2013年11月18日08:46
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日本在戰(zhàn)后取得飛躍發(fā)展的科學(xué)技術(shù)最初大都是從歐美引進(jìn)的。但經(jīng)過1960～1970年代的積累，在1980年代形成了“日本模式”的方法論。進(jìn)而，日本在多個(gè)領(lǐng)域躋身世界前列，其中有不少領(lǐng)域處于全球領(lǐng)先地位＊1。
＊1 在核能領(lǐng)域，日本率先開展輕水反應(yīng)堆安全性研究、核聚變研究以及使用大強(qiáng)度陽子加速器的物質(zhì)科學(xué)研究等。
從研究費(fèi)用來看，日本的研發(fā)不是政府主導(dǎo)，而是民間主導(dǎo)。兩者的差距越來越大，從具體數(shù)字來看，1965年政府出資占31％，民間出資占69％，而21年后的1986年，政府出資僅占20％，民間出資擴(kuò)大到80％。
但在核能領(lǐng)域，由于風(fēng)險(xiǎn)很大，因此相關(guān)研發(fā)是由政府主導(dǎo)的。1960～1970年代的研發(fā)項(xiàng)目大多都失敗了，成功的很少＊2。日本不斷總結(jié)過去失敗的痛苦經(jīng)歷，并依靠新培養(yǎng)的人才推進(jìn)開發(fā)，在進(jìn)入1980年代＊3以后情況發(fā)生了轉(zhuǎn)變。
＊2 1960～1970年代的失敗案例有日本核能研究所開展的臨界裝置及研究堆、試驗(yàn)堆、動(dòng)力試驗(yàn)堆的建設(shè)和運(yùn)行等。
＊3 1980年代的成功案例有日本核能研究所開展的輕水反應(yīng)堆安全性研究、核聚變研究、高溫氣體反應(yīng)堆、大強(qiáng)度陽子加速器設(shè)施以及核能工程試驗(yàn)中心多度津工程試驗(yàn)所開展的三維大型振動(dòng)臺(tái)等。
本文主要介紹日本在1960～1970年代開展的核能開發(fā)項(xiàng)目（半均勻堆、動(dòng)力試驗(yàn)堆熱功率2倍化、核能船“MUTSU”及快中子增殖反應(yīng)堆原型堆“文殊”號(hào)）失敗的原因和得到的教訓(xùn)，希望在今后的技術(shù)開發(fā)中有所借鑒。
I．日本代表性的核能項(xiàng)目
技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目必須具有創(chuàng)造性、腦力勞動(dòng)性、新信息積累性和風(fēng)險(xiǎn)管理。尤其是核能開發(fā)，需要很長的開發(fā)時(shí)間和龐大的開發(fā)費(fèi)用，風(fēng)險(xiǎn)特別大，必須由政府主導(dǎo)。不過，不管是政府主導(dǎo)還是民間主導(dǎo)，技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目成功與否的判斷標(biāo)準(zhǔn)是是否實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)。國家核能開發(fā)項(xiàng)目和民間主導(dǎo)的技術(shù)開發(fā)成功與否的判斷標(biāo)準(zhǔn)就應(yīng)該是是否達(dá)到實(shí)用化或商業(yè)化。
日本開展的主要核能技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目有，日本核能研究所（JAERI）開展的半均勻堆、各種原子反應(yīng)堆、動(dòng)力試驗(yàn)堆（JPDR）、熱功率2倍化（JPDR-II）、輕水反應(yīng)堆安全性研究、核聚變研究、高溫氣體反應(yīng)堆、大強(qiáng)度陽子加速器設(shè)施（J-PARC）等，原日本核能船開發(fā)事業(yè)團(tuán)（JNSDC）開發(fā)的核能船“MUTSU”，原日本動(dòng)力反應(yīng)堆及核燃料開發(fā)事業(yè)團(tuán)（PNC）開發(fā)的日本產(chǎn)動(dòng)力反應(yīng)堆、鈾濃縮及再處理等核燃料再利用，日本核能工學(xué)試驗(yàn)中心（NUPEC）開展的三維大型振動(dòng)臺(tái)等。這些研發(fā)項(xiàng)目中獲得成功的是各種原子反應(yīng)堆、輕水反應(yīng)堆安全性研究、核聚變研究、高溫氣體反應(yīng)堆、三維大型振動(dòng)臺(tái)、鈾濃縮及大強(qiáng)度陽子加速器設(shè)施等項(xiàng)目。
其中，尤其需要特別長的開發(fā)時(shí)間和巨額開發(fā)費(fèi)用的是作為日本“國家項(xiàng)目”推進(jìn)的日本產(chǎn)動(dòng)力反應(yīng)堆和核燃料再利用技術(shù)的開發(fā)＊4。對于PNC采用“參謀總部方式”的鈾濃縮、再處理、新型轉(zhuǎn)換堆原型堆“普賢”號(hào)及快中子增殖反應(yīng)堆原型堆“文殊”號(hào)的評(píng)價(jià)，從實(shí)用化和商業(yè)化的角度出發(fā)，意見有分歧。但筆者認(rèn)為，除鈾濃縮項(xiàng)目以外，其他項(xiàng)目全部失敗。
＊4 開發(fā)時(shí)間10年到40年不等，因項(xiàng)目而異，開發(fā)費(fèi)用在3萬億日元左右（約1850億元人民幣）。
下面來分析一下半均勻堆、JPDR-II、MUTSU、“文殊”號(hào)等研發(fā)項(xiàng)目和研究機(jī)構(gòu)PNC失敗的原因。
半均勻反應(yīng)堆
日本的核能開發(fā)是從1956年日本核能研究所成立才開始的，落后歐美大約10年。但當(dāng)時(shí)日本對動(dòng)力反應(yīng)堆開發(fā)的意識(shí)卻緊隨世界潮流。
據(jù)參考文獻(xiàn)介紹，日本核能委員會(huì)（AEC）根據(jù)歐美的增殖反應(yīng)堆開發(fā)趨勢，于1957年提出了《發(fā)電用反應(yīng)堆開發(fā)長期規(guī)劃》，其中提到“到1970年左右建成輸出功率為10萬千瓦左右的國產(chǎn)增殖反應(yīng)堆”。
日本核能研究所在當(dāng)時(shí)的社會(huì)背景下，于1958年獨(dú)自提出了半均勻氣體冷卻反應(yīng)堆設(shè)想，并于第二年、即1959年12月啟動(dòng)了第一個(gè)動(dòng)力反應(yīng)堆開發(fā)項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目的目標(biāo)是經(jīng)過積累基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)建成實(shí)驗(yàn)堆，建立半均勻增殖反應(yīng)堆開發(fā)的基礎(chǔ)。
半均勻氣體冷卻反應(yīng)堆的燃料是將濃縮二氧化鈾或濃縮碳化鈾與石墨粉末一起混合均勻后，加工成顆粒并收納在石墨套中制作而成。冷卻材料采用的是惰性氣體氦氣。
日本核能研究所為了反應(yīng)堆物理研究，于1959年12月向日本核能事業(yè)訂購了半均勻臨界裝置（SHE），大約1年后，于1961年1月實(shí)施了第一次臨界實(shí)驗(yàn)＊5。
＊5 在平均半徑2.4m、高2.4m的六棱柱狀水平平分堆芯匯總使用20wt％的濃縮鈾，熱功率為10W。減速材料、反射體及屏蔽材料采用的是石墨，采用了兩根控制棒和6根安全棒。
雖然采用鈾235也能在熱中子能量區(qū)實(shí)現(xiàn)增殖，但采用鈾233更加有效。眾所周知，鈾233燃料與釷232外殼的組合是熱中子增殖反應(yīng)堆的基本概念。當(dāng)時(shí)，日本核能研究所認(rèn)識(shí)到了這個(gè)問題，卻因難以獲得鈾233而采用了鈾235燃料。但是，鈾235和鈾233在核裂變時(shí)釋放出的中子數(shù)不同。結(jié)果，根據(jù)SHE的反應(yīng)堆物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)由鈾233燃料和釷232外殼組成的熱中子增殖反應(yīng)堆時(shí)，必須進(jìn)行核調(diào)整。
該項(xiàng)目是以1960年5月在日本核能研究所內(nèi)設(shè)立的“半均勻反應(yīng)堆開發(fā)室”為中心，在日本大學(xué)和民營企業(yè)的協(xié)助下開展的，共有60名工程師參與其中。1961年10月，日本核能研究所用來重新評(píng)估項(xiàng)目成果和目標(biāo)的“半均勻反應(yīng)堆評(píng)估委員會(huì)”對該項(xiàng)目給出了“半均勻反應(yīng)堆的開發(fā)方向應(yīng)該是高溫反應(yīng)堆而不是增殖反應(yīng)堆，建設(shè)實(shí)驗(yàn)堆為時(shí)尚早”的評(píng)估結(jié)論。因此，日本核能研究所于1963年底決定停止為期四年的該項(xiàng)目，但會(huì)繼續(xù)進(jìn)行基礎(chǔ)研究。
日本核能研究所認(rèn)為該項(xiàng)目失敗的原因是歐美的技術(shù)趨勢。但是，當(dāng)采訪參與該項(xiàng)目的研究人員時(shí)，研究人員說出了內(nèi)情：“不了解項(xiàng)目的研究人員以自我為中心，沒有形成對項(xiàng)目不可或缺的向心力，因此項(xiàng)目破產(chǎn)了�！币簿褪钦f，在過去開展項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)很少的日本，研究人員根本不知道項(xiàng)目的有效推進(jìn)方法，個(gè)性強(qiáng)烈的研究人員們一味沉浸在學(xué)術(shù)興趣的世界里，沒有形成對項(xiàng)目不可或缺的合作關(guān)系和強(qiáng)烈的向心力＊6。
＊6 日本核能研究所開展半均勻堆開發(fā)項(xiàng)目時(shí)，原日本國家鐵路公司正在推進(jìn)東海道新干線技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)雙方?jīng)]有進(jìn)行項(xiàng)目成功方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)交流等。
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