來源:中國核電信息網 發布日期:2017-02-07
近日,據媒體報道,國家核電相關負責人在接受采訪時表示,我國在未來10年內將新建60臺核電機組,引發輿論關注和討論。同時,由于冬日全國多地霧霾嚴重,社會挺核人士也發出了通過建設核電解決霧霾問題的倡議。
然而,關于核電的多方面質疑也隨之漸起,已過去將近六年的福島核事故再次被提起。那么,我國核電發展現狀如何,核電技術是否先進?發展核電是否安全,核電是否是我國能源規劃的必由之路?在目前增長乏力的前提下,大規模新建核電是否超過需求?針對這些問題,記者邀請到國內某核電基地工程師何方(化名),為我們一一解讀。
1、相較于其他能源,核電有哪些優勢?
作為一種清潔,穩定,高效的能源,核電有其獨特的優勢。
第一,核電環保效益突出。隨著我國經濟快速發展,我國面臨越來越大的減排壓力。據國際原子能機構相關資料顯示,一座100萬千瓦的核電站,每年可以減少675萬噸二氧化碳,5萬噸氮氧化物和32萬噸含重金屬的灰塵的排放,對減排和環保意義巨大。我國北方冬季大量的燃煤熱電廠運行,是導致我國冬季霧霾嚴重的重要因素。若未來能夠實現由小型模塊化核電站供熱,將會大大緩解北方冬季的霧霾情況。
第二,核電能源安全效益顯著。相比于火電需要每天補充大量燃煤,水電受季節性影響明顯,核電運行穩定,自持能力強。尤其面對極端氣候,核電在保證電能穩定供給方面具有巨大的優勢。
08年我國南方大部分地方出現極端嚴寒氣候,大量火電廠由于無法及時補充燃煤而被迫停運,電氣化鐵路網因斷電而無法運行,導致春運期間大量旅客滯留。相比之下,一座百萬千瓦的核電站,每年只需數個集裝箱運送燃料,就可以保證全年的發電需求。08年雨雪災害對湖南省的影響尤為突出,這也是后來湖南省政府多次上書中央,請愿要求盡早開建桃花江內陸核電的重要原因。
第三,核電有獨特的社會經濟效益。在我國,與核電和諧發展最典型的例子就是秦山核電基地所在地:浙江省海鹽縣。海鹽縣原本是一個落后的濱海小鎮,基礎設施落后。自從我國首座核電站在海鹽秦山落戶后,依靠核電企業上繳的地稅,海鹽縣財政收入大增,利用這些資金,海鹽縣很快升級了自己的基礎設施,為招商引資創造了條件。同時,秦山核電為海鹽縣人民提供了數萬的就業崗位,使得核電的優勢惠及大部分海鹽人民。目前,依托秦山核電基地,海鹽縣政府建立核電產業園,發展核電旅游,成為浙江著名的核電小城。核電業成為了海鹽的名片。
2、我國核電發展狀況如何?核電技術現在處于什么水平?
目前,我國在運行的核電機組已經超過了30座,在建的機組也超過了20臺,在建機組規模世界第一。與此同時,我國核電技術發展突飛猛進,自主研發的第三代核電機組“華龍一號”示范項目在福清核電站順利開工,在引進西屋公司AP1000核電技術基礎上開發的CAP1400技術也基本完成論證,第四代示范快堆已經投入運行,高溫氣冷堆也已開工建設。
所以,我國核電雖然起步晚,但經過二十多年的努力,核電規模已經躍居世界前列,核電技術也已經趕上甚至超過世界上主要核電國家,成為世界上核電發展的一支重要力量。
3、我國核電經歷了一個怎樣的發展歷程?
相比世界上主要核電國家,我國核電起步實在是太晚。我國核電可謂是后發先至,經歷了從追趕到超越的過程。
20世紀70年代,在世界核電發展的頂峰時期,我國才開始規劃發展核電。而直到十一屆三中全會后,我國才正式批準了秦山核電站和大亞灣核電站的建設。1991年,秦山一期核電站投產發電,結束了中國大陸沒有核電的歷史。但此時,美國已經擁有了各類核電機組一百多座,英國也已經建成41座核電機組,法國核電已經占到全國總電量的60%以上,就連近鄰韓國此時也已經擁有了完全自主知識產權的核電技術,開始準備核電出口。當時,我國核電發展遠遠落后于世界。
然而核電發展沒有終點,雖然起步晚,但我國核電發展的腳步并不慢。在90年代,我國新建了包括大亞灣核電、嶺澳二期、秦山二期、秦山三期、田灣核電站在內的多座核電站,使得我國的核電初具規模。在這些核電站的建造和運營過程中,我國核電的兩大業主,中核集團和中廣核集團,立足長遠,注重技術的引進吸收和設備的國產化,很快掌握了大型商用核電站的設計和運行經驗,為我國核電的快速發展奠定了技術基礎。
進入21世紀以來,尤其是加入WTO以來,我國GDP連續多年保持超過10%的高速增長,經濟的發展使得社會總用電量大增,這一時期,雖然我國電網和電站建設速度很快,但是電荒的新聞依然經常見諸媒體。為了解決經濟發展中的用電需求問題,2007年,我國制定《中國核電中長期規劃》中,計劃在2020年使我國的核電裝機容量達到4000萬千瓦,此后,沿海核多個核電項目開工,數個內陸核電項目的前期工作也如火如荼的展開,我國核電發展出現欣欣向榮之勢。
4、國外核電發展態勢如何?對于我國核電發展有何借鑒?
國外核電技術雖然起步較早,但在世界三大核事故(美國三哩島,蘇聯切爾諾貝利,日本福島)影響和反核政治勢力崛起的影響下,部分國家的核電發展一度陷入停滯甚至倒退,但是進入二十一世界后,這些國家大多表現出了重啟核電的意愿。
1979年美國三哩島核事故后,美國便不再新建核電站,直到奧巴馬總統上臺后,批準了四臺AP1000機組的開工許可,美國核電業才算破冰。但是項目由于資金和技術方面的原因,遲遲不能開工。美國的核電提供商日子一直過得十分艱難,比如著名的西屋公司,由于多年業務量低下,公司陷入危機,被英國核燃料公司收購,后來又被轉手賣給日本東芝。美國現在雖想復興核電,但絕非易事。
英國是核電發展起步最早的國家之一,在核電發展初期,英國核電技術獨特而雄厚。英國核電在一開始就確立了氣冷堆的發展路線。從五十年代至九十年代的近四十年間,英國共計建造了共40臺氣冷堆和一座壓水堆。但是,就在形勢一片大好的時候,英國對核電行業開進行了極其錯誤的私有化,導致英國的核電技術和核電資產流失殆盡。而到了本世紀,英國才發覺當初的錯誤。但此時的英國已經喪失了獨立重啟核電的一切條件,不得不尋求中國和法國的幫助重新發展核電。
法國一直將發展核電作為國家的基本能源政策,從一開始,法國就從國家頂層設計上為核電發展做出了細致的規劃。法國核電的建設采取的是統一運作,統一技術,國產化等方針,集合全國之力發展核電。法國的這些措施使得本國核電發展大獲成功。目前,法國用擁有核電機組59臺,總裝機容量6300多萬千瓦,核電占到了全國總發電量的80%以上。核電的發展為法國的能源安全和環境保護做出了巨大的貢獻,在世界發達國家中,法國屬于低人均二氧化碳排放國家行列,相比鄰國英國的人均排放量2.4噸,德國的2.8噸,美國的5.36噸,法國人員二氧化碳排放量僅僅為1.68噸。作為一個高度工業化的國家,正是高占比的核電,讓法國保持了藍天白云。
韓國是所有新興經濟體中核電發展最令人矚目的國家,在狹小的國土上,韓國分布了20多座核電站,核電裝機容量占全國總裝機量近30%,核電占全國發電總量更是在40%以上。韓國不僅核電站數量多,運行經驗也極其豐富,在重水堆運營技術上,甚至重水堆的老東家加拿大在某些領域也得向韓國取經。同時,韓國極其注重核電技術的研發,在上世紀90年代便擁有了完全自主知識產權的核電技術,前幾年在沙特的核電項目競標中,韓國一舉戰勝美國和日本的老牌核電企業,奪得沙特項目,讓全世界震驚。在世界核電發展上,韓國是一支不容忽視的重要力量。
從目前世界各國的核電發展歷程來看,在核電發展上有過反復的國家,最終都難以舍棄核電,不得不重回發展核電的道路,即使像德國這種已將全面棄核用法律形式固定下來的國家,在目前減排和能源安全的壓力之下,也多次對棄核產生動搖;而凡是堅定發展核電的國家,都能夠讓核電在國家的環保和能源安全方面發揮重要作用,同時通過不斷研發更安全的核電技術占領國外市場,成為支撐國家經濟的重要力量。
從國外核電發展的經驗可以看出,堅定不移地發展核電,把我國核電事業做優做大做強,讓核電成為我國節能環保,保障能源安全,助力經濟發展的推動力,是我國的核電事業的正確發展方向。
5、安全性一直是衡量核電的重要指標,我國核電在安全性方面表現如何?
我國核電發展一直秉承“核安全第一”的原則,核電運營管理水平一直處于世界前列。在WANO(世界核電運營者協會,World Association of Nuclear Operators)的各點機組性能指標排名中,我國各個核電機組的各項性能指標均名列前茅,更有數臺機組的WANO性能指標常年排名第一。
首先,我國在運行和在建的所有核電站,均屬于壓水堆,相比于結構簡單的沸水堆,壓水堆有著優異的安全性能。
壓水堆擁有堅固的安全殼。安全殼是以超過一米厚的預應力混凝土廠房為主體,包括噴淋,消氫,空氣過濾等多個系統的保護系統。安全殼十分堅固,能夠經受住波音747這樣的大飛機的直接撞擊。而且,安全殼有隔離效果,能夠保證在發生最嚴重的堆芯熔毀情況時,也能包容放射性物質,使其不釋放到環境中去。
相比沸水堆,壓水堆都是雙回路設計。反應堆的冷卻劑回路與供給汽輪機發電的蒸氣的二回路實體隔離,這樣保證即使反應堆內出現泄露,也絕不會釋放到環境中去。
壓水堆的可靠性已經在世界運行核電站內得到了廣泛的證實。1979年美國三哩島核電站二號機組,反應堆在不到一個小時候堆芯熔毀近50%,正是安全殼的存在,使得放射性物質有效屏蔽,避免了對環境的影響。而相比之下,蘇聯切爾諾貝利核事故和福島核事故,都因為缺少安全殼,而導致放射物大量泄漏,而嚴重影響了環境。
其次,我國在核電站選址上極其嚴格,要求反應地的地層為堅硬的巖層,同時還對核電站附近的人口密度有嚴格要求。在多重嚴格要求的限制下,核電廠址甚至成為稀缺資源,這也從源頭上為核安全上了一道保險。
最后,我國對核電站監管也十分嚴格,國家相關機構在各核電站均派駐了工作人員,保證核電站嚴格遵守國家的核安全政策運行。在放射性物質監測上,以核電站為中心,放射性物質監測站依次布置,只要環境放射性劑量發生變化,馬上就可以監測并進行處理。
相比之下,福島核事故的發生正是因為以上三個方面都出了問題。我們來做一番對比。
日本的核電機組大多數建造于上世紀七十年代,技術陳舊,且多為沸水堆。而我國最早的核電機組建造于上世紀九十年代,大部分機組都是在2000年以后投產發電的,且全部是壓水堆,不僅機組年輕,設備狀態更好,而且采用了更先進和更安全的技術。
日本是一個處于地震帶上的國家,核電機組無法遠離地震帶,這也為日本核電發展引入了天然的不確定風險。而我國由于幅員遼闊,選址嚴格,核電機組全部建在沿海地質穩定的地方,固有安全性也比日本要高出許多倍。
此外,日本的核電運營和管理也分散于十家私營電力公司中,這些電力公司由于利潤等方面的考量,往往會做出威脅核電機組安全的決策。福島核事故后,日本媒體更是多次爆出東京電力公司在福島核事故中的不作為甚至作假,導致事故不斷惡化的內幕。而我國目前在運行的核電站全部集中在兩家國企之下,考核最核心的指標就是核安全,國家相關部門對核電站的監管十分嚴格。
當然,無論是何種情形,我們都應該不斷加強核安全意識。
6、未來我國核電有哪些主要的發展方向?
第一,發展大型化核電站。目前,我國是第三代核電技術研究和應用最積極的國家。三門核電站的AP1000核電機組,已經攻克了屏蔽泵等最核心的技術問題,2017年即可以實現首次裝料。我國完全自主研發的三代核電技術“華龍一號”,示范堆工程也在福清核電站開工建設,國家核電技術公司基于AP1000技術開發的CAP1400三代核電堆型,也基本完成技術審查。以上這些,使得我國不僅成為世界上擁有三代核電技術最多的國家,而且成為三代核電站建設和運營最早、經驗最豐富的國家。
未來,利用這些技術和經驗,我國不僅能夠建造一批更安全可靠的大型核電站,作為電網的基荷電站,成為我國節能減排和改善大氣環境的重要手段,同時,還可以在雄厚的技術和資金的支持下,將我國核電產業推向海外,成為促進我國經濟發展的重要手段。
第二,發展隨要隨到的“及時雨式”的小型模塊化核電站。目前,我國在南海的島礁改造工作舉世矚目,這些工作大大提高了守島官兵和當地群眾生活質量,但是能源供給仍是制約我國南海島礁建設的重要因素,雖然目前有太陽能等能源形勢,但是在為海水淡化和其他設備運行提供能源上依然存在困難。若未來能夠通過海上浮動核電站為這些島礁供電,那將一舉解決南海島礁建設的能源瓶頸問題,為維護我國的南海利益提供強大的能源保障。
第三,發展多種第四代核反應堆技術,解決長遠能源問題。與油氣資源一樣,目前探明的鈾資源,在現有技術條件下,也只能供人類使用百年。在可控核聚變技術被人類完全掌控之前,人類一樣有陷入能源危機的可能。目前,快堆,高溫氣冷堆等第四代核電技術的發展,將大大提高鈾資源的利用效率。因此,不斷研究新的核電堆型,是保障我國長期能源安全的重要手段。
第四,發展乏燃料處理技術。核電發展過程中面臨的最大的問題是乏燃料處理問題。乏燃料內含有大量的長周期放射性物質,目前,世界上(包括我國)乏燃料處理主要是臨時存放方式:在乏燃料卸除反應堆后,先在乏燃料水池暫存數年,待短周期放射性元素衰變后,在進行干式貯存。但不論濕式還是干式,都只是臨時存放手段。
對于乏燃料徹底處理,目前最好的方法是建立地質深埋設施,這種方法要求在巖質合適的地層內,建造深入地下數百米的地下工程,然后將乏燃料永久貯存在此。因為技術,資金,選址等原因,這將是一項浩大的工程。 盡管如此,技術總能給人新的思路,從上世紀90年代起,一項全新的乏燃料處理技術——加速器驅動次臨界反應堆(ADS)系統,讓人們看到了乏燃料輕松處理的曙光。這種技術實質上是乏燃料焚燒爐,它可以讓乏燃料中的高放射性物質裂變為低放射性甚至無放射物質,而且還類似垃圾發電站有發電能力。
我國是最早研究這項技術的國家之一,也是ADS技術發展最快的國家。2016年12月,我國ADS次臨界反應堆首次啟動成功,標志著我國利用ADS技術處理乏燃料已經進入實際驗證環節,未來該技術成熟后,將徹底解決我國核電發展的后顧之憂。
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