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第三代核电站技术及其发展趋势

发布日期:2012-12-26   浏览次数:48987
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【摘   要】: 2011 年 3 月 11 日,日本福岛发生了 9 级强震,随即使福岛核电站 1~4 号机 组出现险情,并且发生爆炸,产生了核泄漏事故。这次

    2011 年 3 月 11 日,日本福岛发生了 9 级强震,随即使福岛核电站 1~4 号机 组出现险情,并且发生爆炸,产生了核泄漏事故。这次核事故的发生,加上人类 历史上此前的两次重大核事故——切尔诺贝利事故和美国三里岛事故。 这三起事故使人们不得不思考核能研究方面的安全问题,及其未来的发展趋势。


    在人类发展历史中,人类从未放弃对新能源的探索,核能便是这样产生的。核电发展已经历了半个世纪,现在也已经发展到了第四代核电站了。


    第一代核 电站:自 50 年至 60 年代初苏联、美国等建造的第一批单机容量在 300MWe 左右的核电站,如美国的希平港核站和英第安角1号核电站,法国的舒兹 核电站,德国的奥珀利海母核电站,日本的美浜 1 号核电站等。第一代核电 厂属于原型堆核电厂,主要目的是为了通过试验示范形式来验证其核电在 工程实施上的可行性;第二代核电站:上世纪 70 年代,因石油涨价引发的 能源危机促进了核电发展,目前世界上商业运行的 400 多台机组大部分在 这段时期建成,称为第二代核电机组。


    第二代核电厂主要是实现商业化、 标准化、系列化、批量化,以;提高经济性,第二代核电站是目前世界正 在运行的 439 座核电站 (2007 年 9 月统计数) 主力机组, 总装机容量为 3.72 亿千瓦。还共有 34 台在建核电机组,总装机容量为 0.278 亿千瓦。在三里 岛核电站和切尔诺贝利核电站发生事故之后,各国对正在运行的核电站进 行了不同程度的改进,在安全性和经济性都有了不同程度的提高。


    不过如 今,从事核电的专家们对第二代核电站进行了反思,当时认为发生堆芯熔 化和放射性物质大量往环境释放这类严重事故的可能性很小,不必把预防 和缓解严重事故的设施作为设计上必须的要求,因此,第二代核电站应对 严重事故的措施比较薄弱;第三代核电站的安全性和经济性都将明显优于第二 代核电站。由于安全是核电发展的前提,世界各国除了对正在运行的第二代机组 进行延寿与补充性建一些二代加的机组外, 接下来新一批的核电建设重点是采用 更安全、更经济的先进第三代核电机组。我国国家引进的美国非能动 AP1000 核 电站以及广东核电集团公司引进的法国 EPR 核电站都属于第三代核电站;


    第四代核能系统:第四代核能系统概念(有别于核电技术或先进反应堆) ,最先 由美国能源部的核能、科学与技术办公室提出,始见于 1999 年 6 月美国核 学会夏季年会,同年 11 月的该学会冬季年会上,发展第四代核能系统的设 想得到进一步明确; 2000 年 1 月,美国能源部发起并约请阿根廷、巴西、 加拿大、法国、日本、韩国、南非和英国等 9 个国家的政府代表开会,讨 论开发新一代核能技术的国际合作问题,取得了广泛共识,并发表了“九 国联合声明”。随后,由美国、法国、日本、英国等核电发达国家组建了“第四代核能系统国际论坛”,拟于 2-3 年内定出相关目标和计划;这项 计划总的目标是在 2030 年左右, 向市场推出能够解决核能经济性、 安全性、 废物处理和防止核扩散问题的第四代核能系统。第四代核能系统将满足安 全、经济、可持续发展、极少的废物生成、燃料增殖的风险低、防止核扩 散等基本要求。


    如今,各国都已经将目光放在了第三代核电站的研发上。第三代核电站 的安全性和经济性都将明显优于第二代核电站。由于安全是核电发展的前 提,世界各国除了对正在运行的第二代机组进行延寿与补充性建一些二代 加的机组外,接下来新一批的核电建设重点是采用更安全、更经济的先进 第三代核电机组。我国国家引进的美国非能动 AP1000 核电站以及广东核电 集团公司引进的法国 EPR 核电站都属于第三代核电站。


    对于第三代核电站类型有各种不同看法。美国核电用户要求文件和欧 洲核电用户要求文件提出了下一代核电站的安全和设计技术要求,它包括 了改革型的能动(安全系统)核电站和先进型的非能动(安全系统)核电 站,并完成了全部工程论证和试验工作以及核电站的初步设计,它们将成 为下一代(第三代)核电站的主力堆型。第三代核电站的安全性和经济性 都将明显优于第二代核电站。由于安全是核电发展的前提,世界各国除了 对正在运行的第二代机组进行延寿与补充性建一些二代加的机组外,接下 来新一批的核电建设重点是采用更安全、更经济的先进第三代核电机组。 我国国家引进的美国非能动 AP1000 核电站以及广东核电集团公司引进的法 国 EPR 核电站都属于第三代核电站。


    在中国,迄今为止,中国所有的核电站都是建在沿海。全世界 430 个 核电站中, 70%以上在内陆。 前苏联的压水堆型核电站是 100%, 美国是 75.7%。 而 AP1000 本来就是为建在内陆而设计的。前几年,由于罕见的低温雨雪冰 冻灾害,导致电缆被压跨、铁路运输被迫中断、火电厂缺乏燃料被迫停工。 加之,随着我国中西部地区的经济发展和社会进步,能源供应能力和日益 增长的需求之间的矛盾不断加剧,以及我国节能减排和保护环境面临的巨 大压力,使中国也决定在内陆建设核电站,因此咸宁通山核电站便孕育而 生。


    通过总结经验教训,美国、欧洲和国际原子能机构都出台了新规定, 把预防和缓解严重事故作为设计上的必须要求,满足以上要求的核电站称 为第三代核电站。我国自主创新的第三代核电项目正在浙江三门和山东海 阳进行建设。和正在运行发电的第二代核电机组相比,预防和缓解堆芯熔化成为设计上的必须要求,而这一点也正是作为第二代核电站的福岛核电 站近期事故中暴露出来的弱点。福岛核电站在发生地震后不能及时给机组进行降温导致了机组的几次爆炸,两成了核泄漏的惨剧。据悉,我国第三代核电站将装备有蓄水池,这样的“大水箱”在紧急情况下能释放出大量 的水,从而达到降温等应急需求。


    目前,世界上技术比较成熟、可以据以建造第三代核电机组的设计,主要有美国的 AP1000(压水堆)和 ABWR(沸水堆),以及欧洲的 EPR(压水堆) 等型号,它们发生严重事故的概率均比第二代核电机组小100 倍以上。美 国、法国等国家已公开宣布,今后不再建造第二代核电机组,只建设第三 代核电机组。而我国有 13 台第二代核电机组正在运行发电,未来重点也会 放在建设第三代核电机组上,并开发出具有我国自主知识产权的中国品牌 的第三代先进核电机组。 虽然核电现在还不是主要的能源,但是随着时间推移,科技的发展, 核能也会取代火电等成为主要发电的技术,而第三代核电技术也会更加完 善。不论如何,核电技术的发展不会永远停止,第三代核电技术也不是永久的。

 
 
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