领先中国20年？印度最得意的快堆技术，到底是何方神圣

　　印度真的有本事发展出快堆技术吗？领先中国20年是真是假？中国到底发展得怎么样了？
　　快堆是什么？
　　最近好多朋友在评论区告诉我印度的核裂变快堆出来啦，领先中国很多，于是我连夜去查看资料。核裂变快堆是什么？和前几期提到的启明星二号有啥区别？中国快堆发展如何？我们就来好好说一说。
　　快堆是快中子反应堆的简称，核反应堆按照反应堆里中子的速度可以分为热中子反应堆和快中子反应堆。而核反应堆指的是一种可以控制并维持核裂变或者核聚变链式反应的装置，一般核武器爆炸时发生的是失控链式反应，而核反应堆中核变的速率是可以人为控制的，产生的核能量能够以可控的速度释放从而作为能源供人们使用。目前核反应堆大多数用于核电站发电，还有一部分用于生产工业和医疗方面要用到的同位素，或者用于科研实验研究。当前全部商业核反应堆都是基于核裂变的，目前全球大约有三十多个国家用核反应堆发电，一共有450个左右的核电站。
　　快中子反应堆和热中子核反应堆的区别在于它是依靠快中子而不是热中子来维持裂变链式反应，快中子反应堆不需要中子慢化剂，所以相比热中子反应堆而言可以减少核废料的辐射，并且大幅度减少核废料的寿命。而且快中子反应堆能在消耗裂变材料的同时产生新的裂变材料，将铀的利用率提高了60倍左右，解决了传统核反应堆的铀消耗量大的问题。与此同时，快中子反应堆的安全性也更高。
　　要知道一座百万级的压水堆核电站，如果它运行60年，大约需要消耗1万吨的天然铀。现在地球上的资源开采年份大多在一百年以内。由于快堆技术提高了铀的使用率，使核燃料成本大幅度降低，可利用的铀资源得到了很大的扩展。比如海水，你可能不知道，海水富含丰富的化学物质，80多种元素，大多数元素都是可提取的，具有很强的开发价值。所以快堆有助于实现核燃料的可持续发展。
　　前几期提到的启明星二号是铀棒栅次临界实验装置，用于ADS系统，也就是加速器驱动次临界系统，简单地说就是用核电站工作产生的核废料再当做燃料发电，是加速器和反应堆的结合体。有兴趣的朋友可以去看一看。
　　目前世界范围内一共建成了21座快堆，第一座是1946年美国建造的热功率为25千瓦的＂克莱门汀＂，随后在1980年苏联也成功建成了电功率60万千瓦的快中子实验反应堆，紧接着在1985年法国德国意大利三国联合建成了经济验证快堆，1994年日本也建成了名为＂文殊＂的原形快堆。虽然快堆和热堆几乎是同一时间开始发展，但至今快堆还停留在建造实验堆的阶段，成功商用的只有俄罗斯的别洛雅尔斯基核电站一座。因为快堆在燃料和包壳方面遇到的问题比热堆复杂很多，而且在上个世纪末，快堆技术由于污染环境问题遭到了西方环保组织的强烈反对。
　　但是目前的快堆技术主要用于焚烧核废料和钚，比热堆的污染还要少，所以得到了大多数国家的大力发展。俄国已经开始建造两座80万千瓦的快堆核电站，印度预计也要建造5座50万千瓦的快堆核电站。日本已经成立了核燃料循环研究所，韩国在美国的帮助下准备建造实验快堆。随着铀矿资源的日渐短缺，新一轮快堆发展热潮即将来临。快堆有望在本世纪中叶就实现大规模商用，并且在核反应堆中占领主导地位。那么印度的快堆真的领先吗？
　　前面说了那么多，总结来看，快堆就是个高科技，但这样的高级，怎么跟印度扯在一起的？印度真的有本事发展出来吗？
　　作为靠谱的科普作者，我连夜去查找资料，所剩无几的头发更是岌岌可危。在快堆这一领域，印度是少数位于世界前列的发展中国家。日前，印度的原子能联盟国务部长声称印度首座原形快堆将于2021年12月投入运行。印度对于快堆执着的原因，是因为核能发电对于它有特殊的意义， 因为印度的目标是，到2030年使人均耗电量，从目前的年平均660千瓦时至少达到世界平均水平年平均2200千瓦时。 假设人口稳定在15亿，到2030年印度的发电量将达到550亿千瓦左右。而面前的发电量是远远不够的，而核电站的建成可提供超过10,000年的电力供应，甚至长达60,000年。
　　这次新闻如此轰动的原因是印度的快中子增殖堆和其他国家的模式不同，首次利用特制的钍棒作为增殖材料插入反应堆。虽然印度的铀的储量有限，但是它拥有世界上第二大钍矿，假设这座快堆真的可以成功商用那将会是震惊世界的创举。但事实上这一项目已经多次宣布推迟，原计划2012年就投入使用，在2016年印度国会发布了这一项目将推迟到2017年的官方声明，2017年印度原子能部又再次将投入运行时间延后到2018年。
　　不光是国际方面质疑不断，印度内部的态度也并不明确，印度原子研究中心主任只说该项目处于 最后的调试阶段 ，常务委员会也声称在＂重新考虑＂下一个快速增殖反应堆的产能，并且＂基于整个正在进行的调试阶段的持续困难和经验＂与早先提出的能够产生600兆瓦设计的提议相比，正在考虑是否将反应堆保留在500 兆瓦的单位范围内，以达到标准化的目的。总而言之， 这一项目到底能不能在年底成功运行还要打个问号。
　　我国的快堆处于什么水平？
　　与印度相比，我国在快堆领域已经成功建成了实验快堆。中国的能源消耗位于世界第一，并且随着我国经济的进一步发展，能源需求也在不断增长，在此基础上发展清洁能源是目前的必然选择。我国的核能源在经过了三十多年的发展后已经取得了巨大进步，核能源在所有能源供应中的占比也在逐步提高，预计在2035年我国的核电占比将达到10%。但是，大力发展核能源时一定会遇到铀资源短缺的问题， 目前我国铀资源的对外依存度已经超过了石油，并且根据数据统计全球的铀资源仅仅可供使用一百年左右。 所以，能够提高铀利用率的快堆是目前全球核反应堆的主要发展方向。
　　从工程技术上看，快堆中的钠冷快堆是目前第四代核反应堆中发展最快且最为成熟的反应堆堆型，我国目前也是主要发展钠冷快堆。从上世纪七十年代我国就开始计划快堆发展战略，有关部门和专家也时刻注意国际快堆发展动向。 于1992年批准立项了中国实验快堆，在2000年开工建设，2010年首次达到了临界，2011年成功实现并网发电。中国成为了全球第八个成功建造快堆的国家。 中国实验快堆是＂863＂计划的重大项目之一，并且有70%的设备都是国产，虽然与俄罗斯法国等国家还有差距，但是在设计方面还是有很多其他国家没有的特点。
　　目前正在建设的中国示范快堆的电功率是600兆瓦，预计将于＂十四五＂期间建成，在2025年将实现规模化建造商用快堆。但是相较于全球核电站运行经验超过16000堆年，中国核电站运行经验仅仅只有180堆年， 我国目前核能产业的发展仍处在初级阶段 。我们需要认识到我国在核能方面的技术储备不足和基础研究薄弱等问题。不过相信在国家政策的大力支持下，我国的快堆将有望实现＂走出去＂，赢得全球广阔的核能发电市场。