中国发展核电必要性与核电堆型探讨？ 中国发展核电必要性与核电堆型探讨 石侠民 卢银娟 王 颖 王春芬 [摘要] 本文分析了世界核电复苏形势，阐述了核电发展在我国国民经济中的地位和作用，并对我国新一代核电堆型进行了探讨。 Necessity of Developing Nuclear Power in China and Choice of Reactor Type SHI Xiamin, LU Yinjuan, WANG Ying, WANG Chunfen' Abstract: This paper analyzes the reviving situation of nuclear power in the world. It describes the position and role of nuclear power development in China’s national economy and discusses the potential reactor types of a new generation in China. 党的十六大提出，到2020年我国将全面建成小康社会。保证能源供应充足和安全是实现这一目标的基本条件。核电是安全、可靠、清洁的能源，积极发展核电是保证能源可持续发展的重要途径之一。 世界核电发展已经开始复苏 进入21世纪后，世界核电形势迅速复苏，以美国为代表的西方核电技术发达国家在基本完成第三代核电技术开发的基础上，已经提出并实施第四代核电技术的开发途径，主要目标是进一步提高核电的经济性和安全性，减少核废物，防止核扩散，并统一考虑核燃料循环和核电技术。 核电发展的主要动力是经济高速发展下的能源需求，以及满足减少温室气体排放和环境污染的要求。世界核电发展起始于上世纪五六十年代，七八十年代达到高峰。世界核发电量占总发电量的比例在1970年、1980年和1990年分别为1.5%，8.6%和16.7%。从上世纪90年代开始，世界核电在数量增长上趋于停滞，但是在质量上却有明显提高。 1986年切尔诺贝利发生严重核事故后，国际原子能机构大力提倡核安全文化，建立安全管理体系，推动概率风险评价方法的广泛应用，提供各种先进核安全技术服务，还组织了提高东欧和中欧原苏联设计的核电站安全的重大项目。世界核电营运者协会和国际原子能机构大力推动了核电站运行安全信息的交流。世界核电安全水平和经济性得到了持续提高。核电机组（每7000小时临界运行中）非计划停堆次数和工业安全事故率均在逐年下降，从1990年到2000年，分别由1.8、5.2下降到0.6、1.63，标志着核电安全水平的普遍提高。第三代先进核电技术开发在北美、欧洲、亚洲和南非取得重大进展，第四代经济、安全、废物量少和具有防核扩散能力的反应堆技术已经提出6个候选堆型和开发“路程图”。 种种迹象表明，核电是“安全、经济、清洁”的可持续发展能源的认识已经为越来越多的国家和大众接受，全世界范围的核电复苏已经开始。 阻碍核电发展的主要技术问题已突破 虽然上世纪90年代世界核电在数量增长上趋于停滞，但是为了保证能源供应、保持经济持续发展、减低环境污染、减少温室气体排放，以美国为代表的核电发达国家从未停止核电技术开发。从80年代后半叶起，美国核电界与电力研究所共同努力，花了近20年时间，按照用户要求，至90年代末先后开发出一系列第三代先进核电反应堆，包括ABWR、APWR、System 80＋、AP600和AP1000等，实现了更安全、更先进的目标，并已经在日本（ABWR）和韩国（部分System 80＋技术）得到实施。我国第三代核电自主化依托项目也已经正式确定选用西屋联合体的AP1000方案，并于2007年3月1日在北京签署了核岛采购及技术转让框架合同。 与此同时，自1990年以来，美国致力于核电站运行性能的改进，通过设备的更新改造，增加单机功率，提高负荷因子，延长机组寿命，取得了相当于20多台百万千瓦级核电机组投入运行的效益。2001年平均容量因子达到89.5%，2001年增加核发电能力29.5万千瓦，2002年增加94.4万千瓦，2003年增加64.4万千瓦。美国能源部还积极推进现役核电站的延寿工作，把寿期由40年延长到60年，把现役核电机组延寿到2030年以后。 美国在核电经济、安全领域取得的巨大业绩，证实了轻水堆技术和核电站运行管理技术已经成熟。世界核电站运营者联合会的统计数据表明，10项具有核电安全性的指标（机组容量因子、非计划容量损失因子、自动停堆次数、集体辐射剂量、放射性固体废物量、安全系统性能、热性能、燃料可靠性、冷却水化学性能、工业安全事故率）都有了明显的改进；相同发电量的平均死亡人数远小于煤电和气电;每年避免了2亿多吨CO2排入环境；新建核电站在5%贴现率的情况下，核电在6个国家中发电成本已是最低的。从世界范围来看，阻碍核电发展的主要技术问题已经突破，人们越来越认识到“安全、经济、清洁”的核电将是保证人类持续发展和保持生态环境的必由之路。 核电在我国国民经济中有着重要地位 我国油气资源严重短缺是一个既定事实。根据2000年调查资料，我国石油资源人均可采储量只有2.6吨，相当于世界平均水平的11.06％。目前我国石油年产量为1.6亿吨，预计可采量为118－158亿吨。由于新增生产能力要抵补衰减的能力，2010年前最多维持目前的水平。此后产量还将递减，即使这样，开采年限最多几十年。我国石油需求越来越多地依赖进口已成定局。保守估计，到2010年我国石油需求将达3.2亿到3.5亿吨，届时进口量将达1.6亿至1.9亿吨。2020年时我国的石油进口量可能将达3亿吨，即大部分将依赖进口。 天然气人均可采储量只有1074立方米，相当于世界平均水平的4.33％。即使按预计到2010年探明储量可能达4万亿立方米和年产量700－740亿立方米（距市场需求缺口很大）计算，开采年限也不到60年。 我国 煤炭 资源虽然丰富，但是前景并不乐观，人均可采储量只有89.8吨，相当于世界平均水平的55.26%，相当于发达国家的22.49%，相当于美国的10.18%。 煤炭、石油、天然气是动力燃料，更是工业原料，必须综合开发利用才能充分体现它们的价值、经济性和合理性，仅仅利用其燃烧所产生的热量，实际上是一种巨大的资源浪费。它们又是一个国家重要的战略性资源，且不可再生，应从长远的战略总体上考虑并高度重视其资源的保护、储备，尽一切努力节省，留给子孙后代，以利国家可持续发展，长治久安。 我国水能资源丰富但也有限。据统计，其技术开发容量为3.785亿千瓦，经济可开发容量为2.94亿千瓦。至2001年底，已开发0.83亿千瓦，占经济可开发容量的28.2%。预计到2020年，水电装机容量将达到2.2亿千瓦，占经济可开发容量的74.8%，占技术可开发容量的58.1%。届时，所余资源不多，发展空间不大。 其它可再生能源（非水可再生能源），如太阳能、风能、地热、潮汐、生物质能等，由于受开发技术的限制，加上成本太高，资源分散，规模小，经济性差，只能因地制宜地进行分散、小型式地开发。预计在相当长的一个时期内，它们的总和在我国电力总装机容量中所占的比重很小，约在1%左右。 为了保证21世纪我国能源的可持续发展，发展核电是惟一可以大规模取代化石燃料的成熟的洁净能源。 目前我国的能源结构不合理，能源供应以煤炭为主，大量燃煤造成严重环境污染，还有产生严重的温室气体问题，我国已经成为世界上环境污染最严重的国家之一，我国在大气环境方面正面临越来越大的国际压力，这将严重制约我国的进一步发展。 目前，煤炭在世界一次能源结构中的比例大幅下降。1950年时占57.70%，1970年下降到30.6%，1996年为26%。但是，我国一直维持以煤为主的能源结构，目前仍占约75%。 为实现2020年全面建成小康社会的宏伟目标，保证电力安全充足的供应，是重要的基础和必备条件。但到2002年底，虽然我国电力装机容量达到3.53亿千瓦，年发电量达到1.65万亿千瓦时，居世界第二位，但人均占有电量只有1287千瓦时，不到美国的十分之一，大约为世界平均水平的一半。到2020年，我国经济要进入中等发达国家水平行列，相应电力也必须要接近世界平均水平，即年人均要达到3000千瓦时左右，相应装机容量应为9.5亿千瓦左右，比2002年净增近6亿千瓦。 为了确保2020年电力可靠供应，根据专家分析平衡，届时最少应有0.4亿千瓦核电装机容量，年发电量2600亿千瓦时，约占全国总装机容量的4%强，发电量的6%。 目前，核电已经提供了全世界16—17%的电能，欧、美、亚三大洲各发达国家的核电，均提供了本国20—75%的电能。核电对保证国家能源安全供应和国民经济与社会可持续发展将起到相当重要的作用。我国2020年达到0.4亿千瓦核电装机容量，不仅是完全必要的，而且之后仍需较大规模的发展。 由于核电站必须确保核安全，不仅技术密集、高、新，而且从前期工作到核电站调试运行，整个建设过程均要严格按核安全法规执行，需耗用较长时间及较多的人力、财力、物力。假定新核电工程项目在已有厂址的基础上，前期工作一般2－3年，从开工到建成为5－6年，因此，从2007年至2015年，年均需开工350～400万千瓦核电工程，即从2010年至2020年，年均需投产300万千瓦的核电机组，才能保证2020年达到核电总装机容量4000万千瓦的目标，时间已经非常紧迫。 对我国新一代核电堆型要深入探讨 与世界上大多数国家一样，从宏观上看，中国核能发展采取“三步走”的方针，即从热中子反应堆，到快中子增殖堆，再到受控核聚变堆。当前一个时期以发展热堆为主，同时继续开展快中子增殖堆和受控核聚变的技术研究和跟踪。 在热堆阶段，我国又采取分两步发展的原则。第一步就是近期内，2010年以前，建设满足我国目前核安全要求、经济合理的核电机组，以加快国产化进程，逐步建立我国核电技术及标准体系，为跟踪国际先进水平打下基础；第二步是在跟踪国际先进水平的同时，积极参与国际合作，开发更经济、更安全的新一代核电机组。 这两步应是紧密结合的，而不是分离的。既然第一步是为第二步打基础，在确定第一步的方向时，首先应该知道第二步的方向。确定了新一代核电机型后，就要解决如何分两步去开发和实现这种机型的国产化。 总体来说，我国核电界基本一致认为，我国新一代核电机型应该能满足国际上通用的用户要求文件（URD和EUR），是采用国际先进技术的更安全、更经济的核电机型。 第四代机型可以符合这一要求，但是现在刚提出目标草案，离实现还有很大距离。结合我国国情，综合考虑经济性、安全性、资源有效利用和核燃料循环路线等，将第四代核电机型作为我国新一代先进核电机型为时过早。目前，我们只要有部分人跟踪第四代发展动向就行。 显然，我国新一代核电机型应该采用国际上更安全、更经济，又趋于成熟的“第三代核电技术”。其具体目标是： 第一步目标——掌握成熟技术（2001—2010年）：改进完善第二代核电站，并发展升级延寿技术。人们一般称它为“二代加改进技术”或“二代半技术”，我们应该把“二代半技术”核电站作为2020年前实现4000万千瓦核电目标的主力堆型。与此同时，编制《中国先进核电站用户要求文件》，开展满足国际URD要求的先进核电站的技术开发工作，以非能动安全系统及模块化技术为重点，进行先进反应堆核电站的关键技术与系统开发，完成先进堆核电厂的初步设计及相应的各项工程设计验证试验，完成关键设备的研制。 第二步目标（2010－2020年）：开发并建成能满足用户要求的第三代核电站，其主要目标应该基本符合URD和EUR的要求。 第三代核电机组的研究开发，仍宜坚持以我为主、中外合作的方针。在引进AP1000技术，建造我国核电自主化依托项目的同时，积极支持研发第三代自主型号，完成大型先进压水堆示范工程重大专项，以作为2020年后我国核电建设的主力机型。 作者简介：石侠民，中国核科技信息与经济研究院科技委副主任查看更多0个回答 . 4人已关注
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