近日,我国首台第四代百万千瓦商用快堆CFR1000完成初步设计,揭开了中国快堆商用化的新篇章。
“想象一堆核燃料在反应堆中燃烧,不仅没有减少,反而越烧越多。这听起来像是违背了自然规律。”中核集团首席科学家张东辉解释道,快堆中的快中子,却真实地创造了这样的“奇迹”。
在常见的压水堆中,需要将中子慢化为热中子后,再与铀-235原子核发生反应。而快堆不同,它直接利用能量极高的快中子来引发核裂变。“如果把压水堆中的热中子比作缓缓滚动的弹珠,那么快堆中的快中子就是出膛的‘子弹’。”张东辉说。
这种高能量的特性使它拥有了改变核能游戏规则的能力——与一般反应堆中无法利用的铀-238发生反应。当快中子从核心区飞出,轰击外围的铀-238时,铀-238吸收中子,经过两次衰变,蜕变为钚-239。在大型快堆中,平均每消耗10个钚原子,就能产生12-14个新的钚原子,所产多于所耗,实现了燃料增殖的魔法。
此外,在核废料处置上,快堆还具有“核废料炼金炉”的功能,能够有效实现核废料数量最少化。