本報記者陳 瑜

　　中國核工業集團公司（以下簡稱“中核集團”）官網24日發佈消息，美國當地時間9月22日15時，在西雅圖召開的中美省州合作研討會上，中核集團與美國泰拉能源公司簽署了行波堆合作文件，這是雙方開展行波堆合作交流的重要里程碑。

　　對於很多人來説，行波堆還是個陌生的名詞。天然鈾資源中易裂變的鈾235隻佔0.7%，絕大部分是不易裂變的鈾238。但同時鈾238可通過吸收中子轉化成為另外一種易裂變核素钚239。鈾钚燃料迴圈成為當前核裂變能應用的主要燃料迴圈模式。1958年，物理學家范伯格提出了“增殖—燃燒反應堆”的概念，主要物理過程是將可轉換材料如鈾238在反應堆內的“原位”增殖和焚燒，把整個閉式燃料迴圈在同一個堆內實現，簡化核燃料迴圈，提高一次通過模式的燃料利用率。由於該增殖焚燒過程通常有增殖行波和焚燒行波的物理圖像，因此被廣泛稱為“行波堆”。

　　2006年，比爾·蓋茨在評估了所有已在理論上被研究和討論過的核反應爐類型後，選擇了行波堆，並創立了泰拉能源公司來發展這項技術。

　　“行波堆（TWR）是美國泰拉能源公司對原位增殖焚燒快堆的稱呼，該公司開發的實際是駐波堆方案，這是行波堆概念結合工業技術可實現性的一個拓展。”中核集團中國原子能科學研究院相關技術人員告訴科技日報記者。目前國際上一般認為，包括快堆、高溫反應堆和熔鹽堆等在內的六種堆型屬於第四代核電技術，其中快堆是主力堆型。

　　該技術人員説，行波堆技術能利用貧鈾並簡化燃料迴圈過程，除初裝點火區外，後續可採用貧鈾、天然鈾和後處理過程中分離出來的乏燃料鈾作為燃料，換料週期長並可大量使用貧鈾，機組可利用率設計值高於90%，具有高效利用鈾資源、減少乏燃料卸出量、簡化核燃料迴圈等優勢。

　　行波堆型號是經特殊設計的金屬燃料鈉冷快堆，在大部分系統和設備上與常規鈉冷快堆相同，但該技術人員告訴記者，在堆芯設計、燃料組件設計以及堆芯運作換料策略等方面，又與常規快堆有區別。

　　從換料方案來説，常規快堆一般不進行堆內倒料操作，每個迴圈週期末需要卸載一定的乏燃料組件並裝載新燃料組件。在整個壽期內，行波堆通過頻繁的堆內倒換料操作實現貧鈾材料的增殖和焚燒，並且每個迴圈週期不需要添加新的燃料組件。

　　在堆芯尺寸上，常規快堆設計的燃料段高度一般不超過1米，堆芯設計趨於扁平化。行波堆為了減小堆芯中子泄漏，保證堆內的高增殖性能，堆芯燃料段較長，並且整個堆芯尺寸較大，堆芯初始裝載燃料較大。

　　常規快堆堆芯剩餘反應性通常隨燃耗時間的積累不斷降低。由於堆芯內增殖性能較高，隨著燃耗時間的積累，行波堆由燃耗引起的反應性變化有可能是正效應，並且通常可通過設計優化讓燃耗反應性變化處於很小的範圍內。

　　在燃耗水準上，行波堆的峰值燃耗為常規快堆燃耗水準3倍以上，燃耗導致的材料輻照腫脹差別較大，高燃耗以及堆芯設計的複雜化讓行波堆的設計、建造和運作面臨嚴峻技術挑戰，比如行波堆運作需要達到比較深的燃耗深度，對結構材料輻照損傷指標提出非常高的要求。

　　中國原子能科學研究院是我國唯一全面開發快中子堆技術的研究院，自2009年泰拉能源公司到我國尋求合作夥伴以來，該院一直作為行波堆技術研發主體，協助中核集團開展合作和交流，自2011年起，已在國家863計劃支援下開展行波堆堆芯概念設計及關鍵技術研究。

　　相關人士透露，2013年已完成原型行波堆核心繫統的概念設計，進入工程設計階段，有望在2023年前成功建造行波反應堆的原型堆。多數受訪專家認為，第四代核電技術商業化之路依然漫長，還需要解決工程化過程中安全性與經濟性相關的諸多問題。

　　（科技日報北京9月26日電）