2013年11月18日08:46
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日本在戰后取得飛躍發展的科學技術最初大都是從歐美引進的。但經過1960∼1970年代的積累，在1980年代形成了“日本模式”的方法論。進而，日本在多個領域躋身世界前列，其中有不少領域處於全球領先地位＊1。
＊1 在核能領域，日本率先開展輕水反應堆安全性研究、核聚變研究以及使用大強度陽子加速器的物質科學研究等。
從研究費用來看，日本的研發不是政府主導，而是民間主導。兩者的差距越來越大，從具體數字來看，1965年政府出資佔31％，民間出資佔69％，而21年后的1986年，政府出資僅佔20％，民間出資擴大到80％。
但在核能領域，由於風險很大，因此相關研發是由政府主導的。1960∼1970年代的研發項目大多都失敗了，成功的很少＊2。日本不斷總結過去失敗的痛苦經歷，並依靠新培養的人才推進開發，在進入1980年代＊3以后情況發生了轉變。
＊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、試驗堆、動力試驗堆的建設和運行等。
＊3 1980年代的成功案例有日本核能研究所開展的輕水反應堆安全性研究、核聚變研究、高溫氣體反應堆、大強度陽子加速器設施以及核能工程試驗中心多度津工程試驗所開展的三維大型振動台等。
本文主要介紹日本在1960∼1970年代開展的核能開發項目（半均勻堆、動力試驗堆熱功率2倍化、核能船“MUTSU”及快中子增殖反應堆原型堆“文殊”號）失敗的原因和得到的教訓，希望在今后的技術開發中有所借鑒。
I．日本代表性的核能項目
技術開發項目必須具有創造性、腦力勞動性、新信息積累性和風險管理。尤其是核能開發，需要很長的開發時間和龐大的開發費用，風險特別大，必須由政府主導。不過，不管是政府主導還是民間主導，技術開發項目成功與否的判斷標准是是否實現了目標。國家核能開發項目和民間主導的技術開發成功與否的判斷標准就應該是是否達到實用化或商業化。
日本開展的主要核能技術開發項目有，日本核能研究所（JAERI）開展的半均勻堆、各種原子反應堆、動力試驗堆（JPDR）、熱功率2倍化（JPDR-II）、輕水反應堆安全性研究、核聚變研究、高溫氣體反應堆、大強度陽子加速器設施（J-PARC）等，原日本核能船開發事業團（JNSDC）開發的核能船“MUTSU”，原日本動力反應堆及核燃料開發事業團（PNC）開發的日本產動力反應堆、鈾濃縮及再處理等核燃料再利用，日本核能工學試驗中心（NUPEC）開展的三維大型振動台等。這些研發項目中獲得成功的是各種原子反應堆、輕水反應堆安全性研究、核聚變研究、高溫氣體反應堆、三維大型振動台、鈾濃縮及大強度陽子加速器設施等項目。
其中，尤其需要特別長的開發時間和巨額開發費用的是作為日本“國家項目”推進的日本產動力反應堆和核燃料再利用技術的開發＊4。對於PNC採用“參謀總部方式”的鈾濃縮、再處理、新型轉換堆原型堆“普賢”號及快中子增殖反應堆原型堆“文殊”號的評價，從實用化和商業化的角度出發，意見有分歧。但筆者認為，除鈾濃縮項目以外，其他項目全部失敗。
＊4 開發時間10年到40年不等，因項目而異，開發費用在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”號等研發項目和研究機構PNC失敗的原因。
半均勻反應堆
日本的核能開發是從1956年日本核能研究所成立才開始的，落后歐美大約10年。但當時日本對動力反應堆開發的意識卻緊隨世界潮流。
據參考文獻介紹，日本核能委員會（AEC）根據歐美的增殖反應堆開發趨勢，於1957年提出了《發電用反應堆開發長期規劃》，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增殖反應堆”。
日本核能研究所在當時的社會背景下，於1958年獨自提出了半均勻氣體冷卻反應堆設想，並於第二年、即1959年12月啟動了第一個動力反應堆開發項目。這個項目的目標是經過積累基礎研究和技術開發建成實驗堆，建立半均勻增殖反應堆開發的基礎。
半均勻氣體冷卻反應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，加工成顆粒並收納在石墨套中制作而成。冷卻材料採用的是惰性氣體氦氣。
日本核能研究所為了反應堆物理研究，於1959年12月向日本核能事業訂購了半均勻臨界裝置（SHE），大約1年后，於1961年1月實施了第一次臨界實驗＊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、反射體及屏蔽材料採用的是石墨，採用了兩根控制棒和6根安全棒。
雖然採用鈾235也能在熱中子能量區實現增殖，但採用鈾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堆的基本概念。當時，日本核能研究所認識到了這個問題，卻因難以獲得鈾233而採用了鈾235燃料。但是，鈾235和鈾233在核裂變時釋放出的中子數不同。結果，根據SHE的反應堆物理實驗數據設計由鈾233燃料和釷232外殼組成的熱中子增殖反應堆時，必須進行核調整。
該項目是以1960年5月在日本核能研究所內設立的“半均勻反應堆開發室”為中心，在日本大學和民營企業的協助下開展的，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估項目成果和目標的“半均勻反應堆評估委員會”對該項目給出了“半均勻反應堆的開發方向應該是高溫反應堆而不是增殖反應堆，建設實驗堆為時尚早”的評估結論。因此，日本核能研究所於1963年底決定停止為期四年的該項目，但會繼續進行基礎研究。
日本核能研究所認為該項目失敗的原因是歐美的技術趨勢。但是，當採訪參與該項目的研究人員時，研究人員說出了內情：“不了解項目的研究人員以自我為中心，沒有形成對項目不可或缺的向心力，因此項目破產了。”也就是說，在過去開展項目的經驗很少的日本，研究人員根本不知道項目的有效推進方法，個性強烈的研究人員們一味沉浸在學術興趣的世界裡，沒有形成對項目不可或缺的合作關系和強烈的向心力＊6。
＊6 日本核能研究所開展半均勻堆開發項目時，原日本國家鐵路公司正在推進東海道新干線技術開發項目，當時雙方沒有進行項目成功方面的知識和經驗交流等。
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