国际核能应用及我国核电的发展

范中华

【摘 要】核电是一种供电能里强、技术成熟，并且安全、清洁的大规模使用的发电方式。国际核能已经从第一代不断改进发展到第三代，我国的核能也逐渐步入发展的阶段，有能力对第二代核电自主建造。我国关于核电发展有着积极的推进作用，不仅使我国核电建设的发展得到了促进，而且提高了核电在电力供给中所占的比重。这一决定有效的对电力增长、交通运输、环境保护的问题进行缓解，因而核能的发展前景也愈来愈广。

【关键词】核能应用；核电；发展

0 引言

于20世纪50年代核能开始和平使用，当时苏联、美国等工业发达的国家在核军备竞赛的过程中，争先发展了核电站。第一代核电机组是试验性实验和原型核电机组的统称。在20世纪70年代，将试验性机组和原型核电机组作为基础，不断建立沸水堆、压水堆、重水堆等核电机组，使其电功率达到三十万千瓦以上，上述核电机组不仅对核电发电技术的可行性进行了证明，还对核电的经济性进行了证明。

1 国际核能的应用

在20世纪八九十年代开始，各个国家改进了现有的第二代核电站，对其经济性和安全性都有明显的效果。对机组需要改进的方面有：（1）对机组的运行、安全性能进行改进；（2）充分发挥机组设计的裕量，提高额定的功率；（3）延长机组的寿命。

以第二代核电机组累计的运行经验和技术储备是第三代核电机组的设计原则的基础，运用经过开发的新技术对其不足之处进行改进，匆匆而显著改善其经济性和安全性。归纳各国的设计方案，其指标和特点有以下几点：

1）关于核电机组的安全性

考虑到核电机组的安全性，应对严重事故的实施进行缓解和预防。

2）非能动安全系统的使用

对其他动力和电源驱动安全系统的设计应采用物质固有的重力、流体对流和蒸发扩散等天然原理，为自然冷却反应堆、带走堆芯余热提供了方便，还有效的减少设备的使用和对系统的简化，同时还对其经济性和安全可靠性有所提高。

3）利用整体数字化对系统进行控制

目前国内最新的核电机组使用的都是数字化仪器控制系统。根据实验标明，数字化仪表控制系统能使机组的可靠性明显提高，对人因工程进行了有效的改善，以免不当的操作发生。不仅如此，各国核电机组和设计供应商提出的第三代核电机也都采用的是整体数字化仪器表控制系统。

4）施工建设模块化

核电建设工期的长短对核电机组经济性有着明显的影响。所以，在进行新的核电机组的设计时应着重考虑如何将工期缩短。在施工的过程中可以改变传统的工地安装方式，逐渐向模块化的方向发展。以设备模块化和设计标准为基础尽量在工地上组装，从而使现场施工量减少，缩短工期。

2 核能利用的阶段

解决核能问题的必经过程就是核能利用，核能利用占能源的比重愈来愈大，因此对能源的结构进行改善，便有将人类对能源需求的问题彻底解决的希望。但由于核能的开发利用是一个漫长的、循序渐进的过程，根据其实现产业化以及科技难度的前景来说，可以将核能利用的阶段分为以下几个阶段：（1）热中子堆；（2）快中子反应堆；（3）可控热核聚变堆。在这三个阶段是互相衔接的，并且逐渐趋于实用，进而实现核能的产业化。

2.1 热中子堆

截至2005年年末，世界上拥有的正在运行发电的核电机组近四百五十座，其中只有四座是快堆，其余均是热中子堆。由此可知和额能产业化的利用依旧处于第一阶段。在这些热中子堆中，其中压水堆占比约为百分之六十。压水堆有结构紧凑、运行维护方便等诸多优点，因此我国政府在上世纪八十年代将压水堆确定为发展我国核电的主力堆型，通过这二十多年的经验表明这一决定是正确的。可是不管是压水堆还是沸水堆的核电机组，其汽轮机工作的介质均是饱和的蒸汽，且温度不高于二百八摄氏度，这一特点使它们发电的热效率只能在百分之三十六左右。

2.2 快中子反应堆

核然料利用率是热中子堆主要的缺点，在经过精炼提出的铀里，能在热中子堆中产生核能的燃料估计只有不到百分之三，其余铀都将累积下来，得在快中子堆中才能使用。

可以充分将核燃料进行利用是快中子堆最明显的优点，它不仅可以依靠消耗燃料产生核能，而且产生的裂变燃料是其消耗量的1.2到1.6倍，以至于在热堆时累积的百分之六七十的铀可以在快堆中被利用。锕系元素和强放射性和焚烧时间长的裂变产物，对高放的废弃物进行处置是快堆的又一用途。

2.3 可控热核聚变堆

通过氢的同位素聚变而产生的氦所释放的核能反应对称为聚变堆。当聚变反应堆形成后，水中氢的同位素氚的含量可以满足人类几十亿年对能源的需求。但是，使可控聚变实现持续性的难度相当大。

我们熟悉的太阳就是一个聚变反应堆。太阳中心处的压强相当于三千亿个大气压，其温度相当于一千五百万摄氏度。由于太阳的引力十分巨大，且质量是地球质量的三十三万倍，因此导致太阳的压强和温度如此之高。在超高压和超高温的情况下，平均四个氢原子核能聚变成一个氦原子核，这个过程将有大量的能量放出。可是在地球上原子核带的都是正点，它们之间的质量引力远远小于静电斥力，由此可知不能利用引力将原子核紧紧的聚在仪器，所以要想在地球上实现可控聚变只能依靠人工的条件。

3 我国核电的发展

在20世纪50年代，我国明确在制定的国家原子能发展规划的大纲中指出“用原子能发电是动力发展的新纪元，是有远大前途的”，“在有条件的情况下应用原子能发电，组成综合动力系统”。我国列入规划的核电厂厂址大多都处于沿海地区，国家未来将会陆续在中、西部地区建立核电站的厂址。

核能是地球上存储最丰富且十分浓集的能源。核电是清洁的能源，有利于保护环境。近年来，我国通过不断的努力，已经具备自主设计建造第二代核电机组的能力，同时还能够对核电机组进行相应的改进。关于我国核电今后发展的方向，已初步确定为实现大型机组的自动化和国产化。全面对“采用先进技术，统一技术路线”的方针进行贯彻，并且结合我国的具体情况，促进核电的发展。

核电是一种供电能里强、技术成熟，并且安全、清洁的大规模使用的发电方式。有效的使核电在电力供电中所占的比重显著的提高，从而使得我国核电建设加速发展，对于交通运输、电力增长、环境保护的矛盾有缓解的作用。发展核电能带动装备制造业和高科技产业的发展，调整能源的结构，加快经济的增长，使能源安全得到保障。

4 结语

在经历了20世纪八九十年代的核电低潮后，逐渐开始复苏，发展核电的主要推动力是对资源的合理利用和环境保护，决定能否扩大核电发展规模的因素包括经济性和安全性。必须要统一我国核电的发展技术路线，实现国产化、自主化，从根本上对经济性和安全性进行提高。未来在国家的统一规划和科学发展观的指引下，我国核电的开发利用必将硕果累累。

【参考文献】

[1]叶际达，曾广建，曹钟港，等.秦山核电基地外围环境水体放射水平检测[J].辐射防护通讯，2006，26（3）：18.

[2]欧阳予.国际核能应用及其前景展望与我国核电的发展[J].华北电力大学学报自然科学版，2007（5）：1-10.

[3]温鸿钧.如何加快中国核电的发展[J].核科学与工程，2006（1）：1-8.

[4]郑文元.加大铀资源勘察力度提高核电发展保障程度[J].资源与产业，2009，11（6）：21-24.

[责任编辑：王伟平]