[核能]我國核能核電行業發展機遇及前景分析

中國的核電站及核設施大多位於沿海

文章來源：中國行業研究網

運行業績總體良好

雖然距離日本核事故的發生已有一年多的時間，不過仍有不少人表示有些擔憂：核泄漏危機有可能在中國上演嗎？我國的核電發展安全嗎？

通過對我國核設施進行長達9個月的全面安全檢查，今年6月，環保部（國家核安全局）公布的全國民用核設施綜合安全檢查結果顯示，總體上，我國核設施安全是有保障的，發生類似福島核事故的可能性極低。對於新建核設施，《核安全規劃》提出了具體目標，新建核電機組具備較完善的嚴重事故預防和緩解措施，每堆年（相當於核電站中的1個反應堆運行1年）發生嚴重堆芯損壞事件的概率低於十萬分之一﹔每堆年發生大量放射性物質釋放事件的概率低於百萬分之一。

“從1991年秦山核電站開始運行到現在，中國大陸15座核電站都有良好的安全運行業績。而且國際原子能機構(IAEA)和世界核電運營者協會（WANO）對中國的每一座核電站都進行過一次以上的安全評審，其結論都是肯定的、正面的。”原國防科工委系統二司副司長、中國核學會顧問俞卓平分析說，我國的核電站是壓水堆核電站，運行原理與日本福島核電站所用的沸水堆不同。此次福島核事故的發生跟地震、海嘯這兩個自然因素有關。地震后安全停堆，核反應堆是安全的﹔但隨后的海嘯損壞了應急柴油發電機，隻能改用蓄電池，而蓄電池的容量是有限的。最終導致反應堆堆芯得不到充分冷卻，核燃料的剩余釋熱使核燃料的溫度不斷上升直至熔融，釋放出大量的放射性物質。

從秦山核電站開始，我國便基本上沿用了國際原子能機構的核安全標准。我國核電站的運行人員和管理人員，完全按照國際核電界的管理要求，經過嚴格的系統培訓和考核合格后才能運行和管理核電廠。此外，還有一套很完善的核電站運行管理程序。我國還有獨立的、權威的核安全監管部門——國家核安全局，對核電廠實施全面而嚴格的安全監督。

“目前為止，沒有發生過一起輻射致死，以及輻射造成放射病的事例。核電站沒有發生過二級以上的事件，從我們的情況來看，記錄是良好的。”中國核工業集團公司科技委員會主任、中國核學會常務理事潘自強說。

核電技術不斷提升

“我國現在的核電技術比較先進，日本發生事故的這幾個反應堆都是型號比較老的沸水堆，1號機組從1971年3月份正式開始運行，至今已有40年的時間了，我國沒有這樣的沸水堆。”俞卓平說，我國的核電站大多建於上世紀90年代后，比較新，從一開始就與國際接軌，安全方面是有保障的。以1985年我國開始建造的第一座核電站——秦山核電站為例，它的安全設計充分汲取和借鑒了美國三裡島核事故和前蘇聯切爾諾貝利核事故的教訓，並根據世界核電站的運行經驗反饋，採用當時的最新技術，大大提高了核電站的安全性。

據了解，我國的核電設計有三道屏障，第一道屏障為燃料芯塊和包殼。核裂變產生的放射性物質98%以上滯留在二氧化鈾陶瓷芯塊中，不會釋放出來。鋯合金包殼將燃料芯塊密封在內，防止燃料裂變產物和放射物質進入一回路水中，是完全密閉的，即使產生的氣體也密閉在這裡，這裡面留有一定的空間，而且鋯管的燃料棒可以承受一定壓力，最大數量的密閉氣體釋放也不足以使它開裂。第二道屏障為壓力容器和一回路壓力邊界。由核燃料構成的堆芯封閉在鋼質壓力容器內，壓力容器和整個一回路都是耐高壓的，放射性物質不會泄漏到反應堆廠房中。第三道屏障為安全殼，就是混凝土的結構。現在的安全殼約37米直徑，安全殼牆厚將近1米，而且用鋼索扎緊，在內部產生一定壓力的時候，不會把安全殼破壞，可防止放射性物質進入環境。

我國核電站採取縱深防御策略，正常運行的時候有一套控制系統，一旦出現事故，反應堆會停止運行，然后有其他安全系統來進行保護。第一道防線假如失利了還有第二道、第三道防線保護它的安全。比如壓力容器沒有水了，用安全注入系統補充進去﹔安全殼裡壓力高了，產生大量蒸汽了，有安全噴淋系統噴進冷水去把壓力降下來﹔蒸發器裡沒有水了，燒干了，用輔助給水系統補充，使得即使產生某些故障的時候，也有其他的系統保障它的安全，這就是縱深防御的概念。

據葉奇蓁介紹，目前我國已經投產運行的核電站多是二代改進型核電站，屬於本世紀初的水平，也是全世界四百多座正在運行的核電站中的絕大多數所採用的技術。而目前最先進的第三代核電站，我國也正在引進與建造中，技術水平與國際在建的第三代核電站是同步的。如果三代建成，經過考驗成功的話，今后可能會建更多的三代的機組。

未來發展注重安全

日本地震、海嘯引發的福島核電站事故，將核安全推到風口浪尖，並在全球范圍內掀起一股到底要不要發展核電的大討論。在此情形下，中國還應不應該發展核電？

核電是清潔能源，是安全的，核裂變能量是可控的，核電還是要發展的。有專家分析說，一公斤的鈾-235裂變釋放的能量相當於2400噸標准煤燃燒釋放的能量。一座百萬千瓦核電站每年隻要補充30噸核燃料，同樣功率火電廠每年卻要燃燒330萬噸煤。這樣一來，核電就大量減少了溫室氣體和一些對環境有污染的二氧化氮、二氧化硫等氣體排放，也減少了煤渣，減少了運輸，所以它還是很好的能源。

福島的教訓應該注意吸取，但不能為此因噎廢食。這是許多國家的共識。早在今年2月，在三裡島核事故34年后，美國已經批准新建佐治亞州瓦格托核電站。與之相呼應的是，5月8日韓國為其自主設計的新蔚珍核電站APR_1400壓水堆舉行了開工儀式。隨后不久，立陶宛、英國等許多國家也相繼加入核發展的隊伍。就在上月，隨著2座核電站的重啟，日本持續了2個月左右的“零核電”狀態也宣告結束。

在電力供應十分短缺的時代，發展核電作為緩解當前電力緊張的一個重要途徑，已成為許多國家的共識。根據世界核能協會2011年3月的數據，全球有443座核電站在運行，有62座核電站在建設，有158座核電站在設計，有324座核電站在辦理申請手續。特別是近年來出於能源危機和環境壓力的雙重考慮，包括美國、英國等在內的國家陸續將發展核電提升至重要的戰略地位。

以法國為例，作為僅次於美國的全球第二大民用核大國，它80%左右的電力都由核電供應，美國的供電比例也達到了20%。相比之下，我國核電發電量卻僅佔全國總發電量的1.9%，遠遠低於世界平均水平。

“任何工業設施都有風險、成本和代價的問題。而核電站作為大型、綜合、復雜的工業設施，要做到百分之百安全、絕對不出事故是不可能的。核電工業界隻能根據當時的認識水平和技術水平將發生事故的幾率降到盡可能的低。我認為我國還是需要發展核電，至於發展的規模和速度可視具體情況而定，但必須在保証安全的前提下發展核電。”俞卓平表示，作為一種安全、清潔、技術成熟、供應能力強的能源，核電與水電、火電一起構成了當今世界電力的三大支柱，其前途是光明的。

第四代核能系統—高溫氣冷堆

我國核能事業在10兆瓦高溫氣冷實驗堆成功推進的基礎上，正在穩步進行兩項前瞻性的工作。一是進行大型商用高溫氣冷堆電站的設計研究工作，稱之為高溫氣冷堆示范電站工程。二是將現有10兆瓦高溫氣冷實驗堆進行改造，用一回路中的氦氣直接推動氦氣輪機發電機組發電，以提高發電效率，稱之為高溫氣冷堆氦氣透平發電項目。目前，該項目核心裝備之一——“高溫氣冷堆氦氣透平壓氣機”已經由哈爾濱中國船舶重工集團公司第七?三研究所完成樣機研制，即將進行試驗驗証。這兩項工作對高溫氣冷堆技術的提升和產業化將起到積極的推動作用。

近年來，國際核能界的科學家根據核能發展的需要制定出了新一代的核能系統框架，稱之為“第四代核能系統”。第四代核能系統與現有核電市場的反應堆系統相比較，其安全性和經濟性大幅提高。其中，高溫氣冷堆技術和在此基礎上發展出的超高溫氣冷堆概念，成為第四代核能系統有競爭力的候選堆型，並且最有可能在不遠的將來成功實現。

那麼，究竟什麼是高溫氣冷堆呢？簡單地說，高溫氣冷堆採用全陶瓷型包覆顆粒燃料元件，以石墨為慢化劑和堆芯結構材料，以氦氣為冷卻劑。其燃料顆粒直徑小於1毫米，中心為核燃料，外層為包覆材料，稱之為全陶瓷型包覆燃料顆粒。全陶瓷型包覆燃料顆粒在1600攝氏度范圍內可以保持完整性，能夠在反應堆運行過程中，將絕大多數的核反應裂變產物阻擋在包覆層內，從而極大地提高了反應堆的安全性，是高溫氣冷堆的核心技術。

與其他反應堆相比，高溫氣冷堆的運行溫度要高出許多，堆芯出口溫度可達950攝氏度甚至更高。因此，用高溫氣冷堆發電，可以大幅度地提高發電效率﹔用它作為熱源，則可以應用到另一個新能源領域，即用高溫氣冷堆制氫來利用氫能。

先進核技術的持續發展，為我們展示了未來能源需求的美好藍圖。對於我國這樣的人口大國，這不僅僅是技術上的可喜進步，更是關系到十幾億人民能源需求的大勢所趨。