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我国绘制核电发展路线图提速发展确保能源安

2019-07-12 20:58:56来源:励志吧0次阅读

我国绘制核电发展路线图 提速发展确保能源安全_()中心

5月17日至20日,第十三届国际核工程大会在北京召开。正如本届大会主题所说:“核能——满足能源和环境的挑战”,面对经济迅猛发展带来越来越庞大的能源缺口,世界各国将目光聚焦核能。

核电确保能源安全

按照在本世纪头20年全面建设小康社会的战略目标,我国的能源总需求将从目前的14亿吨标准煤增长到2020年的30亿吨标准煤,发电装机容量从现在的4亿千瓦提高到2020年的9.6亿千瓦,需要新增加5.6亿千瓦,能源供需矛盾极为尖锐。

中国能源领域面临三大挑战,第一,能源需求增长与资源人均拥有量不足之间的矛盾,中国的石油和天然气人均可开采量分别为世界人均值的8%和6%,煤炭储量虽比较丰富,但人均可开采量也仅为世界人均值的55%;第二,以煤炭为主的能源结构不合理,大量燃煤造成严重的环境污染,产生大量的温室气体;第三,能源利用效率不高,中国每生产单位产品所消耗的能源为发达国家的6倍左右。

我国目前的电力供应中煤电占74%,水电占24%,核电仅占1.6%。通过大力发展水电、加快发展核电、积极发展非水可再生能源(尤其是风能)等举措,可以逐步降低化石燃料的份额,逐步改善能源结构。鉴于我国能源结构的历史与现实状况,2020年之前我国能源供应仍将无法摆脱以煤炭为主的格局,即在新增加的近6亿千瓦中将有一半以上仍依赖于煤电,水电装机容量将达到2.5亿千瓦左右。专家预测,我国新增电力需求的缺口相当一部分要由核电来弥补,即2020年我国核电装机容量应达到4000万千瓦左右。

2020年以后,预计我国石油的年需求量将达到4.0亿~4.5亿吨,而国内石油供应能力将不足一半,对外依存度将达50%以上;煤炭的开发规模又受到环境、运输等条件的制约;水电装机容量达到3亿千瓦之后,进一步大规模持续开发的余地不大;非水可再生能源如风能和太阳能等,存在能量密度低和供能间断性等问题,尚无法大规模取代化石能源。

综观各种能源,惟有大力发展核能才能满足我国2020年以后的能源需求。专家指出,到本世纪中叶,核电装机容量应进一步提高到2.4亿千瓦以上,核电份额将提高到10%~20%,使核能与洁净煤电和水电共同成为我国能源的三大支柱之一。

我国已具备较成熟的核电技术

改革开放以来,中国工程科技和经济发展虽然取得了显着的进步,劳动生产率不断提高,万元国内生产总值能源消耗大幅度下降。但在工程科技进步方面与发达国家相比仍有差距,能源利用率仍低于世界先进水平。核能发电量占世界总发电量约16%,其中法国核能发电的比重更高达78%,日本亦超过35%,相比于中国的2.3%有很大的距离。

目前,我国已经具备了以我为主的设计和建设百万千瓦级压水堆核电站能力。我国从20世纪70年代开始筹建核电站,现有2座核电站在运行,即大亚湾核电站和秦山核电站。在建的核电站有4座,包括秦山二期核电站、岭澳核电站、秦山三期核电站、连云港核电站。目前正在建设的核电站有4座共8台机组,总装机容量660万千瓦。

去年年底,中国核工业集团公司总经理康日新提出,目前中国核电发展规划的初步设想是,到2020年核电要达到4000万千瓦左右的装机容量,占全国电力装机容量的4%。这意味着未来十几年,我国核电装机容量将新增2700万千瓦。考虑到核电站需要5年左右的建设周期,未来十几年内每年将有两到三台百万千瓦级的核电机组开工建设。

中国核电发展的20年,正是世界范围内重视核电安全的20年。20年来,核电站的安全性有了明显的提高。世界核电厂营运者联合会(WANO)统计的核反应堆机组事件次数从1985年的2.38/机组降到1998年的0.04/机组。包括我国秦山、大亚湾等核电站在内的世界上目前正在运行的许多核电站,都采取了四道屏障的安全保护法。第一道安全屏障是核电站核心部件——核燃料棒的新型材料。现在核燃料棒的材料是U02陶瓷块,这种陶瓷的熔点高达2800摄氏度,并且它的物理化学性质稳定,不会和水产生放热反应。第二道屏障是核燃料元件的包壳采用优质的铬合金制造,这种合金具有很好的密封性和在运行条件下长期封存裂变产物的能力。第三道屏障来自压力壳。罩住燃料元件棒的保护罩的厚度在20厘米以上,重达几百吨,当发生核燃料元件包壳有少量破漏时,严密的压力壳将把放射线控制在壳内,不会扩散到外界。第四道屏障是安全壳,这是一个由一米厚的钢筋混凝土浇注成的保护壳,是放射性物质无法逾越的屏障,即使发生核泄漏事故,放射性物质也将被限制在安全壳范围内,无法向外环境逸散。

资料显示,在秦山及大亚湾核电站周边10公里范围内,目前能够证明的核辐射量,仅为国家标准的1/2。多年来,两座核电站没有给当地自然环境及居民健康造成不良影响。

热堆核电站的局限

目前,我国已经初步具备了自主设计建造大型压水堆核电站的能力,以压水堆为主的热中子堆核电技术初步形成产业,并将在今后30年~50年内成为我国核电的主导产业。国内正在开展的诸如百万千瓦级大型压水堆等项目的开发,将使我国的核电技术从第二代向第三代发展并逐步与国际接轨,进一步提高核电的技术与经济竞争力。热堆核电技术的发展,总体上可以说属于核电产业的升级工程。

按照我国核电发展计划,到2050年,我核电装机容量将达2亿千瓦甚至更多。达到这个容量,如果只依靠热堆电站,需要200万吨以上的天然铀供热堆全寿期(60年)的消耗。我国现探明的天然铀储量,最多能供4000万千瓦装机容量的热堆核电站运行50年至60年。中国原子能科学研究院教授顾忠茂介绍,如现在不开发快堆核能系统,走核燃料循环使用、长期再生的道路,则30年后我国核电可能将陷入无米之炊。

最新调查显示,地球已知常规天然铀储量,即开采成本低于每公斤130美元的铀矿储量仅有459万吨,仅可供全世界现有规模核电站使用六七十年。也就是说,不走核燃料循环使用和再生的道路,本世纪全球有开采价值的铀资源将有陷于枯竭的可能。当然随着科技的发展,人类有可能发现新的铀资源。

中国原子能科学院快堆总工程师徐銤介绍说,热堆核电站只能利用天然铀中1%左右的资源,其余部分须作为废料处理。形象地说,热堆核电站是“吃”核燃料发电的核反应堆,但它仅“吃”了一点儿,“吐”出大部分;快堆核能系统在“吃”核材料和产生能量的同时,可以“消化”剩余的大部分材料变成又可裂变的燃料,长期循环,可以把核燃料的利用率提高到60%~70%。

核能可持续发展必须解决两大问题,一是对铀资源利用的最优化,二是对核废料处理的最小化。热堆循环仅能将天然铀资源的利用率提高两三成,将废料的长期放射毒性降低3倍~5倍,所以热堆燃料循环的贡献是有限的。

绘制我国的核电发展路线图

针对未来全球天然铀资源短缺这一现实,国家原子能机构已明确表示,我国核能发展总的路线图是:热堆——快堆——聚变堆。如果说,热堆电站是“今天”的核电产业;则快堆核能系统则是“明天”的核能产业;聚变堆核能系统为“后天”的核能产业。在全球核燃料先天不足的情况下,发展热堆核电站,必须同时发展可循环、持续提供核材料的快堆核能系统。按未来我国核电发展需要,应在2035年前后实现快堆核能系统的商用化,以满足核电可持续发展的需要。

原核工业部副部长、科技部原副部长黄齐陶说,我国快堆核能系统进入核能市场的时机,主要取决于快堆核能系统的技术成熟度,由于我国在这方面比较落后,必须在做好“今天”核电产业技术升级的同时,不失时机地启动快堆核能系统的开发,为“明天”核能产业做好准备。

快堆循环技术的研究开发是一项投资大、耗时长的复杂系统工程,我国发展快堆技术,不应像以往那样与核燃料循环使用严重脱节,而是应借鉴日本、印度等国的成功经验,做好快堆核能系统的顶层设计,将快堆、热堆乏燃料的后处理、快堆燃料制备、快堆乏燃料后处理等技术领域,进行整体研究,在国家统一规划和布局下,使核能系统的各环节同步协调发展,争取用三四十年,逐步形成我国的快堆核能产业。

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