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快堆是快中子增殖反應堆的簡稱，這是堆芯中核燃料裂變反應主要由平均能量為0.1Mev以上的快中子引起的反應堆，其重要特點是在消耗核燃料的同時，產生多于消耗的核燃料。
一、熱堆與快堆
目前全世界有400多座核電站，多數為輕水堆，分壓水堆和沸水堆兩類，主要是由熱中子引發裂變反應，因而又被稱為熱堆。熱堆消耗的主要核燃料是鈾235。自然界中鈾235的蘊藏量僅占0.66%，其余絕大部分是鈾238，占99.2%。為保證核反應正常進行，一般輕水堆采用3%～4%的濃縮鈾235為原料，也就是說真正參與核反應的原料鈾235只有3%～4%，余下是會產生輻射的鈾238核廢料。
快堆不用鈾235，而用钚239作燃料，不過在堆心燃料钚239的外圍再生區里放置鈾238。钚239產生裂變反應時放出來的快中子，被裝在外圍再生區的鈾238吸收，變為鈾239，鈾239經過幾次衰變后轉化為钚239。在大型快堆中，平均每10個鈾235原子核裂變可使12至14個鈾238轉變成钚239。這樣，钚239裂變，在產生能量的同時，又不斷地將鈾238變成可用燃料钚239，而且再生速度高于消耗速度，核燃料越燒越多，快速增殖，所以這種反應堆又稱快速增殖堆。
二、快堆的優勢
核燃料越燒越多：目前，在核電站中廣泛應用的壓水堆(如我國的秦山、大亞灣核電站堆型)對天然鈾資源的利用率只有約1%，而快堆則可將這一利用率提高到60%～70%。這對充分利用我國的鈾資源，促進核電持續發展，解決我國的后續能源供應問題具有重要意義。
由于利用率的提高，相對較貧的鈾礦有了開采的價值。就世界范圍講，可采鈾資源將因此增加上千倍。以目前探明的天然鈾儲量推測，快堆的使用可以使鈾資源可持續利用3000年以上。
核廢料越燒越少：熱堆反應后的剩余物的放射性仍然很強，如果直接進行地質處置，耗資極其驚人。而這些核廢料在快堆反應中經過回收再利用以后，放射性物質的衰變期只有二三百年，可以大大減少核廢物處置量，降低乏燃料長期毒性風險。
三、世界快堆發展歷程
國際上快堆發展從上世紀40年代起步，只比熱堆晚四年，而且第一座實現核能發電的是快堆。截至目前，世界上共建成了各種類型的快堆21座——
1946年，美國建成世界上第一座實驗性快中子反應堆，即熱功率25千瓦的克來門汀(Clementine)。
1967年，法國建成名為“狂想曲”的熱功率為4萬千瓦的反應堆；1974年，25萬千瓦的快中子反應堆投入運行。
1980年，蘇聯建成電功率60萬千瓦的快中子實驗反應堆。
1985年，法、德、意三國建成功率120 千瓦的經濟驗證快堆Superhenix-1。
1994年，日本建成功率31.8萬千瓦的文殊(Monju)原型快堆。
由于技術難度大，世界各國的快堆仍然停留在實驗堆的基礎上，尚未發展到商用階段。隨著快堆技術的日臻完善，接近成熟，國際上預計將掀起快堆發展高潮。
俄羅斯：已開始建造兩座80萬千瓦的快堆電站，一座在斯維爾德洛夫斯克，一座在南烏拉爾。
日本：成立了日本核燃料循環研究院，加強快堆技術開發。
韓國：在美國通用電氣的幫助下積極發展功率13萬千瓦的實驗快堆。
巴西：開始組織快堆技術的發展工作。
印度：2001年開始建造電功率50萬千瓦的快堆電站。
(材料由中核集團提供) |