比爾蓋茲計劃建造美國第一座鈉冷快堆核電廠

一、比爾蓋茲的核電夢 

   比爾蓋茲是有遠見的富豪，很早就在推銷反應堆設計，由比爾蓋茲創立的TerraPower公司表示，計劃今年6月在美國建造第一座鈉冷快堆核電站，TerraPower執行長萊維斯克表示採用鈉冷塊堆，其 Natrium 品牌反應堆建造成本約為水冷堆的一半。該公司已獲美政府提供20億美元來完成TerraPower 位於懷俄明州凱默勒的第一家核電站，計劃在2030年運轉。萊維斯克表示使用液態鈉代替水作為冷卻劑是賣點。與水相比，液態鈉的沸點接近900攝氏度，可省卻高壓設備節省成本。TerraPower 是數十家競相開發新一代較小、更有效率反應堆的公司之一，對於改善氣候變遷至關重要。它們也稱為小型模組化反應器(SMR)，通常具有300MW 或更少的功率容量。美國公司正試圖追趕俄羅斯和中國，中俄兩國都已經部署了SMR，一座為俄羅斯佩韋克鎮供電的浮動發電廠和一座位於中國石島灣的高溫氣冷堆。鈉冷堆在低壓下運轉，需要較少的安全系統而降低了成本。TerraPower 的Natrium 反應器是與GE Hitachi Nuclear Energy 合作開發的，比大多數SMR 稍大，功率容量為345MWe。 

   行波堆是符合第四代核電技術要求和安全標準的金屬燃料鈉冷快堆，與其他核電技術相比，具有高效利用鈾資源、減少乏燃料量等優勢，可以在貧鈾條件下運行數十年，產生的廢料遠少於常規反應堆。比爾蓋茲曾希望將其設計的行波堆的首個示範堆建在中國，2006年，比爾蓋茲創立了核能公司泰拉能源致力於將行波堆技術應用到核電站。2009年比爾蓋茲來到中國原子科學院，了解中國實驗快堆狀況，並與中核集團進行技術交流。2017年11月，行波堆投資公司與泰拉能源全資公司合資設立環球創新核能技術有限公司，擬合作開發行波堆技術。但因政治原因，美國政府要求終止行波堆技術合作，中國核電決定解散註銷相關公司。美國政治人物心胸狹隘，如同太空科技發展一般，美政府訂立沃爾夫條款限制中美太空合作，結果中國照樣登陸月球及火星，建立獨資太空站及北斗導航系統，現在美國NASA反而厚顏無恥地要求利用中國鵲橋二號中繼衛星協助載人登月。 

二、中國的快堆發展及霞浦CFR-600示範快堆 

   第三代以前的核電站都是熱堆，第四代核電技術有六種設計包括三種快堆和三種熱堆。2010年7月21日，中國實驗快堆CEFR）首次臨界，成為世界上第8個擁有快堆技術的國家。2014年10月，福建霞浦示範快堆項目獲准，採用單機容量60萬千瓦的快中子反應堆。在建的福建霞浦核電站項目為CFR600示範快堆1、2號機組，預計將於“十四五”規劃期間建成。第一台CFR600機組於2017年12月在福建省霞浦開始建設，預計於2023年投產。第二台機組於2020年12月開始建設。CFR600機組預計從2030年起，CFR1000機組將投入商業運營。2030年左右建成百萬千瓦級大型高增殖商用快堆，2035年實現規模化建造。中國自主研製的CFR600示範快堆設計時，已將非能動餘熱導出系統應用於快堆，可以保證在全廠斷電、地震、失水三種最嚴重的事故狀態下實現堆芯餘熱導出保證反應堆安全。傳統輕水式熱中子堆的鈾燃料利用率低，熱堆以鈾235為分裂燃料，但鈾礦中的可分裂鈾235只佔0.7%，其餘99.3%都是不可分裂的鈾238。鈾238因不易發生分裂反應故成為核廢料。於是便產生了快中子堆。快堆利用鈾235裂變所產生的快中子，讓鈾238變成可分裂的鈽239，然後用鈽239作燃料。這樣，鈽239在裂變產生能量的同時，又不斷地將鈾238變成鈽239。所以這種反應堆被稱為 「快速增殖堆」簡稱快滋生。據估算，若快堆被廣泛應用，則鈾礦資源的利用率可從1%提高到60%以上。更為重要的是，核廢料問題得以解決。冷卻劑鈉的問題很重要，快堆管道內的鈉若洩露會引發火災，蒸汽發生器管道破損可能引發不可控制的鈉水反應，這些都需要試驗研究和改進。 

   CFR-600快堆使用兩種燃料，首先裝載二氧化鈾然後轉換為混合氧化物 (MOX) 燃料運行。反應器的增殖比為1:2。CFR-600示範快中子反應堆有望將天然鈾資源的利用率從目前的1%提高到60%以上，反應堆的儀表和控制系統將根據從其前身中國實驗快堆系統收集的數據進行數字化和優化。CFR-600反應堆將配備主動和被動緊急停堆系統以及被動衰變熱移除系統，控制棒將用於反應性控制，而堆芯捕集器將在發生任何事故時防止堆芯熔化，CFR-600 的燃料供應由俄羅斯供應。小型核反應器具有投資成本低、容量小、工期短、佔地面積小等優勢。原子能院稱，小型鈉冷快堆具有功率密度高、固有安全性好、小型化性能好、全壽期不換料等優勢，可應用於遠海島礁等偏遠地區，也可與風能、光伏等新能源耦合運作提高微電網穩定性，是小型先進反應器的優選技術路線之一。俄羅斯國家原子能公司完成了在中國啓動CFR-600快堆的核燃料裝運。福建省霞浦核電站將成為俄羅斯聯邦以外唯一擁有大容量快堆的核電站。這是中核集團（CNNC）第四代示範工程。反應堆的設計產能為1500兆瓦熱能和600兆瓦電力。霞浦核電廠反應堆本身是俄羅斯BN-600和BN-800鈉冷快中子反應堆的同類產品，其獨特之處在於，不僅可以使用濃縮鈾，還可以使用核燃料循環的次級產品——貧鈾和鈽，而且實際上生產的核燃料比消耗的多。 

三、CFR-600快堆與中國核武發展 

   依據半島電視台報導，長飚島位於福建省的海岸線外，中國首批兩台CFR-600 鈉冷快中子核電站的所在地。第一個反應堆將於 2023年並網，第二個約在2026年並網。這兩座快堆是封閉式燃料循環核增殖反應堆，發電的同時可生產鈽，鈽可用來生產核彈頭，美國等西方國家懷疑該兩快堆是軍民兩用。美國調查表明，到 2030 年，僅通過生產武器級鈽，中國就可以生產 1,270 件核武器，如果中國使用高濃縮鈾或鈾-鈽合體甚至可增加產量兩倍，這將大幅增加中國核武庫中的核彈頭數量。估計到 2070年中國核電配比將達13%。到 2025 年，中國的目標是擁有70 GW的核電裝機容量，到 2035年可能會高達 180GW。根據俄羅斯的經驗，快中子鈽增殖反應堆是從核能中獲取能源的成本效益最低的方法之一。   美國等西方國家早已放棄了快中子增殖反應堆計劃，但在俄羅斯及中國並非如此。CFR-600是鈉冷快堆，這意味著它不像大多數核電站需使用水，而是通過液態鈉冷卻。CFR-600 內部是一種稱為混合氧化物(MOX) 的燃料，它由核廢料钚和貧鈾製成。根據歐亞時報報導，俄羅斯原子能公司(Rosatom)在2022年 12月向中國CFR-600快堆提供了25噸高濃縮鈾。彭博社報導稱，中國核電站每年使用俄羅斯供應的鈾燃料足以製造約50枚核彈頭。美國國防部在提交國會的2021 年中國軍力報告中表示中國核擴張步伐的加快可能使中國能夠到2027年擁有多達700枚可運載核彈頭。 

   根據亞洲時報報導，俄羅斯計劃向中國提供快中子增殖核反應堆技術，該協議可能使北京能夠顯著擴大其核武庫並打破當前的全球核武器平衡。彭博社稱，普京和習近平協議將繼續開發為核武器生產鈽而優化的快中子增殖核反應堆，但中國稱其是一項耗資4400 億美元的計劃，旨在在未來十年中期超越美國成為世界最大的核能發電國。美國不斷打壓威嚇中國的發展，中國任何軟弱的跡像都將鼓勵西方國家破壞中國的穩定並削弱中國，這使得中國擴大核武力量變得至關重要。《亞洲時報》在2022年11月指出，中國核力量經過優化可安然度過對手的第一次打擊，而更大、更多樣化的核武庫增強了中國二次打擊能力。在俄烏戰爭及中美關係惡化背景下，美國開始找中國的CFR-600快中子反應堆麻煩，美媒以俄羅斯向中國福建霞浦快堆核電站運輸核燃料為由，炒作中國藉俄羅斯的技術擴大核武器。事實上，美國擁有世界最大的核武庫，是全球頭號核戰威脅者。日前，彭博社以中國從俄羅斯進口核燃料為由，再次對我們展開了攻擊，宣稱中國此舉將引發對新軍備競賽的恐懼，美國對生產武器級鈽的可能性產生了擔憂。美國官員認為，從今年開始，中國CFR-600 將生產武器級鈽，以助力中國在未來12年內將其核彈頭的數量增加至現有的4倍，使得中國核武庫能夠跟美國和俄羅斯相匹敵，該計劃將破壞亞太地區的軍事平衡。