中國探索“卵石床”核能前景

清華大學東門一棟嶄新的辦公樓里，華能集團公司正在與一家清華大學附屬的集團協(xié)商規(guī)劃，使用一種已經(jīng)被西方基本忽略的技術生成核能。如果成功，中國將能夠建立起封存80噸至100噸放射性鈾的建筑，這種建筑比街頭的加油站還要安全。

自從第一枚原子彈爆炸，核能就作為“超自然的能量”在大眾心中投下陰影。20世紀后期的大眾文化，反映出人們對常見的粒子中潛伏著邪惡力量的恐懼。發(fā)達國家采取舉措禁止核力量的擴散；相關公司為提供足夠安全保障所需的成本，有效抑制了美國公司建造核設施的行為。

由于核能危險且成本高，目前在中國能源組成中不足2％，煤耗則占到67％。但是現(xiàn)在，清華大學認為能夠解決危險和成本兩項困境——他們計劃重提已被埋沒40年之久的“卵石床”技術方案，將這一核能生成方式推向商業(yè)化。

“卵石床”設計雅致，模塊式的廠房小巧，核反應堆有防熔功能，比傳統(tǒng)的水反應堆更有效率。工廠副產(chǎn)品是氫氣。樂觀的技術人士相信，如果中國建立起十幾家“卵石床”反應堆，將有助于形成一個工業(yè)生態(tài)體系，支持以氫氣為能源的清潔汽車。清華大學已經(jīng)開始運行世界僅存的兩個實驗反應堆中的一個，并希望在3月獲批在山東或安徽展開更大規(guī)模的嘗試。

去年12月，華能國際能源集團公司、清華大學核能和新能源技術研究所、中國核工程和建設集團公司宣布組建一個新的聯(lián)盟，資助這一技術開發(fā)。華能的初始投資為1.5億美元，政府為技術開發(fā)也已經(jīng)投入約20億元人民幣。如果實驗反應堆成功，2006年初就可能開始推廣，并計劃到2010年建立起200兆瓦的大型工廠。

“卵石床”反應堆之所以被冠以此名，是因為半徑0.5毫米的二氧化鈾小球被封存在石墨球的中心，石墨球外又封上了非常堅固的高科技耐火材料，比如碳化硅。將30萬到45萬個這樣的燃料球堆疊著放進反應塔，即開始發(fā)生裂變反應。這些燃料球能耐受1600攝氏度的高溫。球內(nèi)的鈾分子被石墨分離，不會過度反應。堆芯不會熔化，因為一旦溫度開始上升，鈾分子就更進一步遠離，反應自動放緩。小球不斷從反應堆底層被移開，測試其消耗后，要么被遺棄，要么和其他新球一起被重新置于頂部。

“卵石床”反應堆的精妙之處就在于其簡約。所有核心功能，從燃料管理到熱量生成和調(diào)節(jié)以及反應控制，全部被限制在一個相同的小型結構之中。而傳統(tǒng)反應堆需要用水來冷卻長長的濃縮燃料棒。在超高壓環(huán)境中，超熱蒸汽驅動反應堆。中國的設計省去了壓水反應堆必需的復雜蒸汽管理，使用惰性氦氣驅動渦輪。而在水冷反應堆中，一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題，內(nèi)核可能會因過熱而“熔化”，造成潛在的放射性災難，因而必需在鋼筋混凝土的保護殼外再建一套龐大的安全系統(tǒng)。“卵石床”反應堆中，氦氣循環(huán)自然而然，沒有危險。

“卵石床”反應堆技術在普及使用前還面臨幾大障礙。

首先，只有技術能夠被證明穩(wěn)定和安全，組件成本才能下降，才有與傳統(tǒng)電站競爭的能力。后者每生產(chǎn)1千瓦時的電能，資金成本在600－1200美元之間。壓水反應堆每千瓦時電能成本約2000美元，而仍在試驗階段的燃料電池發(fā)電每千瓦時可能會耗資5000美元。

中核能源科技有限公司高級顧問、清華大學教授徐元輝相信，“卵石床”反應堆每千瓦時電能將耗資1500美元——這一點仍處于假定階段。這一技術的優(yōu)勢是反應堆很小，可以在場外大規(guī)模生產(chǎn)組件再組裝，從而降低了建筑成本。

第二點是燃料處理本身的問題。過去曾經(jīng)發(fā)生過燃料球外觀殘缺導致石墨在高溫下被點燃，使輻射向空中散射的問題。另外，“卵石床”反應堆比傳統(tǒng)的壓水反應堆產(chǎn)生更多的廢物，而且廢物永久處理問題仍沒得到解決。“卵石床”技術的固有優(yōu)勢是核材料牢牢封存在堅殼內(nèi)，但這要求使用更多的放射性燃料。

中國在電站“退役”籌資方面，采納了保守的美國系統(tǒng)，要求核能運營商將資金的18％留做儲備金。但即便在美國，雖然將近20家電站已經(jīng)關閉，還有數(shù)十家很快完成其產(chǎn)品生命周期，卻只有三家電站真正“退役”——怎么處理廢物，大家心里都沒數(shù)。

作者楊思安（Anne Stevenson-Yang）為美國信息產(chǎn)業(yè)機構（USITC）駐北京首席代表