我們已經(jīng)沒(méi)有時(shí)間在電力行業(yè)的好壞之間做出選擇。人們將很快不得不根據(jù)其他標(biāo)準(zhǔn)做出選擇——要么延長(zhǎng)以前技術(shù)的壽命，要么建立新的技術(shù)平臺(tái)。

1、環(huán)境友好型能源

公眾越來(lái)越深刻認(rèn)識(shí)到，應(yīng)限制碳?xì)浠衔锬茉吹南?，因?yàn)樘細(xì)浠衔锬茉慈紵糜谀茉瓷a(chǎn)（包括運(yùn)輸），是造成環(huán)境污染的主要因素之一（高達(dá)75%的溫室氣體排放量）。

因此，在未來(lái)幾十年，向環(huán)境友好型能源過(guò)渡是不可避免的。

在過(guò)去20年里，發(fā)電需求翻了一番，到2050年可能會(huì)翻兩番。

與此同時(shí)，世界也正在討論減少污染的規(guī)模，但迄今為止還沒(méi)有明顯的結(jié)果——如果85%的能源生產(chǎn)都是以化石燃料為基礎(chǔ)，那么不太可能取得積極的結(jié)果。

Rosatom已采用“戰(zhàn)略2018”，根據(jù)該戰(zhàn)略，基于封閉核燃料循環(huán)（NFC）的快堆將成為能源安全和環(huán)境安全的基礎(chǔ)。

此外，俄羅斯外交部已確定，應(yīng)對(duì)氣候變化的主要工具是核能，它將取代碳?xì)浠衔?，以及配合森林吸收更多二氧化碳的林業(yè)項(xiàng)目。

2000年，俄羅斯總統(tǒng)普京在聯(lián)合國(guó)首腦會(huì)議上發(fā)表講話，提請(qǐng)注意人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題，這些可以依賴基于新能源技術(shù)平臺(tái)的核能。

今天，這一方向上，俄羅斯和中國(guó)的研究和開(kāi)發(fā)及其實(shí)際實(shí)施方面取得了重大進(jìn)展。

2、能源比較

來(lái)自VVER反應(yīng)堆（如新沃羅涅日核電站2號(hào)機(jī)組）的乏燃料可用于快堆

最近最緊迫的問(wèn)題之一——能源供應(yīng)——已成為歐洲媒體和互聯(lián)網(wǎng)上嚴(yán)肅討論的話題。

討論內(nèi)容包括天然氣價(jià)格、煤炭供應(yīng)、制裁和推遲調(diào)試北溪（Nord Stream）2號(hào)天然氣管道，以及太陽(yáng)能和風(fēng)能無(wú)法滿足歐洲的能源需求。

盡管核能被稱為無(wú)碳能源，但到目前為止，它還不包括在內(nèi)。與此同時(shí)，核能仍然被認(rèn)為是危險(xiǎn)的，而從不擴(kuò)散核武器的角度來(lái)看，基于封閉NFC的快堆被視為不可接受的，因?yàn)槿藗儞?dān)心钚的生產(chǎn)以及這些技術(shù)可能在世界范圍內(nèi)傳播。

然而，“危險(xiǎn)”和“不可接受”只有在與一些替代品進(jìn)行比較時(shí)才有意義。

雖然可以比較能源系統(tǒng)，但也有必要指定比較標(biāo)準(zhǔn)——能源成本、燃料可用性、環(huán)境污染、對(duì)公共健康的影響、事故的風(fēng)險(xiǎn)和后果。

重要的是要將系統(tǒng)視為一個(gè)整體，而不是其單獨(dú)的元素。還必須考慮社會(huì)在選擇一種或另一種能源時(shí)會(huì)得到什么，會(huì)失去什么。

只有經(jīng)過(guò)這樣的比較和考慮，才能接受或拒絕任何能源系統(tǒng)。

目前，無(wú)論是政治家還是社會(huì)學(xué)者都沒(méi)有關(guān)注核能。

然而，太陽(yáng)能和風(fēng)能在去年冬天未能為歐洲提供能源后，再也無(wú)法與傳統(tǒng)發(fā)電相比。

與核能相比，碳?xì)淠茉聪到y(tǒng)在環(huán)境污染和溫室氣體排放方面較為突出，此外也有較高的事故風(fēng)險(xiǎn)，造成重大生命損失。

因此，如果我們同意核能是危險(xiǎn)的，就像任何其他高能量密度行業(yè)一樣，那么我們將不得不承認(rèn)碳?xì)浠衔锬茉聪到y(tǒng)更危險(xiǎn)。

如果核能系統(tǒng)被認(rèn)為是有害的，那么其他所有系統(tǒng)都會(huì)更糟。是的，核能的誕生有著特定的危險(xiǎn)——制造核武器。然而，這與其說(shuō)是技術(shù)問(wèn)題，不如說(shuō)是政治問(wèn)題。

3、發(fā)展限制

2021年10月31日至11月12日在格拉斯哥舉行的聯(lián)合國(guó)氣候變化會(huì)議上，在《格拉斯哥氣候公約》（COP26）中，沒(méi)有明確提到核能是一種低碳能源。

然而，會(huì)議期間舉行的討論表明，與會(huì)國(guó)對(duì)將核能用作低碳能源越來(lái)越感興趣。

即便如此，基于熱中子反應(yīng)堆的現(xiàn)有核電結(jié)構(gòu)，即使擴(kuò)大規(guī)模，也無(wú)法解決人類(lèi)長(zhǎng)期能源供應(yīng)的問(wèn)題，因?yàn)樵陂_(kāi)放式核燃料循環(huán)中運(yùn)行時(shí)，其固有的資源和技術(shù)限制。

首先，天然鈾的儲(chǔ)量，就像任何其他化石一次能源的儲(chǔ)量一樣，在合理的價(jià)格下是有限的。按照目前的消耗速度，這些儲(chǔ)量估計(jì)將持續(xù)100-150年。

另一個(gè)限制是乏燃料（UNF）的積累以及決定其最終管理的需要。

即使從熱中子反應(yīng)堆加工UNF并隨后使用再生鈾和產(chǎn)生的钚，也不能解決問(wèn)題，只是稍微推遲了燃料資源的耗盡。

原因是钚基燃料——混合鈾钚氧化物（Mox）燃料只能在熱反應(yīng)堆中使用一次，因?yàn)檩椪掌陂g钚同位素組成的變化會(huì)導(dǎo)致其他钚同位素的積累，從而阻礙其在熱反應(yīng)堆上的進(jìn)一步使用。

因此，在快堆可用之前，必須儲(chǔ)存使用過(guò)的混合氧化物。

全球核能結(jié)構(gòu)的逐漸變化，及其最終過(guò)渡到基于封閉燃料循環(huán)的快中子反應(yīng)堆是解決這些問(wèn)題的好辦法。

此外，這種轉(zhuǎn)變最初可能基于雙組分核能階段，包括同時(shí)使用在組合封閉燃料循環(huán)中運(yùn)行的熱中子和快中子反應(yīng)堆。

這一階段將有助于順利過(guò)渡到不同的核能結(jié)構(gòu)，并有助于解決累積的聯(lián)合國(guó)基金會(huì)問(wèn)題，利用持續(xù)數(shù)百年而非數(shù)千年的受控儲(chǔ)存期徹底處置高放射性廢物，以及解決目前儲(chǔ)存的分離钚問(wèn)題。

BN-1200快堆

俄羅斯設(shè)計(jì)的快中子反應(yīng)堆，目前正在開(kāi)發(fā)的BN-1200M以及已經(jīng)在建造的BREST-OD-300實(shí)驗(yàn)示范反應(yīng)堆，由于使用了天然鈾的主要同位素鈾-238，實(shí)際上對(duì)燃料資源沒(méi)有限制。

應(yīng)該指出的是，俄羅斯已經(jīng)積累了大約100萬(wàn)噸貧化六氟化鈾，換句話說(shuō)，接近核純度的U-238，可用于生產(chǎn)快堆燃料。

據(jù)估計(jì)，U-238的量相當(dāng)于約8·1022 J的能量。相比之下，人類(lèi)每年產(chǎn)生約6·1020焦耳的能量。

這意味著，僅俄羅斯貧化鈾就攜帶著比這一年生產(chǎn)水平高100倍的能源。

快堆實(shí)際上是“雜食性”的，可以多次使用熱中子反應(yīng)堆中的钚，即使不將其與鈾和其他微量錒系元素的混合物分離。

快堆也將能夠轉(zhuǎn)化自身的微量錒系元素，以及那些從VVER UNF中分離出來(lái)的錒系化合物。這將確保減少放射性廢物的放射性，因?yàn)闆](méi)有微量錒系元素，所以更容易處理。這在不到200年的時(shí)間內(nèi)將廢物的放射性降低到與天然鈾相當(dāng)?shù)乃健?/p>

4、核擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)

ODEK現(xiàn)場(chǎng)包括在建的BREST-300鉛冷快中子反應(yīng)堆

然而，以快堆和封閉燃料循環(huán)為基礎(chǔ)的大規(guī)模核電過(guò)渡，引發(fā)了人們對(duì)核擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)增加的擔(dān)憂。

對(duì)這些關(guān)切問(wèn)題的最佳解決方案應(yīng)該是新制定的技術(shù)和體制措施，與國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）在執(zhí)行與無(wú)核武器國(guó)家的保障監(jiān)督協(xié)定的框架內(nèi)執(zhí)行的核查程序密切相關(guān)。

至于技術(shù)解決方案，我們可以以俄羅斯正在建設(shè)的帶有BREST-OD-300鉛冷快堆的試點(diǎn)示范電力中心（ODEK）為例。

該反應(yīng)堆在結(jié)構(gòu)上不提供包層（徑向或軸向钚增殖區(qū)），反應(yīng)堆繁殖系數(shù)接近1，即沒(méi)有多余的钚生產(chǎn)。

該反應(yīng)堆也不生產(chǎn)武器級(jí)钚——不可能用這種钚制造任何嚴(yán)重的爆炸裝置，當(dāng)然也不可能是核武器。

在處理乏燃料的過(guò)程中，將生產(chǎn)一種產(chǎn)品，用于制造新的燃料。該產(chǎn)品的特點(diǎn)是從裂變產(chǎn)物中不完全純化，將含有鈾、钚和少量錒系元素，如镅和镎。

剩余的材料將包括裂變產(chǎn)物——高放射性钚和少量錒系元素——這將使任何未經(jīng)授權(quán)的處理變得極其困難。

還應(yīng)指出，為了達(dá)到核材料的臨界質(zhì)量，足以制造核爆炸裝置，有必要轉(zhuǎn)移后處理過(guò)程中產(chǎn)生的大量中間產(chǎn)品——對(duì)于乏燃料，至少為1.5噸；對(duì)于混合物的高溫化學(xué)萃取過(guò)程中的陰極沉積，對(duì)于鈾、钚、硝酸镎至少為350千克。

IAEA在執(zhí)行保障監(jiān)督措施的視察期間，肯定會(huì)發(fā)現(xiàn)這些數(shù)額的轉(zhuǎn)移。為了積累所需的材料，必須在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行少量的長(zhǎng)期轉(zhuǎn)移，從而增加檢測(cè)的可能性。

解決擴(kuò)散問(wèn)題的組織解決辦法，可以在核武器國(guó)家建立中心，生產(chǎn)混合鈾钚燃料，并對(duì)乏燃料進(jìn)行再加工，為位于不擁有核武器國(guó)家的快堆提供燃料。

還可以在需要能源的國(guó)家建立諸如俄羅斯ODEK等中心，該中心在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有封閉的NFC設(shè)施，其固有特點(diǎn)是防止钚被轉(zhuǎn)用于生產(chǎn)核武器或核爆炸裝置。

此外，廣泛使用的快堆將有助于逐步清空钚儲(chǔ)存設(shè)施，并對(duì)目前正在運(yùn)行的核電站產(chǎn)生的所有UNF進(jìn)行再處理。在不需要鈾濃縮的情況下，這將大大加強(qiáng)任何核不擴(kuò)散制度。

因此，當(dāng)轉(zhuǎn)向核能時(shí)，社會(huì)將獲得環(huán)境友好、取之不盡用之不竭的能源，并有望進(jìn)一步發(fā)展核能。隨著基于快堆的大規(guī)模發(fā)展，未來(lái)將是一個(gè)封閉的核燃料循環(huán)系統(tǒng)。