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我国核电现状及发展趋势

2014-11-30钟宇航黄及娟姜兰兰

关键词:压水堆核电站核电

钟宇航,黄及娟,姜兰兰

(华北电力大学 核科学与工程学院,北京 102206)

从1954年,前苏联建成了世界上第一座核电站——奥布灵斯克核电站,核电就作为一种清洁,高效,可靠的能源开始被人类所利用,在人类历史进程中发挥着重要的作用。通过近大半个世纪的不断研究总结,如今核电技术已经发展的相当成熟。但是,经历了美国三里岛,前苏联切尔诺贝利和如今日本福岛核事故后,各个国家又在不断的审思自己国家的核电发展规划。而中国作为一个正在快速崛起的发展中国家,对于核能的利用也在不断的探索与进步。在2007年制定的《中国核电中长期规划》中,计划在2020年使中国的核电站装机容量达到4000万千瓦。而在“十二五”期间,又提出将在2015年使核电站装机容量达到3200万千瓦。这些都标志着中国的核电发展已经进入到了一个关键时期。

本文将着重从借鉴它国的核电发展来谈中国如今引进AP1000技术来发展第三代核电的情况和当今我国发展第三代核电所面临的一些问题及解决方案。希望对我国今后的核电发展提供借鉴。

一、世界核电发展

自前苏联建成了世界上第一座5000KW实验性核电站并投入商业运行以及美国在1957年建成的9万KW希平港核电站以来,世界核电发展正式拉开了序幕。

在1973年发生的第一次世界石油危机而导致的能源短缺问题使得核电迎来了发展的黄金时期,到80年代末,全球在运行核电机组近300台,总装机容量达到了1.8亿KW。在1966-1980这段时间,核电装机量年增长率达到了26%。如今,全球正在运行的核电机组共415座,正在建设的核电机组69组,核电的发电量已经占到全球发电总量的16%。[1]

图1 世界核电机组的台数与容量的变化情况

世界核电经过了近大半个世纪的发展,已经研发出多种商业堆型,这些堆型又各有自己的特点。这些不同的堆型在安全性,经济性上的不断改进提高,又各自形成了系列化的发展。其中具有代表性的就有美国西屋公司的压水堆、法国法马通公司的压水堆、俄罗斯的 WWER压水堆、美国通用电气公司的沸水堆、日本东芝、日立公司的沸水堆、

加拿大原子能有限公司的天然铀压力管式重水堆以及英国石墨气冷堆MGR、AGR系列等。

表1 核电站反应堆类型

从表1中可以看出,在当今发展的各种反应堆堆型中,轻水堆占据了总量的74%;其中压水堆又占轻水堆的91%。由此可见,轻水堆是当今世界核电发展的主流堆型,而压水堆又是轻水堆中的主流堆型。

1979年美国三里岛核电站事故、1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故以及2011年日本福岛核电站事故对世界核电发展产生了巨大的影响。一些国家开始审视自己国家的核电发展,并对于自己的核电发展又做出了新的规划。一部分国家如德国、瑞士、意大利等相继宣布了“弃核”计划,而多数国家,尤其是一些核能大国依然表示,要在“安全第一”的原则基础上坚持发展核电。所以,核电站建设的安全标准一再提高,各国也开始制定新的发展堆型。核电技术也在不断的升级换代,从最早的一代堆到现在的二代堆、三代堆,和今后更加先进的四代堆。

二、我国核电发展现状

(一)我国核电发展历程

由于一系列的历史问题使我国核电起步较晚,我国在70年代开始筹建核电站的建设。但在党的十一届三中全后中才批准了秦山核电站和大亚湾核电站的建设。在1991年,我国自主设计、建设的30万KW的压水堆机组在秦山一期核电站投入试运行,正式标志着我国核电建设的开始。到了1994年,秦山一期与大亚湾核电站分别引进了2台法国的90万KW的压水堆机组,使我国的核电装机容量达到了210万KW。而之后又陆续建设了秦山二期,秦山三期,岭澳一期,岭澳二期,田湾核电站,红沿河核电站和阳江核电站。目前,我国在建(含扩建)核电站13个,在建装机容量3397万千瓦,在建规模居世界第一。截至2013年底,我国已有8个核电站投入运营,总装机达到1332万千瓦,为2002年装机447万千瓦的3倍。而且我国核电站的建设也有从沿海扩展到内陆的趋势。

总结我国近20年核电的发展历程,通过不断的探索、实践、消耗、吸收、创新,我国的核电技术从无到有,也正在逐步走向成熟。从我国核电技术引进来看,我国的核电技术主要特点有:多种堆芯、多国标准特征明显,但是依然以压水堆为主。在引进的多种技术中(法国 M310、法国阿海珐EPR1600、俄罗斯AES-91压水堆、CAP1400先进型压水堆、高温气冷堆和快堆),着重吸收了 M310和AP1000两种技术。总的来看,我国的核电技术发展大概是堆型技术发展进步较慢,自主与引进并行。目前我国已经能够自主建造二代及二代加核电站,但三代核电还未完全掌握。所以我国的核电事业还很年轻,仍然处在发展的初级阶段。

表2 我国目前已商用发电的核电机组

三、我国目前核电发展所遇到的问题

(一)当前核电技术的抉择

自从“十二五”后,国家已经基本确立今后的新建机组必须是第三代核电站,符合全球最高的安全要求。随着国家核电的部署,我国又从西屋公司引进了AP1000第三代核电技术,和法国EPR第三代技术,并且今后以AP1000发展为主要格局。[2]但是招标引进的AP1000的建设过程并非一帆风顺,由于我国对于建设中的以AP1000为代表的三代核电技术并未完全掌握,关键部分国产化率低,对于一些设备仍需要通过外贸协商和进口,甚至出现了订货短缺的问题。这些情况直接导致了以三代核电自主化为依托的AP1000的4台机组建设严重拖期,建设成本也在不断增加,以至于到现在一台机组都未开始主要系统的调试。可以说我国在花了大量人力和财力全盘引进的第三代核电技术阻碍重重。我国核电发展策略从当初的“以我为主,中外合作”变成了“全盘引进,一步跨越”。总而言之,我国现在是依赖引进而忽略了我国核电的自主创新能力的发展,而这很有可能是导致我国出现如今现状的直接原因。同时对于核电技术上的不断变动也为我国核电目前现状造成了一定的影响。

(二)部分群众的“恐核”心态

我国最近几年核电发展遇到的另一问题就是关于人民群众对于核电的安全性仍然存在着忧虑。关于核电的安全性,业界早有定论,然而,核电的安全问题却屡屡挑战着民众脆弱的神经。加上最近日本福岛核电站出事,核安全在人民心中的阴影挥之不去。群众这种对于核安全保障的不信任导致了我国许多地方都出现了“反核”情况。一些本来规划修建核电站的地方,也是迫于群众压力而暂缓和停工,无疑给我国核电事业的发展造成了巨大的阻碍。再加上如今媒体的夸大宣传和一部分人的居心叵测,使得民众的“恐核”情绪也在不断的上升。这已经成为了我国目前核电行业不得不面临的严峻问题。而国家核电的发展不仅需要的是政策上的支持,更需要的是得到人民群众的支持,所以,我国现在核电发展的另一要务是解决目前群众的“恐核”心态,使我国的核电行业能够得到一个更加健康稳定的发展环境。

四、他国核电发展启示

(一)韩国核电发展

我们的邻居韩国的核电技术经过多年的努力发展和自主创新如今成为了继美国,法国后第3大核电技术出口大国。这些辉煌的成就是值得我们借鉴的。

韩国的核电发展起步大概是从1956年开始,经历了初步探索,引进吸收,成熟发展和突破扩张这四个阶段。[3]

图2 韩国核电发展

在1956年到60年代,是韩国核电初步探索的时期。1956年2月3号韩国与美国签订的《和平利用核能的合作条约》。在70到80年代韩国开始对美国、法国、加拿大和西班牙的核电技术引进吸收,其中对美国和加拿大技术引进为主,这也形成了韩国今后的核电技术主要为压水堆和重水堆两种堆型的格局。通过不断的消化吸收和自主创新,韩国在80年代到90年代实现了核电技术国产化。从1978年引进的西屋古里一号,韩国已经掌握了自己的压水堆技术,这个时期也是韩国核电发展的成熟时期。在进行消化吸收后韩国开始建立自己的核电品牌,其中就有如今韩国拥有自主产权的APR1400和OPR1000[4],这也是韩国核电的主要出口技术。自此韩国核电开始突破扩张,真正的走出了国门。

(二)法国核电发展

法国是世界上核电比例最高的国家,其核电的发电量占到了全国发电量的85%以上。同时法国也是以通过引进核电技术,不断的吸收和创新而创造了自己的核电品牌成为了真正核电强国。法国核电的起步要追溯到上世纪的五十年代到七十年代,在此期间法国的核电主要是以气冷堆为主。1958年,法国向美国西屋公司购买了压水堆专利技术,从此开始对压水堆进行不断的创新和改进,来发展本国的压水堆核电技术。通过近三十年的发展,法国已经在压水堆核电站上完成了标准化和系列化。它更是超过了美国,成为了世界上核电站压水堆容量最大、技术最先进的国家。通过分析法国近代的核电发展历程,我们可以清晰的看出法国核电发展有以下几大特点和它的影响:[5]

1.法国目前的59台核电机组都采用的是统一技术,这是法国对核电技术的完全统一,一方面投资成本大大减小,另一方面它的运行管理也变得更加方面灵活。

2.核电站分布于全国各地,法国发展核电不仅限于在它的西部沿海地区,更多的是建在内陆地区。基本上只要是靠近用电负荷中心就会有一个核电站,这样直接把核电站建在城市周围,可以减少输电的电能损耗,同时法国敢于这么建也来自于它对自己核电技术的自信。

3.法国核电管理机制十分周密和完善。由法国原子能署来负责法国的核电战略部署,核电技术的研究开发和核电的建设规划;由阿海珐集团负责从核燃料的制造到核电站的建设,核电站设备的研究制造和最后的乏燃料处理;由法国电力公司来负责核电站的运营、管理、销售和售后服务。另外,法国还专门设立了核管理局,对整个核电产业进行监督确保法国的核电能够安全稳定的运行。2002年,法国在核管理局的基础上又成立了国家核安全与辐射防护总局,对放射性核废料进行监督和管理。

4.法国的核电发展政策非常明确,从上世纪70年代,法国政府就已经确定用发展核电来替代化石能源的政策,这才是法国核电能够长期稳定发展的根源所在。在核电的发展上,法国也遇到了国内许多反对发展核电的声音,但这些都没有改变法国政府的初衷,依然坚持发展核电政策,使得法国的核电发展保持连续健康的发展。[6]

五、借鉴它国核电发展来解决我国当前核电发展问题

通过以上对韩国和法国核电发展的分析,有许多值得我们借鉴的地方。同样是引进美国压水堆技术来发展自己核电,韩国和法国都取得了非常辉煌的成就,成为了真正的核电强国,这给了我国核电发展一些启示。

(一)坚持技术统一

我国现在具有基于法国M310的CNP600、CNP1000、CPR1000以及中核与广核合作研制的华龙一号核电技术,同时又有从美国引进的AP1000技术,从法国引进的EPR1600技术,从俄罗斯引进的AES-91压水堆技术等等。在这么多技术选择上,全面发展显然是不切实际的,我国没有那么多的人力和财力去同时研究那么多种堆型。这点我们可以借鉴韩国和法国的统一堆型的策略,集中发展一两种堆型来满足国家今后的核电技术需要。在第三代核电技术上,AP1000在我国是占据巨大优势的,毕竟是最先引进和吸收的,而且作为第三代核电技术其安全性也满足世界核电最高安全水平。我国现在也已经明确把AP1000作为我国未来的主力堆型,所以我们应该集中力量,利用现有的核电资源,集中科研人才,联合开发AP1000,攻克难关,早日实现AP1000的国产化。另外,核电技术的自主化是我国核电摆脱依赖进口,最终走出国门,实现核电出口的关键一步。所以我国也不能放弃自己已有的国产核电技术,反而应该加大国产核电技术的发展。我国通过引进AP1000技术通过消化吸收而成功的研制了国产化的第三代核电技术CAP1400,是许多科研工作者不断研发的而取得的骄傲成果。利用自主的国产技术,积极开发建造具有自主知识产权的核电机组,并进行批量建设。这样发展建设由我国自主知识产权的核电站既可以满足我国当前的能源需求,又也可以推进我国核电技术自主化的进程。总的来说,我国当前核电技术选取可以概况为“两步一起走”。一方面继续发展引进的AP1000技术,对AP1000技术进行完全的消化吸收,再完善和提高。另一方面坚持发展我国的自主核电技术,在我国已经掌握的二代加技术上继续加大科研力度,借鉴国外的三代核电技术来开发我国的具有自主知识产权的第三代核电技术。

图3 “两步一起走”发展策略

(二)完善核电立法体系

韩国核电之所以能够稳定快速的发展,与本国的法规和管理体系的健全是密不可分的。在核电法规方面,为促进原子能科学与技术的研究和发展,和平利用和开发核能,1958年韩国制定了《原子能法》,并逐年根据实际情况不断修改;它的目标是规范和促进原子能的发展、保护核设施的安全和辐射防护,所有关于核安全管理和辐射防护的条款都被列入原子能法。原子能法、电力事业法、环境影响评价法和其他有关法律是韩国管理原子能利用的国家法律。原子能法的实施保证了韩国核电顺利快速地发展。[7]我国在这一点上完全可以效仿韩国,也同样建立我国的核电方面的法案,将核电长期的发展纳入立法范围内来规范核电发展和保障核电安全。最终使我国的核电能在相应的立法体系下健全快速的发展,将我国建成一个核电大国。同时,也要加强监督机制,像韩国和法国也都有各自相应的核电监督机构来监管核电整个产业链保证核电的健康发展。我国也应该设立相应的专门的核电监管局,来对我国的核电站从最早的设计审批,再到核电站的建设,运行和乏燃料的后处理以及最后的退役进行严格的监督和管理,来确保我国的核电的安全稳定的发展。

(三)解决群众问题

解决群众问题现在已经成为了我国核电发展的当务之急。群众对核电的反对大多数还是来自于对于政府对核电的安全保障的不信任。所以可以从这点出发,几大核电公司需要加大核电安全和国家核电政策的宣传。同时也要使媒体也参与到核电的推广宣传中,中让群众真正的了解到新一代核电技术的安全可靠性,从根本上消除群众的“恐核”心里。尤其是在将要建设核电站的地方,更是要将核电安全知识进行普及。只有先解决群众问题,得到群众支持,我国核电才能健康稳定发展。

[1]张栋.世界核电发展以及对我国的启示[J].能源技术经济,2010(12).

[2]欧阳予.世界核电发展形势与核安全要求的提高[J].科学文化评论,2011(5).

[3]陈观锐,邹树梁.韩国核电产业“走出去”战略启示[J].华南大学学报(社会科学版),2010(4).

[4]薛新民.韩国核电发展模式的启示[J].中国电力企业管理,2010(7).

[5]王岩岩.法国核电发展模式对我国的启示[J].价值工程,2010(16).

[6]谭德明.国外核电站建设对我国核电发展的启示[J].华南大学学报(社会科学版),2009(4).

[7]黄刚.中韩核电工业发展现状浅析[J].中国核电,2011(1).

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