淺析世界核電技術(shù)發(fā)展趨勢及第三代核電技術(shù)的定位

楊海林

摘? ?要：核電技術(shù)是我國目前能源供應(yīng)技術(shù)當(dāng)中的重要組成部分，目前，我國正在加速核電技術(shù)的研究與發(fā)展，促進(jìn)第三代核電技術(shù)的全面推廣。基于此，本文首先介紹了世界核電技術(shù)的發(fā)展趨勢。其次，分析第三代核電技術(shù)的定位。最后，基于上述內(nèi)容，探究我國核電技術(shù)在未來的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：世界核電技術(shù)? 第三代核電技術(shù)? 發(fā)展趨勢

中圖分類號：F206? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0030-02

二戰(zhàn)以后，和平與發(fā)展逐漸成為了世界發(fā)展的主題，核能資源逐漸從戰(zhàn)爭領(lǐng)域應(yīng)用到了經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域，核電站這種能源供應(yīng)方式逐漸被世界人民所認(rèn)同。但是，核能資源開發(fā)過程當(dāng)中存在輻射性污染的風(fēng)險。切爾諾貝利核電站的泄露給世界人民帶來了長久的疼痛。因而，促進(jìn)現(xiàn)代核電技術(shù)的發(fā)展，提高核電站建設(shè)的安全性，是擺在能源建設(shè)人員面前的重要課題。

1? 世界核電技術(shù)發(fā)展趨勢

核電站的開發(fā)與建設(shè)，始于20世紀(jì)20年代中期。二戰(zhàn)之后，世界滿目瘡痍，世界上的各個主要國家，都在忙于經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)與建設(shè)，能源供應(yīng)是經(jīng)濟(jì)建設(shè)當(dāng)中的重要項目。當(dāng)時世界呈現(xiàn)兩極化發(fā)展，美蘇之間的軍備競賽，也促進(jìn)了核電站的建立與發(fā)展。1954年，前蘇聯(lián)建成功率為500萬W的實驗性核電站，這是世界上建設(shè)成功的第一個核電站。與之相對應(yīng)的，在3年之后，美國建成發(fā)電功率為9萬kW的希平港原型核電站。國際社會上將20世紀(jì)中期進(jìn)程的這一批核電站，統(tǒng)稱為第一代核電機(jī)組。

在第一代核電機(jī)組建成之后，技術(shù)人員不斷對技術(shù)進(jìn)行升級，研制出了30萬kW以上第二代核電機(jī)組。這一時期的核電機(jī)組利用壓水堆、沸水堆、重水堆等較為先進(jìn)的技術(shù)，大大提高了核電機(jī)組的發(fā)電效能。隨著美國經(jīng)濟(jì)滯脹現(xiàn)象的爆發(fā)，以及海灣國家的能源危機(jī)，國際石油價格大大上漲，這種現(xiàn)象也間接促成了世界范圍內(nèi)第二代核電站的繁榮發(fā)展[1]。

但是，核電站在發(fā)展的過程當(dāng)中，也存在著放射性污染源泄露、建設(shè)成本過大、使用要求技術(shù)過高等一系列的問題。因而，在20世紀(jì)90年代，美國URD文件、歐洲EUR文件和國際原子能機(jī)構(gòu)NUSS建議法規(guī)修訂第二版相繼出臺。這些文件當(dāng)中，堅持“先進(jìn)輕水堆用戶要求”的內(nèi)容，將安全性作為核電站建設(shè)的核心技術(shù)。國際上通常把滿足URD文件或EUR文件的核電機(jī)組，稱為第三代核電機(jī)組。

同時，為了核能技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展，保護(hù)人類的能源資源利用與環(huán)境，目前，全世界的核電技術(shù)人員正在進(jìn)行第四代核能技術(shù)的研發(fā)，以進(jìn)一步降低核電技術(shù)推廣的成本，提高核電技術(shù)運(yùn)用的安全性。

2? 第三代核電技術(shù)的定位

2.1 第三代核電機(jī)組的技術(shù)發(fā)展原則

第三代核電技術(shù)的發(fā)展設(shè)計，主要是針對第二代核電機(jī)組發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行效率提升設(shè)計與安全防護(hù)設(shè)計。第三代核電技術(shù)的設(shè)計主要有以下兩個原則：一是經(jīng)濟(jì)性原則。第二代核電技術(shù)推廣的過程中，前期投入的資源量過大，導(dǎo)致很多國家在建設(shè)商用的核電站的過程當(dāng)中，存在資金周轉(zhuǎn)上的困難。同時，核電站產(chǎn)生的電能資源成本較高，不利于大面積的商務(wù)推廣。第二，安全性原則。第三代核電技術(shù)的發(fā)展要完全符合URD文件EUR文件當(dāng)中的相關(guān)管理規(guī)定，將安全性與穩(wěn)定性作為核電站發(fā)展建設(shè)的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，避免核電站在建設(shè)過程當(dāng)中出現(xiàn)核泄漏事故。

2.2 第三代核電機(jī)組的技術(shù)發(fā)展特征

2.2.1 安全性特點(diǎn)

第三代核電機(jī)組具有自預(yù)防性質(zhì)，可以對核電站中的核原料進(jìn)行一定的安全防護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)原料泄露的問題時，可以延緩嚴(yán)重事故的出現(xiàn)。經(jīng)過近10年的技術(shù)分析與數(shù)據(jù)統(tǒng)計，第三代核電機(jī)組的堆芯熔化事故概率較低，相對于第二代核電機(jī)組的堆芯熔化事故概率，下降了近千倍。同時，第三代核電機(jī)組的放射性釋放大大降低，燃料熱工安全余量大大上升。上述幾種性能的顯著提升，保障了第三代核電技術(shù)的安全性，并使核電站可以在經(jīng)濟(jì)上與天燃?xì)怆娬鞠喔偁?，降低了商用核電站的電能省成本?/p>

2.2.2 使用壽命長

目前，第三代核電機(jī)組的可利用率已經(jīng)達(dá)到了90%，設(shè)計壽命在60年左右，建設(shè)周期可以控制在50個月以內(nèi)。第三代核電技術(shù)采用非能動安全技術(shù)，利用材料的天然物理對流性質(zhì)，降低材料使用過程當(dāng)中的動力驅(qū)動，保障材料使用過程當(dāng)中的安全性。在緊急的環(huán)境下，技術(shù)人員可以在短時間內(nèi)對材料進(jìn)行冷卻，并帶走堆芯余熱，減少余熱造成的輻射，進(jìn)一步提升堆芯的安全性。同時，這種設(shè)計也大大簡化了核電機(jī)組的使用程序，降低了第三代核電機(jī)組的建設(shè)成本與管理成本，方便技術(shù)人員對出現(xiàn)輕微故障的核電機(jī)組進(jìn)行后期維修。

2.2.3 容量大

第三代核電機(jī)組的單機(jī)容量進(jìn)一步擴(kuò)大。例如，目前法國輕水堆核電站的單位容量，已經(jīng)可以達(dá)到160萬kW。這一單機(jī)容量是第二代核電機(jī)組單機(jī)容量的3～4倍。根據(jù)世界范圍內(nèi)第三代核電機(jī)組的研究和工程建造經(jīng)驗，我們可以分析得出，隨著技術(shù)的進(jìn)步，第三代核電機(jī)組的單機(jī)容量還將進(jìn)一步擴(kuò)大。例如，歐洲瑪法的UPR機(jī)組電功率為170萬kW，日本三菱的21型壓水堆核電機(jī)組，功率為170萬kW，美國和俄羅斯的相關(guān)研究組織正在建設(shè)當(dāng)中的核電機(jī)組，單機(jī)容量也達(dá)到了170萬kW。

2.2.4 自動化控制

第三代核電機(jī)組在建設(shè)與管理的過程當(dāng)中，主要采用自動化的數(shù)字控制方式，對核電機(jī)組的建設(shè)進(jìn)行管理。例如法國、英國、捷克、日本等多個國家，都采用數(shù)字化儀表控制的方式，對正在建設(shè)的第三代核電機(jī)組進(jìn)行管理。這種自動化的控制方式，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)人員可以采用遠(yuǎn)程操作的方式，利用計算機(jī)電子設(shè)備，對機(jī)組的建設(shè)進(jìn)行自動化控制、自動化監(jiān)控和自動化操作。這種方式可以顯著減少人為操作的空間，避免由于技術(shù)人員錯誤操作而造成核電站原料的管理不當(dāng)。目前，自動化控制技術(shù)已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在了我國的核電機(jī)組建設(shè)與管理當(dāng)中。

2.2.5 模塊化

第三代核電技術(shù)的建設(shè)與發(fā)展，還呈現(xiàn)了明顯的模塊化特征。技術(shù)人員從整體性的角度，考慮新核電機(jī)組的設(shè)計過程。不斷加強(qiáng)核電機(jī)組設(shè)計建造的預(yù)算管理，進(jìn)行設(shè)計方式改變，逐漸提升核電機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性。技術(shù)人員采用裝配式的設(shè)計與施工，在工廠當(dāng)中預(yù)先生產(chǎn)核電機(jī)組的構(gòu)件，在施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝，縮短施工的周期，進(jìn)一步降低施工的成本。

3? 我國的核電技術(shù)發(fā)展

我國目前已經(jīng)有多個自主設(shè)計的30萬kW級和60萬kW級的核電機(jī)組，例如秦山核電站，大亞灣核電站、田灣核電站等[2]。但是，我國目前整體的核電站技術(shù)水平，仍然處在第二代壓水堆技術(shù)向第三代技術(shù)邁進(jìn)的過程當(dāng)中。隨著我國社會主義市場化經(jīng)濟(jì)的深入發(fā)展與建設(shè)，我們要不斷推進(jìn)第三代核電技術(shù)的全面推廣，積極開展大型先進(jìn)壓水堆核電站，以及高溫氣冷堆核電站的研發(fā)與建設(shè)，并全面參與到第四代核電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的過程當(dāng)中。不斷減少核電站的建設(shè)成本，降低燃料泄露風(fēng)險，減少人為操作失誤風(fēng)險，減少核電站形成的核廢料，并加強(qiáng)對核電站的防核擴(kuò)散建設(shè)。按照全生命周期的安全審查工作，提高對核電站的安全防護(hù)，并根據(jù)世界恐怖主義防護(hù)事業(yè)的的相關(guān)管理規(guī)定，提高核電站的安全防護(hù)等級。

4? 結(jié)語

綜上所述，我國要始終堅持經(jīng)濟(jì)性原則與安全性原則，全面推廣第三代核電技術(shù)。從本文的分析可知，研究世界核電技術(shù)的發(fā)展與第三代核電技術(shù)的定位，有助于技術(shù)人員從發(fā)展的角度，看待目前核電技術(shù)的發(fā)展成果。因而，技術(shù)人員要加強(qiáng)對核電技術(shù)發(fā)展理論的研究與學(xué)習(xí)，并在建設(shè)實際當(dāng)中，探索提升核電技術(shù)建設(shè)與防護(hù)水平的對策。

參考文獻(xiàn)

[1] 俞冀陽.“安全兜底”——第三代核電技術(shù)的精髓[J].農(nóng)村電工，2019，27（1）：61.

[2] 原詩萌.中核·第三代核電技術(shù)“華龍一號”背后的創(chuàng)新體系[J].國資報告，2016（6）：34-35.