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第6章 绿色能源全知道(4)

核能又称原子能,是原子核结构发生变化时所放出的能量。核能释放通常有两种形式。

1.重原子分裂成两个或多个较轻原子核,释放出巨大能量,成为核裂变能,比如原子弹爆炸。

2.两个较轻原子核聚合成一个较重的原子核,释放出巨大的能量,成为核聚变能,比如氢弹爆炸。

核能的特点

从人类能源需求的前景来看,发展核能更是我们的必由之路,这是因为核能有其无法取代的优点。

1.核能是地球上储量最为丰富的能源,又是高效的能源。一吨金属铀裂变所产生的能量,相当于270万吨标准煤。按照地球上有机燃料的储量和人类耗能的情况来估算,地球上煤的储量大概不到200多年即将耗尽,石油则只够用三四十年。人类已经面临如何选择后继能源的问题。地球上已探明的核裂变燃料,即铀矿和钍矿资源,按照现在的探明贮量计算,相当于有机燃料的20倍,只要合理开发利用,完全有能力替代和弥补有机燃料的短缺和枯竭。如果人类的核技术进一步得到改善和加强,我们居住的地球上还存在大量的聚变核燃料氘,氘经过提炼能通过聚变反应产生更大的核能。1吨氘聚变产生的能量相当于1100万吨标准煤。自然界每吨海水或河水中均含有3克氘,所以,将来聚变反应堆成功后,1吨海水即相当于33吨标准煤。那时,人类将不再为能源问题所困扰。

2.核电是清洁的能源,有利于保护环境。利用核能既能不产生烟尘、二氧化硫和氮氧化物,又不产生二氧化碳等对环境有危害的物质。核电站严格按照国际上公认的安全规范和卫生规范设计,对放射性三废,按照尽力回收储存,不往环境排放的原则,进行严格的回收处理。即使是一些残留的尾水尾气往自然环境里排放,也都是经过处理过的,其有害物质的数量微乎其微。核电站运行经验证明,每发1000亿度电,放射性排放总剂量平均1.2希,而烧煤电站的灰渣中放射性物质总剂量约为每发1000亿度电3.5希。可见即使仅从放射性排放角度看,核发电也比火力发电要小得多。

3.核电的经济性优于火电。电厂每度电的成本是由建造折旧费、燃料费和运行费这三部分组成。核电厂由于特别考虑安全和质量,因而建造费高于火电厂,一般要高出30~50%,但燃料费则比火电厂低得多。火电厂的燃料费约占发电成本的40~60%,而核电厂的燃料费则只占20~30%。根据数据表明,各种成本总的计算起来,核电厂的发电成本要比火电厂低15~50%。

4.以核燃料代替煤和石油,有利于资源的合理利用。煤和石油都是化学工业和纺织工业的宝贵原料,它们能制造出多种的产品。它们在地球上的蕴藏量是很有限的;作为原料,它们要比仅作为燃料产生的价值高得多。所以,从合理利用资源的角度来说,也应逐步以核燃料代替有机燃料。

总之,核能的优点逐步会为人们所正确认知。核能的利用是解决能源问题的必由之路。可以预见,在21世纪,核能在能源中的比例必将逐步加大,从而改善能源结构,并将彻底解决人类对能源的需求。

但是,人们在承认核能优点的同时,也认识到核能本身也存在很多的缺陷,特别是人们往往会担心核电站会因发生事故而污染环境和危害人类。前苏联切尔诺贝利核电站事故和日本福岛核事故发生后,这种担心骤增。其实,自从世界上首座核电站运营以来至今已60年,现在全球已有400多座核电反应堆运行了6000多堆年,造成环境严重污染和人员伤亡事故的,也是极其少的几个例子。这几次事故,有其独特的条件,是很少会发生的现象。

当今世界上绝大多数核电反应堆,包括我国秦山和大亚湾的压水反应堆,在设计上采用技术比较成熟的压水式反应堆,这种技术中有“非能动安全系统”进行安全保护,即温度升高,反应性减弱;温度超过一定限度,核反应就自行停止,趋向安全。所以,发生危险的概率很小。再则,当今绝大多数核电站都专门设置了密封耐压的安全壳厂房,将反应堆和核能系统整个笼罩密闭在内。所以,既使反应堆和核能系统损坏,安全壳仍能阻挡放射性物质,不往环境中泄放。核电站安全措施的完善程度和管理的严格程度,远非一般工业所能比拟,它的安全是有充分保证的。当然,安全是没有止境的,近年来,专家们又在安全设计中引入新的概念,着手研究设计“具备固有安全性”的反应堆。这类核电反应堆将在21世纪陆续实现,那时,核安全又更上一层楼,更有保证了。

中国的核能发电站

1.秦山核电站

秦山核电站位于浙江省海盐县秦山镇,是我国建成的第一座核电站,在经过多次扩建后,现已发展成一处大型核电基地。

秦山核电站濒临东海杭州湾,并且邻近上海、杭州等轻工业基地。在起初的规划中,秦山核电站一期仅具有试验性质,它采用了当时国际上成熟的压水型反应堆技术,建设单台30万千瓦发电机组,并由中国自主承担整个电站的设计、建造、设备提供和运营管理工作。

一期工程于1985年动工,1991年12月首次实现并网发电,成为当时我国投产的唯一一套核电机组。机组在测试运行了两年之后,正式投入商业运营。

一期建成后不久,秦山核电站又先后开工建设了二期和三期工程,并引进国外技术力量和国内地方政府资本参与建造。二期工程依然由我国自主承担设计、建造和运营任务,采用压水型反应堆技术,安装两台60万千瓦发电机组,于2004年建成,并正在筹划继续扩建。

三期工程由中国和加拿大政府合作,采用加拿大提供的重水型反应堆技术,建设两台70万千瓦发电机组,于2003年建成。目前秦山核电站的总装机容量为290万千瓦,已成为中国一处大型的核电基地。

秦山核电站的建成发电,结束了中国大陆无核电的历史,实现了零的突破。标志着“中国核电从这里起步”,同时被誉为“国之光荣”。秦山核电站的建成,标志着中国核工业的发展上了一个新台阶,成为中国军转民、和平利用核能的典范,使中国成为继美、英、法、苏联、加拿大、瑞典之后世界上第7个能够自行设计、建造核电站的国家。

2.大亚湾核电站

在我国广东深圳市东部大亚湾畔,矗立着我国第一个核发电站——大亚湾核电站。这里依山傍水,景色宜人,距深圳市直线距离约45公里,距香港约50公里。大亚湾核电站占地20000平方米,1985年由广东省电力总公司与香港中华电力有限公司合资兴建。

广东是中国改革开放的前沿。改革开放初期,广东经济得到急速的发展,能源消耗极大。20世纪80年代初期,香港的电力供应曾一度紧张,为了抓住商机,水利电力部和广东省政府计划在靠近香港、广州、深圳等电力负荷中心的深圳市大鹏镇境内建设一座核电站,因选址在大亚湾畔的岭澳村,故命名为大亚湾核电站。计划核电站所生产的电力70%输往香港,约占香港社会用电总量的25%,30%输往南方电网。

但在筹备期间,发生了因苏联切尔诺贝利核电站事故,大量香港民众集会反对建设核电站,以及中国政府和英国政府商讨香港最终归属等事件,而延迟了核电站的建设。

后来,中国政府决定向法国购买两座核电站设备。电站引进了法国的核岛技术装备和英国的常规岛技术装备进行建造和管理,并由一家美国公司提供质量保证。1987年开工,使用压水型反应堆技术。

大亚湾核电站是我国大陆首座大型商用核电站,拥有两台装机容量为98.4万千瓦的压水堆核电机组,由广东核电合营有限公司建设和经营,年发电能力近150亿千瓦时。大亚湾核电站按照“高起点起步,引进、消化、吸收、创新”,“借贷建设、售电还钱、合资经营”的方针开工兴建,1994年5月6日全面建成投入商业运行。

大亚湾大亚湾核电站投产以来已连续安全运行18年,各项经济运行指标达到国际先进水平。2006年5月13日,大亚湾核电站1号机组较原计划提前12.94天完成第一次十年大修,成为我国在运行核电站中首个走过设计寿期内除退役外所有关键路径的核电站。2007年10月18日,大亚湾核电站1号机组实现整个燃料循环不停机连续安全运行487天的国内新记录;2008年1月12日,该机组实现无非计划停堆安全运行2000天,这是国内核电机组的最高记录,目前该纪录还在延伸。大亚湾核电站很多技术指标已经达到或超过世界水平。

核电站的建设和运行,成功实现了中国大陆大型商用核电站的起步,实现了中国核电建设跨越式发展,为粤港两地的经济和社会发展做出贡献。大亚湾核电站在人才培训、施工管理、调试运行等方面为我国百万千瓦级商用核电站自主化和国产化积累了经验,为我国核电事业实现跨越式发展、后发追赶国际先进水平奠定了基础。

3.岭澳核电站

岭澳核电站是1994年2月大亚湾核电站第一台机组胜利投产后开建的,岭澳核电站一期是中广核集团按照国家确定的“以核养核,滚动发展”方针,在广东地区兴建的第二座大型商用核电站。

岭澳核电站一期拥有两台装机容量99万千瓦的压水堆核电机组,主体工程1997年5月开工,2003年1月建成投入商业运行,2004年7月16日通过国家竣工验收。

岭澳核电站一期以大亚湾核电站为参考,结合经验反馈、新技术应用和核安全发展的要求,实施了52项技术改进,全面提高了核电站整体安全水平和机组运行的可靠性、经济性。

岭澳核电站一期按照国际标准,推进我国核电自主化、国产化进程;实现了项目管理自主化、建筑安装施工自主化、调试和生产准备自主化;实现了部分设计自主化和部分设备制造国产化,整体国产化率达到30%。

岭澳核电站一期投入商业运行以来,取得了优异的运行业绩:

2005年,与2004年世界核营运者协会同类型机组9项业绩指标比较,岭澳核电站一期有7项指标超过世界中间水平,其中1项达到先进水平。2005年2月20日,岭澳核电站一期实现自投产以来连续无工业安全事故超过1000天。

截至2006年1月,累计实现上网电量470.52亿千瓦时;累计偿还基建贷款本息10.32亿美元。

岭澳核电站二期是继大亚湾核电站、岭澳核电站一期后,在广东地区建设的第三座大型商用核电站。项目规划建设两台百万千瓦级压水堆核电机组。2004年3月,岭澳二期被列为国家核电自主化依托项目;2004年7月,国务院批准建设;2005年12月正式开工;两台机组将分别于2010年和2011年建成并投入商业运行。

通过岭澳二期项目建设,我国将加快全面掌握第二代改进型百万千瓦级核电站技术,基本形成百万千瓦级核电站设计自主化和设备制造国产化能力,为高起点引进、消化、吸收第三代核电技术打下坚实的基础。

4.田湾核电站

田湾核电站位于美丽的黄海之滨——江苏省连云港市。田湾核电站是中俄两国间迄今最大的技术经济合作项目,是中国单机容量最大的核电站。

田湾核电站可容纳8台百万千瓦级机组,总装机容量可达800~1000万千瓦,年发电600~700亿千瓦时,产值250亿元以上。

田湾核电站在工程建设中实现了多项技术改进,采用了双层安全壳结构、全数字化仪控系统,增设堆芯熔融物捕集器等,其安全设计优于当前世界上正在运行的大部分压水堆核电站,在某些方面已接近或达到国际上第三代核电站水平。

田湾核电站于1999年10月20日正式开工建设,一期工程建设2台单机容量106万千瓦的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组,设计寿命40年,年发电量达140亿千瓦时。1号机组在完成土建、安装施工后,于2003年10月25日进入全面系统调试阶段,先后通过了核岛主系统水压试验、冷态试验、安全壳结构强度及泄漏率试验、热态试验及役前检查。在国家核安全局完成一系列审查后,1号机组于2005年10月18日开始首次装料;12月20日反应堆首次达到临界;2006年4月6日汽轮机首次利用核蒸汽冲转成功,为首次成功并网发电奠定了坚实基础。

1、2号机组分别于2007年5月17日和8月16日投入商业运行。两台机组投入商业运行后均保持安全可靠功率运行,辐射防护措施有效,三废排放远低于国家控制标准,机组各项性能指标优良。

田湾核电站全面建成后,将形成国家又一个大型核能源基地,为江苏省乃至华东地区的经济发展插上腾飞的翅膀。

核能发电的发展及应用

我国通过自主创新与引进消化吸收国外先进核电技术相结合的方式,目前核电技术已经具备了接近世界先进水平的研发能力,而核电站建设、运行、管理水平则已经达到世界先进水平;核电设备制造能力也不断提高,设备自主化水平不断增强。核电为调整能源结构、确保能源安全和环境保护做出了重要贡献。

与改革开放同步发展起来的我国核电工业,走过了一条从无到有、从弱到强、不断跨越的发展之路。我国做出了自主设计、建造秦山30万千瓦压水堆核电站和引进建设大亚湾100万千瓦压水堆核电站的战略决策。继1991年秦山核电站和1994年大亚湾核电站建成投运后,我国又先后建设了秦山二期、岭澳、秦山三期和田湾核电站,形成浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地。目前我国已经投运的核电机组11台,总装机容量910万千瓦。

我国已经具备30~60万千瓦压水堆核电站自主设计能力,基本具备了第二代百万千瓦级核电站设计能力,以及自主批量规模建设的工程设计能力。在核电设备制造方面,60万千瓦和100万千瓦核电站国产化率可达70%以上。

我国核电站投入运行以来,核电发电量和上网电量逐年稳步提高,其运行业绩和管理水平均达到世界先进水平。2008年,中核集团核电发电量为376亿千瓦时,相当于当年减少二氧化碳排放3700多万吨,减少二氧化硫排放20多万吨。环境监测表明,核电厂周围环境的辐射水平仍保持在核电厂建成前的环境水平。

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