國際核能應用及我國核電的發展

范中華

【摘 要】核電是一種供電能里強、技術成熟，并且安全、清潔的大規模使用的發電方式。國際核能已經從第一代不斷改進發展到第三代，我國的核能也逐漸步入發展的階段，有能力對第二代核電自主建造。我國關于核電發展有著積極的推進作用，不僅使我國核電建設的發展得到了促進，而且提高了核電在電力供給中所占的比重。這一決定有效的對電力增長、交通運輸、環境保護的問題進行緩解，因而核能的發展前景也愈來愈廣。

【關鍵詞】核能應用；核電；發展

0 引言

于20世紀50年代核能開始和平使用，當時蘇聯、美國等工業發達的國家在核軍備競賽的過程中，爭先發展了核電站。第一代核電機組是試驗性實驗和原型核電機組的統稱。在20世紀70年代，將試驗性機組和原型核電機組作為基礎，不斷建立沸水堆、壓水堆、重水堆等核電機組，使其電功率達到三十萬千瓦以上，上述核電機組不僅對核電發電技術的可行性進行了證明，還對核電的經濟性進行了證明。

1 國際核能的應用

在20世紀八九十年代開始，各個國家改進了現有的第二代核電站，對其經濟性和安全性都有明顯的效果。對機組需要改進的方面有：（1）對機組的運行、安全性能進行改進；（2）充分發揮機組設計的裕量，提高額定的功率；（3）延長機組的壽命。

以第二代核電機組累計的運行經驗和技術儲備是第三代核電機組的設計原則的基礎，運用經過開發的新技術對其不足之處進行改進，匆匆而顯著改善其經濟性和安全性。歸納各國的設計方案，其指標和特點有以下幾點：

1）關于核電機組的安全性

考慮到核電機組的安全性，應對嚴重事故的實施進行緩解和預防。

2）非能動安全系統的使用

對其他動力和電源驅動安全系統的設計應采用物質固有的重力、流體對流和蒸發擴散等天然原理，為自然冷卻反應堆、帶走堆芯余熱提供了方便，還有效的減少設備的使用和對系統的簡化，同時還對其經濟性和安全可靠性有所提高。

3）利用整體數字化對系統進行控制

目前國內最新的核電機組使用的都是數字化儀器控制系統。根據實驗標明，數字化儀表控制系統能使機組的可靠性明顯提高，對人因工程進行了有效的改善，以免不當的操作發生。不僅如此，各國核電機組和設計供應商提出的第三代核電機也都采用的是整體數字化儀器表控制系統。

4）施工建設模塊化

核電建設工期的長短對核電機組經濟性有著明顯的影響。所以，在進行新的核電機組的設計時應著重考慮如何將工期縮短。在施工的過程中可以改變傳統的工地安裝方式，逐漸向模塊化的方向發展。以設備模塊化和設計標準為基礎盡量在工地上組裝，從而使現場施工量減少，縮短工期。

2 核能利用的階段

解決核能問題的必經過程就是核能利用，核能利用占能源的比重愈來愈大，因此對能源的結構進行改善，便有將人類對能源需求的問題徹底解決的希望。但由于核能的開發利用是一個漫長的、循序漸進的過程，根據其實現產業化以及科技難度的前景來說，可以將核能利用的階段分為以下幾個階段：（1）熱中子堆；（2）快中子反應堆；（3）可控熱核聚變堆。在這三個階段是互相銜接的，并且逐漸趨于實用，進而實現核能的產業化。

2.1 熱中子堆

截至2005年年末，世界上擁有的正在運行發電的核電機組近四百五十座，其中只有四座是快堆，其余均是熱中子堆。由此可知和額能產業化的利用依舊處于第一階段。在這些熱中子堆中，其中壓水堆占比約為百分之六十。壓水堆有結構緊湊、運行維護方便等諸多優點，因此我國政府在上世紀八十年代將壓水堆確定為發展我國核電的主力堆型，通過這二十多年的經驗表明這一決定是正確的?？墒遣还苁菈核堰€是沸水堆的核電機組，其汽輪機工作的介質均是飽和的蒸汽，且溫度不高于二百八攝氏度，這一特點使它們發電的熱效率只能在百分之三十六左右。

2.2 快中子反應堆

核然料利用率是熱中子堆主要的缺點，在經過精煉提出的鈾里，能在熱中子堆中產生核能的燃料估計只有不到百分之三，其余鈾都將累積下來，得在快中子堆中才能使用。

可以充分將核燃料進行利用是快中子堆最明顯的優點，它不僅可以依靠消耗燃料產生核能，而且產生的裂變燃料是其消耗量的1.2到1.6倍，以至于在熱堆時累積的百分之六七十的鈾可以在快堆中被利用。錒系元素和強放射性和焚燒時間長的裂變產物，對高放的廢棄物進行處置是快堆的又一用途。

2.3 可控熱核聚變堆

通過氫的同位素聚變而產生的氦所釋放的核能反應對稱為聚變堆。當聚變反應堆形成后，水中氫的同位素氚的含量可以滿足人類幾十億年對能源的需求。但是，使可控聚變實現持續性的難度相當大。

我們熟悉的太陽就是一個聚變反應堆。太陽中心處的壓強相當于三千億個大氣壓，其溫度相當于一千五百萬攝氏度。由于太陽的引力十分巨大，且質量是地球質量的三十三萬倍，因此導致太陽的壓強和溫度如此之高。在超高壓和超高溫的情況下，平均四個氫原子核能聚變成一個氦原子核，這個過程將有大量的能量放出?？墒窃诘厍蛏显雍藥У亩际钦c，它們之間的質量引力遠遠小于靜電斥力，由此可知不能利用引力將原子核緊緊的聚在儀器，所以要想在地球上實現可控聚變只能依靠人工的條件。

3 我國核電的發展

在20世紀50年代，我國明確在制定的國家原子能發展規劃的大綱中指出“用原子能發電是動力發展的新紀元，是有遠大前途的”，“在有條件的情況下應用原子能發電，組成綜合動力系統”。我國列入規劃的核電廠廠址大多都處于沿海地區，國家未來將會陸續在中、西部地區建立核電站的廠址。

核能是地球上存儲最豐富且十分濃集的能源。核電是清潔的能源，有利于保護環境。近年來，我國通過不斷的努力，已經具備自主設計建造第二代核電機組的能力，同時還能夠對核電機組進行相應的改進。關于我國核電今后發展的方向，已初步確定為實現大型機組的自動化和國產化。全面對“采用先進技術，統一技術路線”的方針進行貫徹，并且結合我國的具體情況，促進核電的發展。

核電是一種供電能里強、技術成熟，并且安全、清潔的大規模使用的發電方式。有效的使核電在電力供電中所占的比重顯著的提高，從而使得我國核電建設加速發展，對于交通運輸、電力增長、環境保護的矛盾有緩解的作用。發展核電能帶動裝備制造業和高科技產業的發展，調整能源的結構，加快經濟的增長，使能源安全得到保障。

4 結語

在經歷了20世紀八九十年代的核電低潮后，逐漸開始復蘇，發展核電的主要推動力是對資源的合理利用和環境保護，決定能否擴大核電發展規模的因素包括經濟性和安全性。必須要統一我國核電的發展技術路線，實現國產化、自主化，從根本上對經濟性和安全性進行提高。未來在國家的統一規劃和科學發展觀的指引下，我國核電的開發利用必將碩果累累。

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[責任編輯：王偉平]