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关注丨中国的核电技术到底走到了哪一步?
作者:核网  2023-03-06 14:21:50
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核电发展史

化石燃料的使用产生了大量的温室气体,对全球气候变暖的影响非常之大。随着人类对电的需求量的激增,如果快速清洁地生产电成为了全球的重要话题。核技术的发展开始进入到人们的视野当中,科学家发现用核能来发电是一个清洁又高效的方式。 

核电技术是利用核裂变或核聚变反应所释放的能量发电的技术。因为受控核聚变存在技术障碍,核电站都是采用核裂变技术。  

▲秦山核电站

一、第一代核电技术
50、60年代建造的验证性核电站为第一代核电技术。
前苏联在1954年建成5兆瓦实验性石墨沸水堆型核电站
英国1956年建成45兆瓦原型天然铀石墨气冷堆型核电站
美国1957年建成60兆瓦原型压水堆型核电站
法国1962年建成60兆瓦天然铀石墨气冷堆型核电站
加拿大1962年建成25兆瓦天然铀重水堆型核电站
 
二、第二代核电技术
70、80年代标准化、系列化、批量建设的核电站称为第二代核电技术。
在第二代核电技术高速发展期,美、苏、日和西欧各国均制定了庞大的核电规划。
美国成批建造了500至1100兆瓦的压水堆、沸水堆,并出口其他国家
前苏联建造了1000兆瓦石墨堆和440兆瓦、1000兆瓦VVER型压水堆
日本和法国引进、消化了美国的压水堆、沸水堆技术,其核电发电量均增加了20多倍。
 
三、第三代核电技术
90年代开发研究成熟的先进轻水堆为第三代核电技术。
第三代先进压水堆型核电站主要有ABWR、System80+、AP600、AP1000、EPR、ACR等技术类型,其中具有代表性的是美国的AP1000和法国的EPR。
中国已引进AP1000等技术,分别在浙江三门和山东海阳等地开工建造。
 
四、第四代核电技术
由美国能源部发起,并联合法国、英国、日本等9个国家共同研究的下一代核电技术是第四代核电技术。

大概在2000年的时候,美国、中国和欧洲的一些国家,从安全性、经济性、防核扩散的能力、以及多种用途(供热,海水淡化)等方面出发,确定了六种核反应堆的堆形(第四代反应堆包括:高温气冷堆、超临界水冷度、熔盐堆、气冷快堆、钠冷快堆、铅冷快堆)。这六个堆型最后就被定为第四代反应堆。

核电站安全吗
 
从原理上来看,核电是通过将核能转化为机械能,再转化成电能实现的,原子核在发生聚变或者裂变的时候都会释放出大量的热量。一直以来,人们会认为核能是一种危险的能源,因为一旦发生了泄漏和爆炸之后,带来的后果都是不堪设想的,两个血淋淋的例子就摆在我们的面前,切尔诺贝利和日本福岛。 
 
▲切尔诺贝利核泄漏街景
 
第一代核电技术和第二代核电技术由于技术的限制,一旦出现紧急情况,会进行人工注水来冷却反应堆。一旦反应堆来不及冷却,堆心的温度大幅度升高,可能会产生爆炸的危险。日本就是一直通过注水来人工冷却反应堆。 
▲人工注水冷却反应堆示意图
 
第三代核电站的技术和安全性已经远远超过第二代了,而中国在第三代核电技术上已经实现了自主技术创新。第三代核电站在反应堆的上方存放了多个千吨级的水箱,发生紧急情况,重力作用会直接让冷却水自动注入到反应堆当中。也就是说不需要人工干预的情况下,3天之内是不会发生爆炸的。
▲自动注水冷却反应堆示意图
 
核电技术在中国的发展
对于发达国家来说,核能在整个发电能源结构的占比是非常大的,比如法国的核能发电占比就达到了75%,瑞典达到了38%,韩国达到了30%。相比来说,我国核电的发电量仅仅只有5%左右。实际上,中国用核能发电产生的整体规模并不小,但是整个国家的经济体量和用电需求太大了,这导致核能的贡献并不突出。
 
我国的核电站是从上个世纪的70年代开始的,在1974年的时候中国自主设计建造了我国第一座核电站,秦山核电站。但在那个时候,中国的核电技术发展仍处于起步的水平,技术非常不成熟,在对国际先进技术的学习下,我国在1993年的时候与法国合作,引进了两套核电机组,建立了大亚湾核电站。
▲大亚湾核电站
 
随着人们对清洁能源的关注度越来越高,核电技术发展的越来越成熟,在过去的20年间,中国的核电技术也已经进入和规模化发展的新阶段。《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出,积极安全有序发展核电。《2030年前碳达峰行动方案》也要求,合理确定核电站布局和开发时序,在确保安全的前提下有序发展核电,保持平稳建设节奏。
 
我国实现的新技术在国际上认可水平很高,华龙一号是当前核电市场接受度最高的三代核电机型之一,其全面建成是新时代我国核电发展取得的重大成就,标志着我国核电技术水平和综合实力跻身世界第一方阵,有力支撑我国由核电大国向核电强国跨越。目前华龙一号一共采用了177个燃料组件反应堆心,采用了多重防御系统,单堆布置、双壳结构,实现了纵深防御的原则。牛逼的外壳甚至还能抵御海啸和飞机碰撞。安全指标更是达到了世界先进水平,据说华龙一号在巴基斯坦建成之后能够解决巴基斯坦三分之一的用电需求。
 
华龙一号的设计填补了国内核技术发展的空白,大幅提高了中国在国际上的核技术水平,成为我国核电走向世界的“国家名片”,。实现了核电技术的突破,是我国最先进的一批技术,在国际上的竞争能力非常之强。
 
对于新一代的核技术来说,不仅降低了危险的发生,也降低了危险产生的危害。尽管核能的不规范人为操作带来了一定的危害,但是清洁能源的发展仍然是大势所趋。在“双碳”目标大背景下,核电已成为能源转型重要选项,各级政府也加大了对核能的关注和投入。在建的核电站越来越多,核电的占比也将越来越大。
 

 

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