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世界新能源中的核电发展概述

 2008年,联合国曾在一次气候变化会议上,按合理利用、成熟性和经济竞争力,将替代碳基燃料的各种替代能源分为四个档次,核能排在第一档次的第一位。但世界核能发展的实际进展不大。

目前,各国的核电现状大不相同,16个国家的核发电量在全国总发电量中的份额接近或超过25%,核发电量所占份额最高者为法国和立陶宛,超过70%。而我国仅为2.2%,在30个具有核电能力的国家中仅高于印度和巴基斯坦。

国际原子能机构2009年提出两种世界核电装机容量的预测:一种是低增长预测,即包括政府和电力公司宣布新建工程、延长寿期和退役的可靠计划。预计2030年达到511吉瓦,占全部电力装机的7.1%。高增长预测增加了各国政府和电力公司在长期规划中拟建的核电机组。预计2030年核电装机容量达到807吉瓦,占全部电力装机的9.0%。但是,国际原子能机构也提出,对于今后几十年,即使按照高增长预测,核电仍将主要是发达国家和发展中大国的一种技术。

中国能源发展面临的挑战

以2009年4月拉西瓦水电站6号机组投产为标志,我国的电力装机已达到800吉瓦,电力供需暂时平衡,但是我国能源发展还面临挑战。

一方面,是能源需求与人均能源资源不足的矛盾。我国的煤可采储量占世界可采储量的12%,但人均储量仅为世界人均储量的1/2,美国的1/10。石油和天然气人均储量更少。此外,我国能源和资源的地理分布极不均衡,全国铁路运量的1/2和水运1/3都用于运煤,仍无法满足对能源的需求。另一方面,我国能源结构不合理。目前,我国的电力供应中,煤电占75.87%,水电占21.64%,核电装机容量仅占1.13%。大量燃煤造成严重的环境污染,产生严重的温室气体。而核电不排放二氧化硫,核电链排放温室气体的归一化排放量仅等于煤电链的1%。

世界发展核电的技术路线

自主开发型。美国、前苏联是在军用堆的基础上开发试验堆和原型堆,技术定型后形成商业堆的制造能力。英国和加拿大则分别开发了石墨气冷堆和重水堆技术,并建成了商业堆。

引进消化技术型。法国、日本、德国、西班牙、韩国等把购买设备与引进技术结合起来,在引进技术的基础上,进行消化吸收和改进创新。

设备进口自主型。通过设备进口,购买商业堆,实现建造和安全运行自主化,如芬兰和匈牙利等国以及我国台湾省。

从秦山一期核电厂到今天的AP1000基础上自主开发的CAP1400,我国属于“自主开发”加“引进消化技术创新”型的路线。

我国核能技术中长期战略构想

1.三代核电技术

经过20多年的发展,我国核电工业基础已初步形成,加快核电发展的时机已成熟,条件已具备。但真正要做到核电的可持续发展,除安全有保障、不对环境产生影响外,还必须立足自主,即设计、建造、运行自主化,设备本土化,在经济上能与其他能源进行竞争;具备批量化、标准化建设的能力。

2008年2月15日,国务院第209次常务会议正式批准“大型先进压水堆重大专项总体实施方案”。通过实施重大专项,在引进、消化和吸收世界最先进的第三代核电技术(AP1000)基础上再创新,设计并建成具有我国自主知识产权的大型先进压水堆核电站示范工程,并在此基础上加强基础研发,提升型号开发的综合实力,逐步走向世界核电前沿,这是我国核电可持续发展的需要,也是我国建设创新型国家的需要。

通过三门和海阳两个依托项目消化吸收的实施,我们要达到全面掌握以非能动技术为标志的第三代核电技术的目的,加快我国核电技术水平与安全要求的提升。目前,这两个依托项目进展顺利,后续自主化的AP1000项目已完成初步设计,并将逐步成为CAP1400;同时,拥有自主知识产权的CAP1400的技术研发工作,也正在有条不紊地进行,并初步定于2013年在山东石岛湾开始示范工程的建设。在未来相当长一段时间内, AP1000、CAP1000、CAP1400及其后续的CAP1700作为大型先进压水堆,将是我国的主要机型。

2..四代核电技术

2001年7月,美、英、日、法等10国签署协议,成立“第四代核能系统国际论坛”,决定联合开发新一代核能系统,以满足今后更长时期的能源需求。第四代核能系统的指标先进,特别是循环效率、经济性、废物量最小化和防核扩散能力大大提高,预计在2050年前后可达到工业应用水平。

在众多第四代核电技术概念当中,超临界水冷堆是唯一的水冷反应堆,有希望成为大型先进压水堆的接替堆型。我国现有核电设计技术和工程经验主要集中于水冷堆,核电工业界的制造体系、生产能力、以往业绩,也主要集中于水冷堆。因此,开发这一堆型在我国具有坚实的技术基础。

第四代的另一种堆型——超高温气冷堆在我国也有良好基础,我国高温气冷实验电站已建成运行;20兆瓦的模块式高温气冷堆示范电站建设已列入国家中长期科技发展规划。

第四代堆型中的快堆电站能大大提高铀资源利用率、嬗变长寿命高放废物,大大减少需处置的核废料量。如在已有基础上加强投入,我国的快堆电站有希望在2035年左右进入商业应用。

目前,微软创始人比尔—盖茨投资的美国泰拉能源公司推出的行波堆是集增殖、焚烧快堆和燃料循环于一体的先进核能系统。从概念设计上,行波堆略高于第四代反应堆,属于四代改进型,但是目前还有很多难题需要克服。

核能发展的终极目标是聚变堆。聚变堆距离商业应用更远,将最终解决核能的永久利用,且无须处置核废物。中国参加的多国合作建设的ITER(国际热核试验堆)表明人类掌握聚变能技术的历史将进入新的一页。

 

 
 
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