家费米等人提议建造快堆。美国于１９４６年和１９５１年相继建成了“克里门汀”和“ＥＢＲ－Ｉ”实验快堆。苏联科学院院士列蓬斯基在１９４９年提出快堆概念，苏联在１９５５和１９５６年建成两座实验快堆。印度自２０世纪７０年代起积极研发快堆和相关的核燃料循环技术，于１９８５年建成了实验快堆。俄罗斯是快堆运行经验最多的国家，已获得较高的设备可靠性。

　　截至２００５年，美国、俄罗斯（含苏联时期）、法国、英国、日本、德国、印度共建成２１座不同规模的快堆。世界总计已积累了约３５０堆年（一个反应堆运行一年称为一个堆年）的快堆运行经验，技术逐步成熟。中国从２０世纪６０年代中期开始快堆的研发工作，并不断取得技术突破。

　　外国为何不推广快堆

　　正当核电事业方兴未艾之际，美国三哩岛核电站１９７９年发生重大核事故，苏联切尔诺贝利核电站１９８６年也发生重大核事故。这对全世界核电发展造成很大负面影响。美国很多核电站的订单被取消，德国已经建成的核电站被关闭。

　　此外，２０世纪八九十年代，世界化石燃料总体价格较低，使得核电并不经济。１９９４年，日本的“文殊”快堆发生两次泄漏事故，造成公众不信任，引起政治风波。

　　后来，日本原子能委员会组织了全国性论证，指出由于日本本土缺乏能源，为保证国家的能源安全，必须发展快堆，日本也加强了快堆运行安全的设计，赢得了公众的理解。

　　这样一来，一些已有快堆技术的美、英、法等国并不急于推广快堆。到２０世纪９０年代中期，仅东亚和法国的核电还在发展，其他地区都处于停滞状态。

　　到了２０世纪９０年代末，情况又发生了变化。美国的核电生产成本（包括核燃料和废物处理费用）下降到每度电１．８３美分，低于煤电（２．１美分）和天然气电（３．５美分）。这使得核电再次成为有利可图的能源，也带动了包括快堆的研发。

　　对缺少铀矿资源的中国来说，这几年经济发展迅速，能源紧张，积极发展快堆技术也是形势所迫。

　　去年７月，中国宣布实验快堆实现临界，即达到裂变反应可以维持的条件。