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专家指导 何方 2017-02-06 15:07
中国电工网讯:
    近日,据媒体报道,国家核电相关负责人在接受采访时表示,我国在未来10年内将新建60台核电机组,引发舆论关注和讨论。同时,由于冬日全国多地雾霾严重,社会挺核人士也发出了通过建设核电解决雾霾问题的倡议。
 
    然而,关于核电的多方面质疑也随之渐起,已过去将近六年的福岛核事故再次被提起。那么,我国核电发展现状如何,核电技术是否先进?发展核电是否安全,核电是否是我国能源规划的必由之路?在目前增长乏力的前提下,大规模新建核电是否超过需求?针对这些问题,库叔邀请到国内某核电基地工程师何方(化名),为我们一一解读。
 
    1、相较于其他能源,核电有哪些优势?
 
    作为一种清洁,稳定,高效的能源,核电有其独特的优势。
 
    第一,核电环保效益突出。随着我国经济快速发展,我国面临越来越大的减排压力。据国际原子能机构相关资料显示,一座100万千瓦的核电站,每年可以减少675万吨二氧化碳,5万吨氮氧化物和32万吨含重金属的灰尘的排放,对减排和环保意义巨大。我国北方冬季大量的燃煤热电厂运行,是导致我国冬季雾霾严重的重要因素。若未来能够实现由小型模块化核电站供热,将会大大缓解北方冬季的雾霾情况。
 
    第二,核电能源安全效益显著。相比于火电需要每天补充大量燃煤,水电受季节性影响明显,核电运行稳定,自持能力强。尤其面对极端气候,核电在保证电能稳定供给方面具有巨大的优势。
 
    08年我国南方大部分地方出现极端严寒气候,大量火电厂由于无法及时补充燃煤而被迫停运,电气化铁路网因断电而无法运行,导致春运期间大量旅客滞留。相比之下,一座百万千瓦的核电站,每年只需数个集装箱运送燃料,就可以保证全年的发电需求。08年雨雪灾害对湖南省的影响尤为突出,这也是后来湖南省政府多次上书中央,请愿要求尽早开建桃花江内陆核电的重要原因。
 
    第三,核电有独特的社会经济效益。在我国,与核电和谐发展最典型的例子就是秦山核电基地所在地:浙江省海盐县。海盐县原本是一个落后的滨海小镇,基础设施落后。自从我国首座核电站在海盐秦山落户后,依靠核电企业上缴的地税,海盐县财政收入大增,利用这些资金,海盐县很快升级了自己的基础设施,为招商引资创造了条件。同时,秦山核电为海盐县人民提供了数万的就业岗位,使得核电的优势惠及大部分海盐人民。目前,依托秦山核电基地,海盐县政府建立核电产业园,发展核电旅游,成为浙江著名的核电小城。核电业成为了海盐的名片。
 
    2、我国核电发展状况如何?核电技术现在处于什么水平?
 
    目前,我国在运行的核电机组已经超过了30座,在建的机组也超过了20台,在建机组规模世界第一。与此同时,我国核电技术发展突飞猛进,自主研发的第三代核电机组“华龙一号”示范项目在福清核电站顺利开工,在引进西屋公司AP1000核电技术基础上开发的CAP1400技术也基本完成论证,第四代示范快堆已经投入运行,高温气冷堆也已开工建设。
 
    所以,我国核电虽然起步晚,但经过二十多年的努力,核电规模已经跃居世界前列,核电技术也已经赶上甚至超过世界上主要核电国家,成为世界上核电发展的一支重要力量。
 
    3、我国核电经历了一个怎样的发展历程?
 
    相比世界上主要核电国家,我国核电起步实在是太晚。我国核电可谓是后发先至,经历了从追赶到超越的过程。
 
    20世纪70年代,在世界核电发展的顶峰时期,我国才开始规划发展核电。而直到十一届三中全会后,我国才正式批准了秦山核电站和大亚湾核电站的建设。1991年,秦山一期核电站投产发电,结束了中国大陆没有核电的历史。但此时,美国已经拥有了各类核电机组一百多座,英国也已经建成41座核电机组,法国核电已经占到全国总电量的60%以上,就连近邻韩国此时也已经拥有了完全自主知识产权的核电技术,开始准备核电出口。当时,我国核电发展远远落后于世界。
 
    然而核电发展没有终点,虽然起步晚,但我国核电发展的脚步并不慢。在90年代,我国新建了包括大亚湾核电、岭澳二期、秦山二期、秦山三期、田湾核电站在内的多座核电站,使得我国的核电初具规模。在这些核电站的建造和运营过程中,我国核电的两大业主,中核集团和中广核集团,立足长远,注重技术的引进吸收和设备的国产化,很快掌握了大型商用核电站的设计和运行经验,为我国核电的快速发展奠定了技术基础。
 
    进入21世纪以来,尤其是加入WTO以来,我国GDP连续多年保持超过10%的高速增长,经济的发展使得社会总用电量大增,这一时期,虽然我国电网和电站建设速度很快,但是电荒的新闻依然经常见诸媒体。为了解决经济发展中的用电需求问题,2007年,我国制定《中国核电中长期规划》中,计划在2020年使我国的核电装机容量达到4000万千瓦,此后,沿海核多个核电项目开工,数个内陆核电项目的前期工作也如火如荼的展开,我国核电发展出现欣欣向荣之势。
 
    4、国外核电发展态势如何?对于我国核电发展有何借鉴?
 
    国外核电技术虽然起步较早,但在世界三大核事故(美国三哩岛,苏联切尔诺贝利,日本福岛)影响和反核政治势力崛起的影响下,部分国家的核电发展一度陷入停滞甚至倒退,但是进入二十一世界后,这些国家大多表现出了重启核电的意愿。
 
    1979年美国三哩岛核事故后,美国便不再新建核电站,直到奥巴马总统上台后,批准了四台AP1000机组的开工许可,美国核电业才算破冰。但是项目由于资金和技术方面的原因,迟迟不能开工。美国的核电提供商日子一直过得十分艰难,比如著名的西屋公司,由于多年业务量低下,公司陷入危机,被英国核燃料公司收购,后来又被转手卖给日本东芝。美国现在虽想复兴核电,但绝非易事。
 
    英国是核电发展起步最早的国家之一,在核电发展初期,英国核电技术独特而雄厚。英国核电在一开始就确立了气冷堆的发展路线。从五十年代至九十年代的近四十年间,英国共计建造了共40台气冷堆和一座压水堆。但是,就在形势一片大好的时候,英国对核电行业开进行了极其错误的私有化,导致英国的核电技术和核电资产流失殆尽。而到了本世纪,英国才发觉当初的错误。但此时的英国已经丧失了独立重启核电的一切条件,不得不寻求中国和法国的帮助重新发展核电。
 
    法国一直将发展核电作为国家的基本能源政策,从一开始,法国就从国家顶层设计上为核电发展做出了细致的规划。法国核电的建设采取的是统一运作,统一技术,国产化等方针,集合全国之力发展核电。法国的这些措施使得本国核电发展大获成功。目前,法国用拥有核电机组59台,总装机容量6300多万千瓦,核电占到了全国总发电量的80%以上。核电的发展为法国的能源安全和环境保护做出了巨大的贡献,在世界发达国家中,法国属于低人均二氧化碳排放国家行列,相比邻国英国的人均排放量2.4吨,德国的2.8吨,美国的5.36吨,法国人员二氧化碳排放量仅仅为1.68吨。作为一个高度工业化的国家,正是高占比的核电,让法国保持了蓝天白云。
 
    韩国是所有新兴经济体中核电发展最令人瞩目的国家,在狭小的国土上,韩国分布了20多座核电站,核电装机容量占全国总装机量近30%,核电占全国发电总量更是在40%以上。韩国不仅核电站数量多,运行经验也极其丰富,在重水堆运营技术上,甚至重水堆的老东家加拿大在某些领域也得向韩国取经。同时,韩国极其注重核电技术的研发,在上世纪90年代便拥有了完全自主知识产权的核电技术,前几年在沙特的核电项目竞标中,韩国一举战胜美国和日本的老牌核电企业,夺得沙特项目,让全世界震惊。在世界核电发展上,韩国是一支不容忽视的重要力量。
 
    从目前世界各国的核电发展历程来看,在核电发展上有过反复的国家,最终都难以舍弃核电,不得不重回发展核电的道路,即使像德国这种已将全面弃核用法律形式固定下来的国家,在目前减排和能源安全的压力之下,也多次对弃核产生动摇;而凡是坚定发展核电的国家,都能够让核电在国家的环保和能源安全方面发挥重要作用,同时通过不断研发更安全的核电技术占领国外市场,成为支撑国家经济的重要力量。
 
    从国外核电发展的经验可以看出,坚定不移地发展核电,把我国核电事业做优做大做强,让核电成为我国节能环保,保障能源安全,助力经济发展的推动力,是我国的核电事业的正确发展方向。
 
    5、安全性一直是衡量核电的重要指标,我国核电在安全性方面表现如何?
 
    我国核电发展一直秉承“核安全第一”的原则,核电运营管理水平一直处于世界前列。在WANO(世界核电运营者协会,WorldAssociationofNuclearOperators)的各点机组性能指标排名中,我国各个核电机组的各项性能指标均名列前茅,更有数台机组的WANO性能指标常年排名第一。
 
    首先,我国在运行和在建的所有核电站,均属于压水堆,相比于结构简单的沸水堆,压水堆有着优异的安全性能。
 
    压水堆拥有坚固的安全壳。安全壳是以超过一米厚的预应力混凝土厂房为主体,包括喷淋,消氢,空气过滤等多个系统的保护系统。安全壳十分坚固,能够经受住波音747这样的大飞机的直接撞击。而且,安全壳有隔离效果,能够保证在发生最严重的堆芯熔毁情况时,也能包容放射性物质,使其不释放到环境中去。
 
    相比沸水堆,压水堆都是双回路设计。反应堆的冷却剂回路与供给汽轮机发电的蒸气的二回路实体隔离,这样保证即使反应堆内出现泄露,也绝不会释放到环境中去。
 
    压水堆的可靠性已经在世界运行核电站内得到了广泛的证实。1979年美国三哩岛核电站二号机组,反应堆在不到一个小时候堆芯熔毁近50%,正是安全壳的存在,使得放射性物质有效屏蔽,避免了对环境的影响。而相比之下,苏联切尔诺贝利核事故和福岛核事故,都因为缺少安全壳,而导致放射物大量泄漏,而严重影响了环境。
 
    其次,我国在核电站选址上极其严格,要求反应地的地层为坚硬的岩层,同时还对核电站附近的人口密度有严格要求。在多重严格要求的限制下,核电厂址甚至成为稀缺资源,这也从源头上为核安全上了一道保险。
 
    最后,我国对核电站监管也十分严格,国家相关机构在各核电站均派驻了工作人员,保证核电站严格遵守国家的核安全政策运行。在放射性物质监测上,以核电站为中心,放射性物质监测站依次布置,只要环境放射性剂量发生变化,马上就可以监测并进行处理。
 
    相比之下,福岛核事故的发生正是因为以上三个方面都出了问题。我们来做一番对比。
 
    日本的核电机组大多数建造于上世纪七十年代,技术陈旧,且多为沸水堆。而我国最早的核电机组建造于上世纪九十年代,大部分机组都是在2000年以后投产发电的,且全部是压水堆,不仅机组年轻,设备状态更好,而且采用了更先进和更安全的技术。
 
    日本是一个处于地震带上的国家,核电机组无法远离地震带,这也为日本核电发展引入了天然的不确定风险。而我国由于幅员辽阔,选址严格,核电机组全部建在沿海地质稳定的地方,固有安全性也比日本要高出许多倍。
 
    此外,日本的核电运营和管理也分散于十家私营电力公司中,这些电力公司由于利润等方面的考量,往往会做出威胁核电机组安全的决策。福岛核事故后,日本媒体更是多次爆出东京电力公司在福岛核事故中的不作为甚至作假,导致事故不断恶化的内幕。而我国目前在运行的核电站全部集中在两家国企之下,考核最核心的指标就是核安全,国家相关部门对核电站的监管十分严格。
 
    当然,无论是何种情形,我们都应该不断加强核安全意识。
 
    6、未来我国核电有哪些主要的发展方向?
 
    第一,发展大型化核电站。目前,我国是第三代核电技术研究和应用最积极的国家。三门核电站的AP1000核电机组,已经攻克了屏蔽泵等最核心的技术问题,2017年即可以实现首次装料。我国完全自主研发的三代核电技术“华龙一号”,示范堆工程也在福清核电站开工建设,国家核电技术公司基于AP1000技术开发的CAP1400三代核电堆型,也基本完成技术审查。以上这些,使得我国不仅成为世界上拥有三代核电技术最多的国家,而且成为三代核电站建设和运营最早、经验最丰富的国家。
 
    未来,利用这些技术和经验,我国不仅能够建造一批更安全可靠的大型核电站,作为电网的基荷电站,成为我国节能减排和改善大气环境的重要手段,同时,还可以在雄厚的技术和资金的支持下,将我国核电产业推向海外,成为促进我国经济发展的重要手段。
 
    第二,发展随要随到的“及时雨式”的小型模块化核电站。目前,我国在南海的岛礁改造工作举世瞩目,这些工作大大提高了守岛官兵和当地群众生活质量,但是能源供给仍是制约我国南海岛礁建设的重要因素,虽然目前有太阳能等能源形势,但是在为海水淡化和其他设备运行提供能源上依然存在困难。若未来能够通过海上浮动核电站为这些岛礁供电,那将一举解决南海岛礁建设的能源瓶颈问题,为维护我国的南海利益提供强大的能源保障。
 
    第三,发展多种第四代核反应堆技术,解决长远能源问题。与油气资源一样,目前探明的铀资源,在现有技术条件下,也只能供人类使用百年。在可控核聚变技术被人类完全掌控之前,人类一样有陷入能源危机的可能。目前,快堆,高温气冷堆等第四代核电技术的发展,将大大提高铀资源的利用效率。因此,不断研究新的核电堆型,是保障我国长期能源安全的重要手段。
 
    第四,发展乏燃料处理技术。核电发展过程中面临的最大的问题是乏燃料处理问题。乏燃料内含有大量的长周期放射性物质,目前,世界上(包括我国)乏燃料处理主要是临时存放方式:在乏燃料卸除反应堆后,先在乏燃料水池暂存数年,待短周期放射性元素衰变后,在进行干式贮存。但不论湿式还是干式,都只是临时存放手段。
 
    对于乏燃料彻底处理,目前最好的方法是建立地质深埋设施,这种方法要求在岩质合适的地层内,建造深入地下数百米的地下工程,然后将乏燃料永久贮存在此。因为技术,资金,选址等原因,这将是一项浩大的工程。尽管如此,技术总能给人新的思路,从上世纪90年代起,一项全新的乏燃料处理技术——加速器驱动次临界反应堆(ADS)系统,让人们看到了乏燃料轻松处理的曙光。这种技术实质上是乏燃料焚烧炉,它可以让乏燃料中的高放射性物质裂变为低放射性甚至无放射物质,而且还类似垃圾发电站有发电能力。
 
    我国是最早研究这项技术的国家之一,也是ADS技术发展最快的国家。2016年12月,我国ADS次临界反应堆首次启动成功,标志着我国利用ADS技术处理乏燃料已经进入实际验证环节,未来该技术成熟后,将彻底解决我国核电发展的后顾之忧。
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