國際核能應(yīng)用及我國核電的發(fā)展

范中華

【摘 要】核電是一種供電能里強(qiáng)、技術(shù)成熟，并且安全、清潔的大規(guī)模使用的發(fā)電方式。國際核能已經(jīng)從第一代不斷改進(jìn)發(fā)展到第三代，我國的核能也逐漸步入發(fā)展的階段，有能力對第二代核電自主建造。我國關(guān)于核電發(fā)展有著積極的推進(jìn)作用，不僅使我國核電建設(shè)的發(fā)展得到了促進(jìn)，而且提高了核電在電力供給中所占的比重。這一決定有效的對電力增長、交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)的問題進(jìn)行緩解，因而核能的發(fā)展前景也愈來愈廣。

【關(guān)鍵詞】核能應(yīng)用；核電；發(fā)展

0 引言

于20世紀(jì)50年代核能開始和平使用，當(dāng)時蘇聯(lián)、美國等工業(yè)發(fā)達(dá)的國家在核軍備競賽的過程中，爭先發(fā)展了核電站。第一代核電機(jī)組是試驗性實驗和原型核電機(jī)組的統(tǒng)稱。在20世紀(jì)70年代，將試驗性機(jī)組和原型核電機(jī)組作為基礎(chǔ)，不斷建立沸水堆、壓水堆、重水堆等核電機(jī)組，使其電功率達(dá)到三十萬千瓦以上，上述核電機(jī)組不僅對核電發(fā)電技術(shù)的可行性進(jìn)行了證明，還對核電的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了證明。

1 國際核能的應(yīng)用

在20世紀(jì)八九十年代開始，各個國家改進(jìn)了現(xiàn)有的第二代核電站，對其經(jīng)濟(jì)性和安全性都有明顯的效果。對機(jī)組需要改進(jìn)的方面有：（1）對機(jī)組的運(yùn)行、安全性能進(jìn)行改進(jìn)；（2）充分發(fā)揮機(jī)組設(shè)計的裕量，提高額定的功率；（3）延長機(jī)組的壽命。

以第二代核電機(jī)組累計的運(yùn)行經(jīng)驗和技術(shù)儲備是第三代核電機(jī)組的設(shè)計原則的基礎(chǔ)，運(yùn)用經(jīng)過開發(fā)的新技術(shù)對其不足之處進(jìn)行改進(jìn)，匆匆而顯著改善其經(jīng)濟(jì)性和安全性。歸納各國的設(shè)計方案，其指標(biāo)和特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

1）關(guān)于核電機(jī)組的安全性

考慮到核電機(jī)組的安全性，應(yīng)對嚴(yán)重事故的實施進(jìn)行緩解和預(yù)防。

2）非能動安全系統(tǒng)的使用

對其他動力和電源驅(qū)動安全系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)采用物質(zhì)固有的重力、流體對流和蒸發(fā)擴(kuò)散等天然原理，為自然冷卻反應(yīng)堆、帶走堆芯余熱提供了方便，還有效的減少設(shè)備的使用和對系統(tǒng)的簡化，同時還對其經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性有所提高。

3）利用整體數(shù)字化對系統(tǒng)進(jìn)行控制

目前國內(nèi)最新的核電機(jī)組使用的都是數(shù)字化儀器控制系統(tǒng)。根據(jù)實驗標(biāo)明，數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)能使機(jī)組的可靠性明顯提高，對人因工程進(jìn)行了有效的改善，以免不當(dāng)?shù)牟僮靼l(fā)生。不僅如此，各國核電機(jī)組和設(shè)計供應(yīng)商提出的第三代核電機(jī)也都采用的是整體數(shù)字化儀器表控制系統(tǒng)。

4）施工建設(shè)模塊化

核電建設(shè)工期的長短對核電機(jī)組經(jīng)濟(jì)性有著明顯的影響。所以，在進(jìn)行新的核電機(jī)組的設(shè)計時應(yīng)著重考慮如何將工期縮短。在施工的過程中可以改變傳統(tǒng)的工地安裝方式，逐漸向模塊化的方向發(fā)展。以設(shè)備模塊化和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)盡量在工地上組裝，從而使現(xiàn)場施工量減少，縮短工期。

2 核能利用的階段

解決核能問題的必經(jīng)過程就是核能利用，核能利用占能源的比重愈來愈大，因此對能源的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，便有將人類對能源需求的問題徹底解決的希望。但由于核能的開發(fā)利用是一個漫長的、循序漸進(jìn)的過程，根據(jù)其實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化以及科技難度的前景來說，可以將核能利用的階段分為以下幾個階段：（1）熱中子堆；（2）快中子反應(yīng)堆；（3）可控?zé)岷司圩兌选Ｔ谶@三個階段是互相銜接的，并且逐漸趨于實用，進(jìn)而實現(xiàn)核能的產(chǎn)業(yè)化。

2.1 熱中子堆

截至2005年年末，世界上擁有的正在運(yùn)行發(fā)電的核電機(jī)組近四百五十座，其中只有四座是快堆，其余均是熱中子堆。由此可知和額能產(chǎn)業(yè)化的利用依舊處于第一階段。在這些熱中子堆中，其中壓水堆占比約為百分之六十。壓水堆有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此我國政府在上世紀(jì)八十年代將壓水堆確定為發(fā)展我國核電的主力堆型，通過這二十多年的經(jīng)驗表明這一決定是正確的?？墒遣还苁菈核堰€是沸水堆的核電機(jī)組，其汽輪機(jī)工作的介質(zhì)均是飽和的蒸汽，且溫度不高于二百八攝氏度，這一特點(diǎn)使它們發(fā)電的熱效率只能在百分之三十六左右。

2.2 快中子反應(yīng)堆

核然料利用率是熱中子堆主要的缺點(diǎn)，在經(jīng)過精煉提出的鈾里，能在熱中子堆中產(chǎn)生核能的燃料估計只有不到百分之三，其余鈾都將累積下來，得在快中子堆中才能使用。

可以充分將核燃料進(jìn)行利用是快中子堆最明顯的優(yōu)點(diǎn)，它不僅可以依靠消耗燃料產(chǎn)生核能，而且產(chǎn)生的裂變?nèi)剂鲜瞧湎牧康?.2到1.6倍，以至于在熱堆時累積的百分之六七十的鈾可以在快堆中被利用。錒系元素和強(qiáng)放射性和焚燒時間長的裂變產(chǎn)物，對高放的廢棄物進(jìn)行處置是快堆的又一用途。

2.3 可控?zé)岷司圩兌?/p>

通過氫的同位素聚變而產(chǎn)生的氦所釋放的核能反應(yīng)對稱為聚變堆。當(dāng)聚變反應(yīng)堆形成后，水中氫的同位素氚的含量可以滿足人類幾十億年對能源的需求。但是，使可控聚變實現(xiàn)持續(xù)性的難度相當(dāng)大。

我們熟悉的太陽就是一個聚變反應(yīng)堆。太陽中心處的壓強(qiáng)相當(dāng)于三千億個大氣壓，其溫度相當(dāng)于一千五百萬攝氏度。由于太陽的引力十分巨大，且質(zhì)量是地球質(zhì)量的三十三萬倍，因此導(dǎo)致太陽的壓強(qiáng)和溫度如此之高。在超高壓和超高溫的情況下，平均四個氫原子核能聚變成一個氦原子核，這個過程將有大量的能量放出?？墒窃诘厍蛏显雍藥У亩际钦c(diǎn)，它們之間的質(zhì)量引力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于靜電斥力，由此可知不能利用引力將原子核緊緊的聚在儀器，所以要想在地球上實現(xiàn)可控聚變只能依靠人工的條件。

3 我國核電的發(fā)展

在20世紀(jì)50年代，我國明確在制定的國家原子能發(fā)展規(guī)劃的大綱中指出“用原子能發(fā)電是動力發(fā)展的新紀(jì)元，是有遠(yuǎn)大前途的”，“在有條件的情況下應(yīng)用原子能發(fā)電，組成綜合動力系統(tǒng)”。我國列入規(guī)劃的核電廠廠址大多都處于沿海地區(qū)，國家未來將會陸續(xù)在中、西部地區(qū)建立核電站的廠址。

核能是地球上存儲最豐富且十分濃集的能源。核電是清潔的能源，有利于保護(hù)環(huán)境。近年來，我國通過不斷的努力，已經(jīng)具備自主設(shè)計建造第二代核電機(jī)組的能力，同時還能夠?qū)穗姍C(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。關(guān)于我國核電今后發(fā)展的方向，已初步確定為實現(xiàn)大型機(jī)組的自動化和國產(chǎn)化。全面對“采用先進(jìn)技術(shù)，統(tǒng)一技術(shù)路線”的方針進(jìn)行貫徹，并且結(jié)合我國的具體情況，促進(jìn)核電的發(fā)展。

核電是一種供電能里強(qiáng)、技術(shù)成熟，并且安全、清潔的大規(guī)模使用的發(fā)電方式。有效的使核電在電力供電中所占的比重顯著的提高，從而使得我國核電建設(shè)加速發(fā)展，對于交通運(yùn)輸、電力增長、環(huán)境保護(hù)的矛盾有緩解的作用。發(fā)展核電能帶動裝備制造業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，調(diào)整能源的結(jié)構(gòu)，加快經(jīng)濟(jì)的增長，使能源安全得到保障。

4 結(jié)語

在經(jīng)歷了20世紀(jì)八九十年代的核電低潮后，逐漸開始復(fù)蘇，發(fā)展核電的主要推動力是對資源的合理利用和環(huán)境保護(hù)，決定能否擴(kuò)大核電發(fā)展規(guī)模的因素包括經(jīng)濟(jì)性和安全性。必須要統(tǒng)一我國核電的發(fā)展技術(shù)路線，實現(xiàn)國產(chǎn)化、自主化，從根本上對經(jīng)濟(jì)性和安全性進(jìn)行提高。未來在國家的統(tǒng)一規(guī)劃和科學(xué)發(fā)展觀的指引下，我國核電的開發(fā)利用必將碩果累累。

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[責(zé)任編輯：王偉平]