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中国科学家思想录第十一辑

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商品详情

书名:中国科学家思想录·第十一辑
定价:78.0
ISBN:9787030523181
作者:中国科学院
版次:1
出版时间:2017-03

内容提要:
中国科学院学部是国家在科学技术方面的*高咨询机构,长期以来围绕推进经济社会发展、改善人民生活、保障国防安全等方面的重大科技问题,开展了一系列决策咨询和战略研究,提出了许多重要咨询意见和建议,为中央决策提供了科学依据。

目录:
目录
丛书序 / i
前 言 / iii
我国核燃料循环技术发展战略研究 / 1
关于大力加强我国海洋石油勘探开发安全与陆上油气储运安全工作的建议 / 9
太阳电池技术与光伏新能源产业的发展态势和对策建议 / 16
太赫兹科学技术发展预测和对策研究 / 21
水物理化学问题及其在环境保护与新能源中的应用 / 27
青海盐湖资源综合利用报告 / 33
新材料产业体系建设咨询研究报告 / 42
磷科技发展关键问题与对策 / 47
基础研究与战略性新兴产业发展 / 55
中国西部山区公路灾害成因与减灾对策 / 64
三江源区生态保护与可持续发展咨询建议 / 75
农业生物恐怖的可能与预防策略 / 79
关于大力加强我国煤炭开采安全工作的建议 / 84
东南沿海经济发达地区环境质量状况与对策 / 91
关于大敦煌区疏勒河、党河流域生态治理和区域可持续
发展的建议 / 107
关于加强移民工程学科建设和相关科研工作的建议 / 114
关于城乡统筹方针下我国城镇化合理进程的建议 / 120
创新理念与方法:深化我国物质文化遗产的科学认知与保护的建议 / 126
未来储能:技术与政策 / 131
污水污泥综合利用中的新材料与新技术发展和对策研究 / 141
抓住有利时机,加速煤电体制与机制改革 / 145
迎接能源革命挑战,发展新一代电网技术 / 152
关于加强我国文物保护科技工作的建议 / 163
关于重视梯级水库群大坝安全,研究相关工程技术和风险管理问题的建议 / 169
关于加强陆海统筹增加碳汇的建议 / 177
关于缩短学制,建立全民、全龄的智力开发及终身学习制度的建议 / 179
关于建立青藏高原高寒草地国家公园和发展高原野生动物养殖产业的建议 / 82
关于我国现阶段区域战略的认识和建议 / 185
关于黄河黑山峡河段开发方案分歧的认识和建议 / 189
发展我国平板显示产业面临的迫切的科学技术问题 / 192
在农作物生产申应用纳米技术及推广纳米土墙材料的建议 / 97
建议我国发展核电必须采取总量控制政策 / 204
关于建立国家生物固氮工程技术研究中心、推进我国绿色农业发展的建议 / 211

在线试读:
我国核燃料循环技术发展战略研究
  柴之芳 等
  核燃料循环是核能系统的“大动脉”,为了确保我国核能的安全和可持续发展,必须建设一个适合我国国情的、独立完整和先进的核燃料循环科研和工业化体系。
  为适应我国国民经济平稳而较快发展的需要,并控制温室气体的排放,我国已制定了在确保安全的基础上高效发展核电的方针。根据《国家核电发展专题规划(2005-2020年)》,我国核电发展的预定目标是到2020年装机容量达到7000万千瓦或更高。在2020年以后,我国核电将要以更大的规模发展,才能满足国家电力需求,优化能源结构,发展低碳经济,从而保障我国国民经济可持续发展。
  核燃料循环中的乏燃料后处理是目前已知的*复杂和*具挑战性的化学处理过程之一。国际核能界的共识是,在现阶段的核能发展中,*担忧的就是核电产业前、后端发展不平衡。乏燃料后处理和废物处置是很麻烦的事情,需要先进的技术。核电产业想要向前发展,乏燃料后处理问题一定要高度重视。日本福岛核电事故的发生,尤其是核燃料元件的破损和乏燃料池的放射性泄漏,更充分说明了建立一个安全的核燃料循环体系的重要性。
  与发达国家相比,我国的核电发展起步较晚,核燃料循环技术在总体上比较落后。尤其是我国核燃料循环后段研究滞后,尚未形成工业能力,成为我国核能体系中*薄弱的环节,在铀钚氧化物核燃料元件制造和乏燃料后处理等关键领域甚至比印度还落后20~25年。所以我国必须加快核燃料循环,尤其是后段技术的研发。更要着重指出的是,与我国各级政府高度重视建设核电站相比,核燃料循环体系的研发严重滞后,这势必会影响我国核电的可持续发展,更会对核电安全带来潜在危害。为此,有关中央领导同志早在2004年就对我国核燃料循环等有关问题做出了“亡羊补牢,未为晚也”“要奋起直追的往前赶”“必须重视此问题,认真研究,作出部署”的重要批示,为我国在21世纪建成安全和先进的核燃料循环体系指明了方向。
  我国遵循从压水堆到快堆的核裂变能发展战略,并选择与之相适应的核燃料闭式循环技术路线。为此 ,必须建立一套独立完整和先进的核燃料闭式循环体系。我国核燃料循环后段包括:①压水堆乏燃料后处理;②快堆燃料(金属氧化物或金属合金)制造;③快堆乏燃料后处理;④高水平放射性废物处理与处置等。先进的核燃料循环体系可实现核能资源利用的*大化和放射性废物的*少化,是实施我国从压水堆到快堆发展战略、实现核裂变能安全且可持续发展的关键。与核燃料循环前段相比,我国核燃料循环后段长期缺乏统一领导和科学规划,经费投入不足,研发力量分散,基础研究缺乏支持,工程技术相当落后,迄今尚未形成产业化,已成为我国核燃料循环中*薄弱的环节。
  咨询组分别就我国核燃料循环技术战略总体研究及国外先进核燃料循环后段技术发展动向,热堆和快堆乏燃料后处理技术分析,核燃料增殖的快堆内循环研究,金属氧化物和金属燃料制造技术,快堆及其燃料循环技术经济性初步分析,高水平放射性废物处理研究及展望,钍铀循环的现状、问题和对策,核燃料循环中的新方法,新材料和新技术等专题开展研究,并分别形成专题报告,力求科学评估当代国际核燃料循环技术的现状和发展动向,提出我国核燃料循环后段应采取的技术路线,为我国核能的可持续发展提供具有科学依据的建议。
  一、当前我国核燃料循环技术发展中的主要问题
  1.核燃料循环管理体系分散
  多部门、多机构之间条块分割,难以协调一致,造成资源巨大浪费,导致核燃料循环没有国家决策的尴尬局面。
  2.科研力量薄弱,后备人才短缺
  我国从事核燃料循环的科研力量不足,而且有限的队伍分散在中国核工业集团公司、中国科学院、高等院校和国防科研部门等,缺乏有效合作,造成科研和产业化之间的脱节。
  3.核燃料循环后段的基础研究薄弱
  与核燃料循环前段及核电站建设相比,对核燃料循环后段的投资太少,从事核燃料循环的科研人员的待遇远低于商业核电站的从业人员。这在很大程度上会影响我国核电事业的可持续发展。
  4.核燃料循环技术体系中主要环节的发展不协调
  例如,后处理大厂的建设滞后于商用示范快堆机组的建设;引进俄罗斯BN-800型快堆电站将不得不同时购买其燃料,我国自主研发的示范快堆可能面临“无米之炊”的困境;设想中的加速器驱动次临界洁净核能系统(Accelerator Driven Sub-critical System, ADS)的次临界示范堆超前于我国第二座后处理厂等。
  上述问题已严重影响到我国在确保安全的前提下高效发展核电的方针的实施。
  二、对我国核燃料循环技术发展的政策性建议
  1.统筹规划,合理布局,做好核燃料循环后段的国家*顶层设计
  核燃料循环是核裂变能系统的动脉和核能可持续发展的支柱。乏燃料后处理技术的研发在世界各国毫无例外地都属于政府行为,必须由政府部门代表国家进行策划。坚持政府决策、指导和监管的原则,必须做好国家*顶层设计和系统策划。由国家统筹规划,组织实施,分步推进,有序发展。顶层设计应包括三个不同科研层次(基础研究、应用研究和工艺研究)和三个不同技术层次(主线技术、培育性技术、探索性技术)的总体布局和统筹规划。要依据国家核能发展目标,充分考虑我国现有技术基础和发展潜力,参考和借鉴国外核燃料循环发展计划,制定出具有前瞻性、全局性、**性和可操作性的我国核燃料循环发展路线图。一定要遵循基础研究(着重科学问题)、应用研究(着重技术问题)和产业化实施(解决工艺问题)的有机整合。建议尽快设立国家*以科学家为主的“核燃料循环技术发展咨询委员会”,从国家重大需求出发,在国家层面对我国核燃料循环发展路线图、核燃料循环重大项目的设立及核燃料循环人才的培养等进行决策和评价。消除“行业垄断,条块分割,政出多门”这种严重阻碍核燃料循环发展且浪费国家资金的现象。建议该咨询委员会由国务院委托中国科学院学部和中国工程院学部聘请国内不同单位具有较高学术造诣,处事公正的专家组成,同时还可吸收部分有战略决策能力的管理专家。汇聚中国科学院、中国工程院、高等院校、中国核工业集团公司、国防科研部门和产业界等相关科学技术队伍,分工合作,为建成具有我国自主知识产权的先进核燃料循环体系奠定体制基础。
  2.科技部尽快组织核燃料循环基础研究重大研究计划
  采取积极政策,支持核燃料循环基础和应用研究,结合我国核电建设、乏燃料后处理、高水平放射性废物处置等,建议在“十二五”期间启动一批核燃料循环科研项目。
  3.教育部建立核燃料循环专业基础研究和人才培养基地
  我国核燃料循环专业的人才培养相当薄弱,与国家重大需求有较大差距。建议在“十二五”期间,教育部应在我国有基础的高校中加强对核燃料循环专业的支持和投入。美国现有60余所大学参与核燃料循环后段的基础研究,而我国只有寥寥几所。参照美国等国家的研究生计划,我国每年应拟拨不低于1000万元的专款培养核燃料循环专业研究生,并提高其奖学金。
  4.以自力更生为主,开展国际合作
  在核燃料循环后段研发和后处理大厂建设方面,应以自力更生为主,开展以我为主的国际合作。对我国正在洽谈用巨资引进法国Areva集团的后处理设施一事,要在国家层面展开科学认证,不宜全盘高价引进。此外,一定要积极部署核燃料后处理化学的基础研究、工艺研究和设备研究,使我国的核燃料后处理具有坚实基础,在国际谈判中处于主导地位。建议在乏燃料后处理基础研究领域充分发挥中国科学院和高等院校的作用。
  5.共享核燃料循环科研平台,发挥我国大科学装置的作用
  国内正在建设的重要科研平台包括乏燃料后处理实验设施、快堆燃料研发实验室、高水平放射性废物处理与处置实验室等。以上设施都应作为国家*的核燃料循环后段研发平台,向国内相关单位开放使用。建议成立我国“核燃料循环重点实验室”。建议北京光源或上海光源建立放射性束线站,专门用于铀、钚等锕系元素物理化学表征的研究。还应充分发挥我国高性能超级计算机在核燃料循环研究中的作用。
  6.加快核电立法
  建议国家加快核电立法,从核电电费中适当提取一定份额作为乏燃料基金,用于开展乏燃料后处理的研发工作,应将核燃料循环研发人员的待遇提高到核电厂从业人员的水平。同时需要思考如何建立具有中国特色的社会主义市场经济下的核燃料循环体制,既要明确国家的主导和监管作用,又要发挥企业和民营资本的积极性。
  三、对我国核燃料循环发展战略的技术性建议
  1.我国快堆核燃料循环发展宜采取“先增殖,后嬗变”的技术路线我国与发达国家不同,属于核能后发展国家,在相当长的一段时间内乏燃料积累的压力不大,且分离-嬗变技术的研究也刚起步不久,而快堆增殖的需求则比较迫切。所以,我国宜在2050年之前主要实施快堆增殖核燃料,放射性废物的嬗变(焚烧)可以在2050年之后开始工程应用实施。
  ADS在放射性废物嬗变方面与快堆焚烧相比具有更大优势,所以从我国核能可持续发展战略中的地位来看,快堆侧重于核燃料的增殖,ADS侧重于放射性废物的嬗变,这是比较合理的选择。当然,ADS面临一系列具有挑战性的工程难题需要解决,包括系统的可靠性、可用性、可维修性及可监测性等,需要进行深入的研发。同时,应积极部署ADS中的核燃料循环化学等关键科学技术问题的研究。
  2.应使我国燃料资源利用*大化
  对铀资源利用率影响*大的是燃料燃耗深度和后处理及燃料再制造过程中的燃料回收再利用率。为了将铀资源的利用率提高60倍,在相对燃耗深度为20%时,需要将核燃料在快堆中循环10次以上。这样可使我国的铀资源供应达到千年以上,对于核燃料增殖的科学和技术问题需要深入研究。
  3.分离钚
  从目前运行的压水堆中分离出的钚(简称分离钚)可跳过热堆循环这一步,而直接进行快堆核燃料循环,这样有利于核燃料的增殖。这将是一个适合我国国情的合理方案,但其前提是快堆发展计划需如期实施。
  4.热堆乏燃料水法后处理
  近期的研究工作要为我国后处理中试厂稳定运行提供支撑技术;中长期目标是研究先进后处理中的新原理、新方法和新工艺流程,为商业后处理厂提供科技支持。宜在国际上成熟的普雷克斯流程(用磷酸三丁酯作萃取剂分离回收铀和钚的乏燃料后处理流程,英文简称为Purex)基础上,提出改进型的Purex主流程(如先进无盐二循环流程)和从高水平放射性废液中分离次锕系元素的辅流程,力争使我国多年来的后处理研究成果能应用于后处理大厂工艺流程的设计。除了工艺流程研究之外,还应加强专用工艺设备及材料研究(特别是乏燃料剪切机和溶解器)、分析检测技术研究、远距离维修设备、自控系统、临界安全研究等。
  5.在确保铀-钚循环这条主线的前提下,应启动包括熔盐堆在内的钍-铀循环的探索性和前瞻性研究
  关于我国核能体系中利用钍的可能方式,咨询组经过分析后指出,热堆使用钍优于快堆,而在快堆增殖层中增殖U-233的能力优于热堆。鉴于我国热堆电站的主导堆型是压水堆,所以我国应首先考虑在压水堆中使用钍,从而使钍资源作为铀资源的补充,适当延长热堆电站的使用时间。同时,也应发挥快堆的增殖优势,在快堆增殖层中生产U-233,分离后供热堆使用。此外,我国有必要开展熔盐堆的研究,首先着重研究熔盐堆钍铀循环过程中的化学问题和材料问题。
  6.我国核燃料循环技术产业化发展的推荐路线图
  第*阶段(2011~2025年):建成热堆乏燃料第*座商用后处理厂和快堆铀钚混合氧化物(MOX)燃料制造厂;完成热堆乏燃料先进后处理主工艺和高水平放射性废液分离工艺中间试验;完成快堆MOX乏燃料水法后处理台架实验;完成金属合金燃料制造工艺中间试验;建设干法后处理和熔盐实验平台;完成高水平放射性废液固化(冷坩埚)工艺中间试验。
  第二阶段(2025~2040年):建设热堆乏燃料第二座商用后处理厂(采用先进后处理技术,包括兼容处理快堆 MOX乏燃料高水平放射性废液分离)和快堆金属合金燃料制造厂;建设高水平放射性废液固化工厂;完成干法后处理和熔盐循环示范试验。
  第三阶段(2040~2050年):完成金属合金乏燃料后处理干法中间试验,并建设后处理厂;完成熔盐高水平放射性废物固化工艺中间试验并建设固化工厂。
  (本文选自2012年咨询报告)
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