浅析世界核电技术发展趋势及第三代核电技术的定位

杨海林

摘   要：核电技术是我国目前能源供应技术当中的重要组成部分，目前，我国正在加速核电技术的研究与发展，促进第三代核电技术的全面推广。基于此，本文首先介绍了世界核电技术的发展趋势。其次，分析第三代核电技术的定位。最后，基于上述内容，探究我国核电技术在未来的发展。

关键词：世界核电技术  第三代核电技术  发展趋势

中图分类号：F206                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0030-02

二战以后，和平与发展逐渐成为了世界发展的主题，核能资源逐渐从战争领域应用到了经济建设领域，核电站这种能源供应方式逐渐被世界人民所认同。但是，核能资源开发过程当中存在辐射性污染的风险。切尔诺贝利核电站的泄露给世界人民带来了长久的疼痛。因而，促进现代核电技术的发展，提高核电站建设的安全性，是摆在能源建设人员面前的重要课题。

1  世界核电技术发展趋势

核电站的开发与建设，始于20世纪20年代中期。二战之后，世界满目疮痍，世界上的各个主要国家，都在忙于经济的恢复与建设，能源供应是经济建设当中的重要项目。当时世界呈现两极化发展，美苏之间的军备竞赛，也促进了核电站的建立与发展。1954年，前苏联建成功率为500万W的实验性核电站，这是世界上建设成功的第一个核电站。与之相对应的，在3年之后，美国建成发电功率为9万kW的希平港原型核电站。国际社会上将20世纪中期进程的这一批核电站，统称为第一代核电机组。

在第一代核电机组建成之后，技术人员不断对技术进行升级，研制出了30万kW以上第二代核电机组。这一时期的核电机组利用压水堆、沸水堆、重水堆等较为先进的技术，大大提高了核电机组的发电效能。随着美国经济滞胀现象的爆发，以及海湾国家的能源危机，国际石油价格大大上涨，这种现象也间接促成了世界范围内第二代核电站的繁荣发展[1]。

但是，核电站在发展的过程当中，也存在着放射性污染源泄露、建设成本过大、使用要求技术过高等一系列的问题。因而，在20世纪90年代，美国URD文件、欧洲EUR文件和国际原子能机构NUSS建议法规修订第二版相继出台。这些文件当中，坚持“先进轻水堆用户要求”的内容，将安全性作为核电站建设的核心技术。国际上通常把满足URD文件或EUR文件的核电机组，称为第三代核电机组。

同时，为了核能技术的长远发展，保护人类的能源资源利用与环境，目前，全世界的核电技术人员正在进行第四代核能技术的研发，以进一步降低核电技术推广的成本，提高核电技术运用的安全性。

2  第三代核电技术的定位

2.1 第三代核电机组的技术发展原则

第三代核电技术的发展设计，主要是针对第二代核电机组发展过程中出现的问题，进行效率提升设计与安全防护设计。第三代核电技术的设计主要有以下两个原则：一是经济性原则。第二代核电技术推广的过程中，前期投入的资源量过大，导致很多国家在建设商用的核电站的过程当中，存在资金周转上的困难。同时，核电站产生的电能资源成本较高，不利于大面积的商务推广。第二，安全性原则。第三代核电技术的发展要完全符合URD文件EUR文件当中的相关管理规定，将安全性与稳定性作为核电站发展建设的主要标准之一，避免核电站在建设过程当中出现核泄漏事故。

2.2 第三代核电机组的技术发展特征

2.2.1 安全性特点

第三代核电机组具有自预防性质，可以对核电站中的核原料进行一定的安全防护，当出现原料泄露的问题时，可以延缓严重事故的出现。经过近10年的技术分析与数据统计，第三代核电机组的堆芯熔化事故概率较低，相对于第二代核电机组的堆芯熔化事故概率，下降了近千倍。同时，第三代核电机组的放射性释放大大降低，燃料热工安全余量大大上升。上述几种性能的显著提升，保障了第三代核电技术的安全性，并使核电站可以在经济上与天燃气电站相竞争，降低了商用核电站的电能省成本。

2.2.2 使用寿命长

目前，第三代核电机组的可利用率已经达到了90%，设计寿命在60年左右，建设周期可以控制在50个月以内。第三代核电技术采用非能动安全技术，利用材料的天然物理对流性质，降低材料使用过程当中的动力驱动，保障材料使用过程当中的安全性。在紧急的环境下，技术人员可以在短时间内对材料进行冷却，并带走堆芯余热，减少余热造成的辐射，进一步提升堆芯的安全性。同时，这种设计也大大简化了核电机组的使用程序，降低了第三代核电机组的建设成本与管理成本，方便技术人员对出现轻微故障的核电机组进行后期维修。

2.2.3 容量大

第三代核电机组的单机容量进一步扩大。例如，目前法国轻水堆核电站的单位容量，已经可以达到160万kW。这一单机容量是第二代核电机组单机容量的3～4倍。根据世界范围内第三代核电机组的研究和工程建造经验，我们可以分析得出，随着技术的进步，第三代核电机组的单机容量还将进一步扩大。例如，欧洲玛法的UPR机组电功率为170万kW，日本三菱的21型压水堆核电机组，功率为170万kW，美国和俄罗斯的相关研究组织正在建设当中的核电机组，单机容量也达到了170万kW。

2.2.4 自动化控制

第三代核电机组在建设与管理的过程当中，主要采用自动化的数字控制方式，对核电机组的建设进行管理。例如法国、英国、捷克、日本等多个国家，都采用数字化仪表控制的方式，对正在建设的第三代核电机组进行管理。这种自动化的控制方式，基于工业互联网和大数据技术的发展，技术人员可以采用远程操作的方式，利用計算机电子设备，对机组的建设进行自动化控制、自动化监控和自动化操作。这种方式可以显著减少人为操作的空间，避免由于技术人员错误操作而造成核电站原料的管理不当。目前，自动化控制技术已经广泛的应用在了我国的核电机组建设与管理当中。

2.2.5 模块化

第三代核电技术的建设与发展，还呈现了明显的模块化特征。技术人员从整体性的角度，考虑新核电机组的设计过程。不断加强核电机组设计建造的预算管理，进行设计方式改变，逐渐提升核电机组运行的稳定性与安全性。技术人员采用装配式的设计与施工，在工厂当中预先生产核电机组的构件，在施工现场进行组装，缩短施工的周期，进一步降低施工的成本。

3  我国的核电技术发展

我国目前已经有多个自主设计的30万kW级和60万kW级的核电机组，例如秦山核电站，大亚湾核电站、田湾核电站等[2]。但是，我国目前整体的核电站技术水平，仍然处在第二代压水堆技术向第三代技术迈进的过程当中。随着我国社会主义市场化经济的深入发展与建设，我们要不断推进第三代核电技术的全面推广，积极开展大型先进压水堆核电站，以及高温气冷堆核电站的研发与建设，并全面参与到第四代核电技术标准制定的过程当中。不断减少核电站的建设成本，降低燃料泄露风险，减少人为操作失误风险，减少核电站形成的核废料，并加强对核电站的防核扩散建设。按照全生命周期的安全审查工作，提高对核电站的安全防护，并根据世界恐怖主义防护事业的的相关管理规定，提高核电站的安全防护等级。

4  结语

综上所述，我国要始终坚持经济性原则与安全性原则，全面推广第三代核电技术。从本文的分析可知，研究世界核电技术的发展与第三代核电技术的定位，有助于技术人员从发展的角度，看待目前核电技术的发展成果。因而，技术人员要加强对核电技术发展理论的研究与学习，并在建设实际当中，探索提升核电技术建设与防护水平的对策。

参考文献

[1] 俞冀阳.“安全兜底”——第三代核电技术的精髓[J].农村电工，2019，27（1）：61.

[2] 原诗萌.中核·第三代核电技术“华龙一号”背后的创新体系[J].国资报告，2016（6）：34-35.