印度核裂變快堆技術超前，比俄羅斯更厲害？印專傢：領先中國20年
科學前沿觀天下 篤學明理洞寰宇
印度快堆技術真的領先中國20年嗎？
雖然今日的印度還不能被稱為科技強國，但印度在核裂變快中子增殖堆（快堆）這項高科技領域取得的進展著實令人刮目相看。在過去30年裡，印度提出瞭“三步走”核能發展戰略，率先在快堆領域投入研發力量。如今，全球目光都聚焦在印度卡爾帕卡姆（Kalpakkam）即將建成的增殖快堆上，一旦落成，這將是裡程碑式的成就。
核能是公認的未來清潔能源，但核裂變存在巨大的安全隱患，回想2011年日本福島核電站泄漏事故，至今仍令人心有餘悸，以至於有些國傢永久放棄對核裂變發電站的維護和運行。從物理學上來看，隻有鈾-235、钚-239和鈾-233這三種材料可以用於核裂變，而傳統核電站中利用的鈾-235僅僅占天然鈾礦的0.72%，造成巨大浪費。如何利用鈾-235以外的可裂變燃料成為核能可持續發展的關鍵，快中子增殖堆便應運而生。
快中子增殖反應堆（FBR）是以快中子轟擊裂變核引發原子裂變鏈式反應的堆型，所以所謂的“快”並不是指反應運行速度更快，而是指中子的飛行速度更快。快堆核燃料包含兩種成分，堆心燃料為“可裂變物質”如钚-239，外圍再生區為“增殖性材料”如鈾-238，钚-239裂變產生的快中子被鈾-238吸收，經兩次β-衰變後變為钚-239。這樣，钚-239裂變產生能量的同時，又不斷地將鈾-238變成可用燃料钚-239。
因此，快堆的一個重要特點是消耗裂變燃料的同時又生產出裂變燃料，而且再生速度高於消耗速度，核燃料快速增殖。天然鈾礦中鈾-238占到99.27%，因此，快堆將鈾資源利用率提高瞭50-60倍，大大解決瞭傳統核電站鈾-238堆積浪費和環境污染問題，意義重大。
目前，世界上唯一商業運作的快中子增殖堆是俄羅斯別洛雅爾斯基（Beloyarsk）核電站的BN 600快堆，已運行近40年。其熱功率為1470兆瓦，電功率達到600兆瓦。雖然快堆技術都使用相同的基本物理原理，不過，印度的在建快堆並不是簡單參仿俄羅斯模式，而是有自己的獨特的方法，可以說，設計理念與俄羅斯快堆完全不同，並且更加先進。
印度釷資源豐富，坐擁世界第二大釷礦，所以印度核物理學傢將特制的釷棒作為“增殖性材料”，在中子的轟擊下，釷-232吸收中子，並經歷兩次β-衰變，變成鈾-233，然後鈾-233繼續產生裂變，將普通釷變成極具價值的核材料鈾-233。仰仗釷資源優勢，印度快堆的發展似乎超乎想象。甚至有印度核專傢認為，印度的快堆技術已經領先中國20年之久！當然，這種言論更多的隻是誇大其詞、愚弄自我罷瞭。
核電被視為未來能源結構的重要組成部分，其中1960年誕生的快堆正是第四代核能系統的優選堆型，很多核大國都先後開啟瞭快堆發展戰略。我國在快堆技術領域也走出瞭踏實的步伐。2005年，我國制定瞭核能采用“實驗堆、示范堆、商用堆”三步走的發展戰略。2011年，中國實驗快堆（CEFR）成功實現並網發電。目前，CFR-600示范快堆正在福建霞浦建造，有望在2023年實現並網。預計2030年前後將陸續建設一系列商用增殖反應堆。
快堆的商用意味著更安全、零污染核電時代的臨近，幸運的是，我們已經在建立可持續發展的先進核能系統這一領域跨出瞭重要的一步。
信息源：India Times、CEFR
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