CFR-600快堆與中國核武發展

一、中國神秘快堆引發美國擔憂 

   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。最近一篇由幾位核不擴散專家合著的論文引起關注，調查結果表明，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。目前只有約5%的中國電力由核能提供，估計到 2070年核電配比將達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。二戰末期美國投擲在廣島和長崎的“小男孩”和“胖子”原子彈是迄今為止唯一用於戰爭的核武器。但在俄烏戰爭中，俄羅斯總統普京威脅可能發動核戰爭並在白俄羅斯佈署戰術核彈。第二次世界大戰投在日本廣島和長崎的原子彈在廣島造成 90,000 至 166,000 人死亡，在長崎造成39,000至80,000人死亡。今日核武器的威力是投在廣島的原子彈的3,000 多倍，小男孩和胖子是原子彈，或者裂變彈，會引發核裂變的連鎖反應。在小男孩中，一顆由鈾235製成的子彈狀射彈射向同一物質的核心，引發連鎖反應。而胖子則使用鈽239的核心，用數千磅的常規炸藥點燃，再次引發了核裂變的連鎖反應。在通常稱為氫彈的熱核武器中，裂變過程只是開始，初始能量隨後會在氫同位素氘和氚的次級核心中引發聚變反應威力更加強大。小男孩的爆炸釋放了相當於 15,000 噸 TNT炸藥，並使蘑菇雲升至約 25,000 英尺。蘇聯於 1961年引爆了有史以來最大的核武器——沙皇炸彈，產生了50兆噸炸藥的瘋狂爆炸，是小男孩炸彈的3,333倍。 

   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，溫度範圍更廣，相互作用比水少。快中子比替代品熱中子具有更多的自然能量，熱中子必須保持在溫度受控的介質中才能發揮作用，快堆不需要介質。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。這是中國於 2003 年開始設計中國實驗快堆 (CEFR) 的進程的下一步。快堆使用更多的鈾，這就是核科學家幾十年前因為鈾燃料成本高而放棄它的原因。那麼，為什麼中國除了擁有大量輕型水冷反應堆之外，還要建造快中子增殖堆？因為根據快堆生產的武器級鈽的數量，中國到2030年可擁有1,270枚核彈頭，這與美國在其洲際彈道導彈中的數量一樣多導彈庫。中國目前正在進行大規模的核武器建設，美國情報官員公開估計這將使北京的核武庫規模至少增加一倍，積累的鈽是關鍵資源。  

二、外媒稱俄羅斯向中國快堆供應鈾燃料可增加核彈頭 

   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。美國助理國防部長普拉姆在美國國會聽證會上稱中俄間的核合作令人不安，增殖反應堆可產生鈽而鈽可用於製造核武器，強調俄羅斯提供濃縮鈾可能導致中國擴大核武庫。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。中國打算到 2030年至少擁有 1,000 枚彈頭。隨後2022年新評估稱，中國現役核彈頭庫存已超過 400 枚，到2035年可能儲備約1,500枚核彈頭。中國否認CFR-600快堆是核武器材料提取的設施，聲稱該裝置只是用來發電。中國和俄羅斯就 CFR-600 設施的鈾供應達成最新協議的細節未公開，但確實存在將燃料轉用於製造核武器和增加中國儲備的可能性。俄羅斯是世界上最大的核反應堆和燃料供應國，自烏克蘭戰爭以來，儘管受到製裁，但其核出口量只增不減。美國、俄羅斯和中國都是《不擴散核武器條約》 (NPT)承認的核武器國家。他們是核供應國集團(NSG)的成員。這種多邊出口管制制度規範核相關材料和技術的轉讓，並防止這些材料和技術落入非成員國手中。NSG 是一個封閉的核供應國俱樂部，旨在通過實施兩套核出口和核相關出口準則來促進核武器的不擴散。 

   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。 

三、中國的快堆發展及霞浦CFR-600示範快堆  

  中國的核電發展是依據“熱中子堆—快中子堆—核聚變堆”三步驟，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概念，包括三種快堆和三種熱堆。中國實驗快堆是中國原子能科學研究院自主研發的中國快堆，以鈉為冷卻劑，首次將非能動餘熱導出系統應用於快堆，中國實驗快堆1998年開工建設，2010年7月21日，中國實驗快堆（CEFR）達到首次臨界，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，示範快堆工程採用單機容量60萬千瓦的快中子反應堆，計劃於2023年建成投產。霞浦核電站由中核霞浦核電有限公司投資建設60萬千瓦快堆；由華能霞浦核電有限公司投資建設1台60萬千瓦高溫氣冷堆和4台百萬千瓦級壓水堆機組。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CFR600示範快堆，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，該系統的設計原理是依靠自然對流和自然循環導出餘熱，採用非能動原理，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，從而保證反應堆的相對安全。在中國碳達峰、碳中和的總體目標要求下，在霞浦示範快堆成功建造、正常運營之後，中國必將進一步研製設計安全可行的商用快堆技術。快堆可解決鈾燃料不足問題，被視為中國未來的主要反應堆。據俄羅斯衛星網報導，俄羅斯總統普京訪華時簽署了一系列核能領域合作協議，包括援助中國建造CFR-600快堆，TVEL是俄羅斯Rosatom的核燃料製造子公司，而CNLY是中國國家核公司（CNNC）的一部分，TVEL和CNLY簽署了為中國福建省霞浦縣正在建設的CFR-600鈉冷池式快中子核反應堆提供核燃料的合同。目前世界鈾礦資源日益枯竭，快堆可解決鈾燃料不足問題被視為中國未來的主要反應堆。霞浦快堆將使用燃耗為100 GWd / t的混合氧化物（MOX）燃料，並具有兩個冷卻劑迴路，可在480°C產生蒸汽。福建霞浦示範快堆於2017年開工，計劃於2023年建成發電。 

     熱中子堆的核燃料利用率低，熱堆以鈾235為分裂反應燃料，但鈾礦資源中鈾235只佔0.7%，其餘99.3%都是不可分裂的鈾238。熱堆中的鈾238不易發生分裂反應不能用作燃料卻成為核廢料。快堆利用鈾235裂變產生的快中子讓鈾238反應成可分裂的鈽239，然後用鈽239作燃料。如此鈽239在裂變產生能量的同時，又不斷地將鈾238變成鈽239。所以這種反應堆稱為 「快速增殖堆」，簡稱 快堆。快堆可將鈾礦資源的利用率從1%提高到60%以上，並可實現放射性廢物最小化。TVEL是俄羅斯國家核公司Rosatom的核燃料製造商子公司，而CNLY是中國國家核公司（CNNC）的一部分，TVEL和CNLY簽署了為中國福建省霞浦縣正在建設的CFR-600鈉冷池式快中子核反應堆提供核燃料的合同。涵蓋了核燃料的初始裝載及在反應堆運行的前七年內的加鈾燃料供應，Rosatom 的燃料公司 Tvel 已完成原定於 2022 年運往中國的所有貨物，作為俄羅斯履行為中國旗艦項目CFR-600 快中子反應堆提供初始裝載燃料的義務的一部分。隨著首台CFR-600機組的投產，福建霞浦核電廠將成為俄羅斯以外唯一擁有大容量快中子堆的核電站。2021年TVEL在 MSZ 建立了一個用於生產 CFR-600 鈾燃料的特殊部門，並通過開發和安裝獨特的設備對快堆燃料組件的製造場地進行了現代化改造。CFR-600 燃料供應合同於 2018 年 12 月簽訂，作為中俄政府協議實施的一部分，該協議是未來幾十年核能領域大規模綜合合作計劃的一部分. 這包括在兩個中國核電站場址（田灣和徐大寶）連續建造配備 3+ 代 VVER-1200 反應堆的最新俄羅斯核電機組。 

四、CFR600快堆 

   CFR-600原型反應堆是一座容量為600MW的鈉冷卻式快中子反應堆，配備兩個冷卻劑迴路，設計運行溫度分別為 380°C 和 550°C 的入口和出口堆芯溫度。CFR-600 核反應堆還將具有使用兩種燃料類型的設計靈活性，該反應堆將首先裝載氧化鈾 (UO 2 )，然後轉換為使用混合氧化物 (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，反應堆容器、主容器和保護容器的設計將遵循 CEFR 中使用的設計。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。堆芯捕集器將起到冷卻室的作用，使熔化材料保持在亞臨界狀態，並為反應堆堆芯提供長期冷卻。被動餘熱去除系統將有助於在事故發生後從反應堆堆芯中去除多餘的熱量。CFR-600 的燃料供應由俄羅斯供應，2019年1月，中國核工業集團公司下屬的CNLY與俄羅斯國有的Rosatom國家原子能公司（ROSATOM）的TEVEL燃料公司簽署了為CFR-600提供核燃料的協議。該協議涵蓋初始燃料裝載以及反應堆運行前七年的燃料補給。CFR-600 燃料組件計劃在 TVEL 位於莫斯科 Elektrostal 的生產工廠生產。CFR600快堆正在中國福建省霞浦建設，這是繼中國實驗快堆（CEFR）於 2010 年 7 月並網發電取得成功後，中國快堆發展邁出的第二步。CFR600是中國原子能科學研究院設計的原型鈉冷池式快堆，能夠產生600MW的電功率，反應器設計旨在實現 40% 的熱效率。CFR-600 試點項目計劃於 2023 年投產，預計到 2030 年將為 CFR-1000 反應堆的開發和商業化鋪平道路。它將幫助中國實現到2050年核能發電佔總發電量的25%的國家目標。 

   CFR-600 是一座鈉冷池式快中子核反應堆，正在中國福建省霞浦縣長飚島建設，它的建造工作於 2017 年開始。在同一地點，第二個 600 MWe CFR-600快堆的建造於2020年12月開始，雖然美國懷疑是軍用，但其定位為民用的商業項目，是由商業國有企業中國核工業集團公司（CNNC）運營的第四代示範項目。該項目也稱為霞浦快堆試點項目。該反應堆將輸出600 MWe電能，後續計劃建造一個更大的商業規模反應堆CFR-1000。CFR600 反應堆使用混合氧化物 (MOX) 燃料，具有兩個冷卻劑迴路，可產生 480°C 的蒸汽。該反應堆將具有主動和被動停堆系統以及被動衰變熱移除系統。反應堆的燃料來自俄羅斯的TVEL，它也為俄羅斯的BN-600提供燃料，而BN-600是CFR600的設計基礎。近幾個月來，西方防擴散專家擔心這些工廠產生的鈽燃料將超過其實際使用量。換句話說，人們提出了這些工廠是否將用於生產用於核武器的鈽問題。美國強調的擔憂是，中國已停止向國際原子能機構報告其民用反應堆產生的鈽數量。