核电的发展过程是怎样的?

1986 5438+00年6月,总部均设在巴黎的国际能源署(IEA)和经合组织下属的核能局分别发布报告,指出整个西欧将继续致力于发展新能源,尤其是核电站。如果我们停止开发石油以外的能源,我们可能会在20世纪90年代再次陷入能源危机。从现实的角度来看,前苏联核电站事故对欧洲的震动最大,但并不影响欧洲各国继续建设核电站的计划。比如联邦德国的反对派要求在10年内取消核电站,但政府并没有放弃继续新建5座核电站的计划。到1990,联邦德国核电站的发电能力将达到2230万千瓦。

法国也有反核组织,但在民意调查中,65%的人支持建设核电站,它将继续建设17座新核电站。

前苏联规划的核能发展速度特别快。根据苏联1986至2000年经济和社会发展的基本政策;苏联由1990年生产14800 ~ 1880亿千瓦时,其中3900亿千瓦时来自核电站,约占20%。与1985相比,到1990,发展核能节约了7500万-9000万吨标准燃料;苏联解体后,俄罗斯科学家也提出了建造地下核电站的计划。

从日本来看,1985年核电发电量仅为2452万千瓦,占中国总发电量的16%;到20世纪80年代末,核电发电量达到6543.8+0.59亿千瓦时,占全国总发电量的26%。其他能源发电比例为:石油占25%,天然气占21%,水电占14%,煤炭占10%,地热能占4%。核电领先,因此,日本电力工业开始进入以核电为主力的时代。6月1992的统计数据显示:日本有42座核电站在运行,总装机容量为3000万千瓦。

日本核电的发展值得我们关注。

日本电力设备的结构战前是“以水为主煤为主”,战后从60年代初开始转变为“以油为主水为主煤为主”。20世纪70年代,尤其是第一次“石油危机”后,用于发电的能源多样化。在这个过程中,石油和电力在整个发电量中的比重是成正比下降的,核电增长很快。

核电在日本异军突起,主要是因为核燃料在发电方面有很多优势。是迄今为止人类所能掌握的各种发电能源中最经济、稳定、高效的能源。

自1966年日本建成第一座核电站以来,该核电站从未发生过重大事故。

日本电力公司非常重视普及核电知识的宣传。在核电站相对集中的地方,有由他们资助的核电展厅供市民免费参观,里面有反应堆模型和挂图,展示了核电发电的全过程。看完之后,因为不了解核能发电而产生的焦虑就会消除。日本人民对核问题非常敏感,因为他们受到过原子弹的伤害。但认识到核电和核弹的区别,对资源匮乏的日本发展核电是有利的。所以一般不反对建核电站。也就是一些反对建设核电站的在野党近年来态度有所转变。

7月1986,18日,日本综合能源研究会原子能部提出了21世纪日本核电前景预测报告。按此预测,2010年日本将有86座发电用核反应堆,2030年将达到110。2010年和2030年核电发电设备容量将分别达到3.5倍和5.5倍。大约25到30年后,日本使用的电力将是每两度一次的核电。

日本综合能源调查协会是国际贸易和工业部长的咨询机构。它的预测报告是在前苏联切尔诺贝利核电站事故后作出的。在做这份报告的过程中,国际油价大幅下跌。但这份报告证明,日本并没有因为这两个因素而动摇未来发展核电的基本方向。

根据日本通商产业省资源能源厅在1987年初公布的数字,1986年日本核电站开工率达到76.2%,创历史新高。

根据资源和能源部的资料,在1986年,日本有32个各种类型的核反应堆在运行。平均开工率从1982开始连续五年超过70%。这在西方发达国家也是高水平。相对于1985的开工率,日本的开工率仅次于联邦德国。

最后,我们来看看拥有最多核力量的美国。

美国拥有发展核能的悠久历史。根据美国能源部1986的统计,美国有100座核电站在运行,居世界第一。当时还有27个在建。他们长期以来积累了丰富的发展核电的经验。美国核电站多年的建设和运行经验证明,虽然不能绝对排除核电站事故的可能性,但百分比很小。如果在设备和管理方面严格遵循科学的规定,事故是可以避免的。

美国核专家认为,选择优良的核反应堆类型是保证核电站安全运行的关键。到目前为止,危害人类安全的严重事故一般是石墨反应堆,而压水堆不容易发生严重事故。即使发生事故,由于采取了各种安全措施,放射性物质也不容易造成环境污染和对人体的伤害。

由于经济需要等原因,美国大部分核电站都建在人口密集的城市附近。但由于核电站的建设者严格遵守核管理委员会制定的安全标准和规定,从未发生过实际威胁附近城市居民安全的严重事故。美国核管理委员会要求核库的建造者在申请建造时制定相应的安全措施。经核管会严格审批后,颁发建站许可证。在核电站建设和运行期间,核管理委员会应进行定期检查,如果发现问题,有权对核电站提出各种要求,包括停止运行。

这些无疑为世界核电发展提供了宝贵经验。

美国、前苏联、吉尔吉斯斯坦和欧洲大部分地区都是如此。虽然其他地方个别国家发生了一些变化,但与全局无关。因此,国际原子能机构在2月公布了1987。数字表明,世界核能发展和发展的总趋势并没有受到切尔诺贝利事故的很大影响。1986年有21座核反应堆并网发电,新增核电2094万千瓦。

当切尔诺贝利事故激起世界范围的反核浪潮时,人们才能够冷静地对事件做出公正的评价。1987年初,21欧洲委员会议会召开核安全听证会。他们比较了1986年4月26日切尔诺贝利反应堆爆炸和火灾对人的健康造成的已知和估计的长期影响,以及普通电厂和其他辐射源对人的健康和环境造成的危险。专家们基本达成共识,尽管发生了核事故,但使用核燃料发电仍然比普通燃料安全得多。

前苏联国家原子能利用委员会副主席表示,如果再次使用煤和石油等有机燃料发电,对人的健康和环境的危险将大大增加。

维也纳国际原子能机构核安全部门负责人也表示:“人们现在已经意识到‘燃烧煤和石油产生的物质’是我们环境的一大威胁”。他举了一个例子。一座发电量为654.38+0万千瓦的普通电厂,在城市居民中分别可造成3-30人死亡和2000-20000人患病,而发电量相近的核电站在正常运行情况下最多可造成1人死亡和患病。

核能的安全性得到了国际认可。

核能的优势非常鲜明,能量密度高,功率大,是其他能源无法企及的。这使得集中安全装置和提高效率变得容易。人们往往忽略了低功率的设施是分散的,即使是微小的危险也是分散的,这导致了大量的事故往往未被发现。

在储能方面,核能比太阳能、风能等其他新能源更容易储存,后者有条件时往往可以使用,除非安装储存缓冲器,但目前这种装置价格昂贵。核燃料的储存不占太多空间,在核潜艇或者核潜艇里也不占什么空间,因为两年才换一次料。相反,燃烧重油或煤的设备需要巨大的储罐或占用大量土地。

作为一项新能源事业,核电在世界能源中占据了举足轻重的地位,但它并不完美。就像其他任何先进技术一样,核电既能造福人类,也伴随着一定的潜在风险。从对核能的批评中,我们听到了一些对生态环境的影响和其他质疑。比如北部的第一、第二核电厂,台湾省南部的第三核电厂,对沿海渔业影响很大;南湾的珊瑚也因为被废热水浸泡而死亡。

其实核电站和火电厂都有余热排出人,所以余热对环境的影响并不是核电站独有的,只是程度上有区别。核电站通过冷却水排出的余热比火电厂高35% ~ 50%左右。

世界上很多国家都在沿海修建了核电站,利用海水作为冷却水,不仅可以为核电站提供无限的冷却水,而且比河水更好地散热,减少余热对环境的影响。为了尽量减少余热对自然水体的影响,人们也采取了很多措施,比如制定排放标准,限制排放造成的温度升高;选择合适的排放位置和方式;提高热转换效率;余热利用等等。

日本核电站排出的水一般比海水温度高7 ~ 9℃。进入海区后扩散快,气温下降快。一般1 ~ 2公里外的水面温度下降到1 ~ 2℃,不会给水资源带来有害影响。据外电报道,大部分核电站附近的捕鱼量没有明显变化,有些地方有所增加。

核电站投入正常运行时,进入废气、废液、固体废物中的放射性物质只是极小的一部分。核电站配有完善的三废处理系统,能有效处理放射性废物。核电站周围还有很多监测点,定期采集空气、水样、土壤样本和动植物样本进行分析,监督放射性物质对环境的污染。放射性物质很难以有害的数量进入环境。

因此,不必担心核电站带来的环境污染和生态平衡问题。利用核电厂循环水的排水灌溉农田;可以利用冷却水的余热加热温室,栽培瓜果鱼。

最后,从不确定的经济因素考虑。核电站的使用寿命是30 ~ 40年。退役后,其费用应计入核能发电成本。

现在,世界上第一座美国核电站在运行30年后报废了。目前世界上已经建成或在建的500多座反应堆迟早会走到这一步。美国能源部估计,本世纪末美国将有16座反应堆到期,2005年将有53座反应堆到期,2010年将有70座反应堆报废。现在看来,处理这些反应堆的费用比核电时代开始时预计的要高,报废日期也比预计的要早。由于辐射,电站中的金属管道配件比最初估计的更加脆弱。为此,专家们已经开始认真考虑核电站的报废问题,并提出了以下处置方案:

(1)密封处理:从反应堆中取出核燃料,并监测辐射。这些措施在开始时非常简单,但一些专家认为,由于辐射将持续几个世纪和长期持续的警惕和监测,累积成本可能很高,最后不得不拆除。

(2)掩埋处理:从反应堆中取出核燃料,用厚厚的水泥壳覆盖,覆盖整个电站区域。苏联切尔诺贝利核电站事故后就是这样处理的。掩埋有很多类似于密封的优点,但在实际操作中,人会受到不同程度的放射性污染。

(3)拆除:好处是没有长期警戒和维护的沉重负担,站区可以立即用于其他用途,包括建设新的核电站。但问题是可能对施工人员造成严重的辐射污染,拆除成本高。

美国的Shipingport核电站成为拆除处理的第一个试验场。

因此,在未来的核能产业发展中,我们仍然应该首先认真建立核能产业发展的评估体系和严格的管理措施,使核能产业健康发展,避免一些国家所犯的错误。

世界核电工业的快速发展主要得益于其强大的经济竞争力、较少的环境污染和丰富的燃料。权衡利弊时,从现代的角度来看,无论如何,还是利大于弊。

目前,对核燃料,即铀资源的勘探仍然非常有限。但根据已发现的天然铀矿石,如果用于核能发电,可以用上千年。

1986年的另一项重要科技成果是,日本金属矿业集团在濑户内海秀川县成功建造了世界上第一座用海水提取铀的工厂。这座铀提炼厂于4月下旬投产,年产铀10吨。从海水中提取铀的工业化,为人类开发海水中数十亿吨的铀储量迈出了宝贵的第一步。

如果将这一储量考虑在内,那么浩瀚的海洋几乎将成为取之不尽的核燃料宝库。

1686对于核工业来说,是有惨痛教训又有巨大成就的一年。

自核电站问世以来,由于工程技术的不断进步,核电站的运行性能不断提高,运行的安全性和可靠性日益提高,事故率也有所下降。这使得核电站的时间利用率和负荷明显提高,进一步显示了核电站的经济效益及其在各种发电系统中的竞争力。

诚然,核电技术的先进性和可靠性是确保安全的重要因素,但严格的科学管理也是确保安全的重要因素,这是人们应该从切尔诺贝利核事故中吸取的严重教训。

随着安全设备的日益复杂,我们必须把希望寄托在一系列复杂设备的安全运行上。那么我们能建造一个具有内在安全系数的核反应堆吗?答案应该是肯定的。

瑞典研制成功的“绝对安全内过程”反应堆是一种具有代表性的新型反应堆。它的设计思想是,即使一次冷却系统失效,堆芯仍然可以冷却。本质安全可以确保反应堆在没有复杂安全设备的情况下仍能安全运行。

核电站的完全安全问题并不是不可解决的。

不可否认,切尔诺贝利事故给核电发展带来了一些负面影响。但是,这并不能否定核电的优势。回顾核电的发展历史,特别是从世界能源发展的长远来看,核电站的发展前景是光明的。随着工程技术和管理水平的不断提高,将给核电行业带来新的活力。

让我们以日本为例。这个国家并没有停止发展核电,还开始制定21世纪核电长期战略规划,并以每年投产两个核反应堆的速度新建核电站。原因是日本已经有了一套安全防护对策。

在“不安全,不利用原子能”的前提下,日本的安全对策包括对原子能发电设备的多重保护设计、国家为发展原子能发电制定的严格的安全规则、原子能发电企业采取的综合运行措施、提高运行人员素质、减少人为失误、加强当地居民对核电站安全运行的监督和关注。

日本对核反应堆运行过程中产生和积累的所有放射性物质进行技术密封,避免有害气体泄漏。即使在操作过程中发生事故,也可以在不影响周围居民安全的情况下密封放射性物质。

他们实施多重保护,主要包括:

(1)防止异常情况发生的对策:要求核电发电系统在设计上必须有足够的安全系数,选用的设备和材料必须保证质量,对施工质量有严格的要求和验收。发电系统还配备了在部分机器出现异常时能够自动确保安全的“安全系统”,以及在操作失误的情况下能够确保整个系统安全的“联锁装置系统”。对投入运行后的核反应堆和涡轮机进行严格的定期检查。

(2)防止异常事故扩大的对策:主要设计有能自动检测、早期发现多种异常、使核反应堆紧急停车、自动排除余热的系统。

(3)防止放射性物质泄漏的对策:提供一套异常情况下使用的堆芯冷却装置,由高压注射装置、低压注射装置、堆芯喷雾器等系统组成。

日本政府不仅有关于核能发电安全对策的各种规章制度,而且从设计、建造到生产,都积极监督和干预核电站的安全运行。在设计阶段,国际贸易和工业部首先听取各方面专家的意见,对设计的核反应堆的安全性进行充分论证,然后由国际贸易和工业部颁发制造许可证。在施工阶段,在对工程设计、施工方法和内容进行认真审查后,国际贸易和工业部授予了施工许可权。核电站建成但未投入运行前,通商产业省会严格验收。

此外,管理操作人员也是经过严格选拔和培训的。新人入站后,首先要在有经验的操作工的指导和监督下进行一年的培训,然后在操作培训中心参加标准的培训课程,才能担任辅机操作工。辅机操作工工作五至六年后,可担任主机操作工的关键技术岗位。只有具有六至七年主机操作员经验并通过国家考试的人才有资格被选为运营总监。另外,主机操作员每三年需要在操作训练中心接受一次模拟训练,辅机操作员每年需要接受三次模拟训练。

为加强核安全研究,完善核安全对策,日本科学技术部决定在核安全委员会内设立核事故分析专门机构。

核事故分析专门机构的任务是研究如何从组织上保证核设施的安全,并经常重新评估安全措施的可靠性,以防止重大事故的发生。此外,这个专门机构还应制定紧急情况下的疏散计划,并对造成事故的误操作原因进行全面研究。

为了加强核安全管理和预防措施,日本的科学技术部门应该建立两个咨询系统,一个是可能对日本造成污染的外国核事故的预测系统;另一种是核事故发生后能及时提供实际措施的应急技术建议系统。

预报系统以气象数据为基础,应能测出日本2000 ~ 3000公里范围内的核辐射剂量。应急技术建议系统应掌握我国所有核成套设备的管道线路图等数据,并在特殊情况下根据这些数据及时提出防止事故扩大和减少放射性污染的技术建议。

日本科学技术厅认为,虽然这些机构是咨询性质的,但它们可以协助核安全委员会,为国家迅速制定有效的应急对策。

在前苏联切尔诺贝利核电站事故之后,日本更加意识到进一步加强安全措施的重要性。他们进一步丰富和完善了国家发展核电的各项规章制度,使核电技术标准更加完善。国家对核电厂实施有效的监督和管理,制定新的核反应堆投产和废弃的规定和措施,制定与核燃料循环相应的技术标准。国家还设立了专门机构,将安全检查制度化。强化核电企业管理职能,把确保安全作为企业管理的重中之重。

日本还启动了“官民学”三位一体的研究体系,积极推进新型核能发电技术和安全防护技术的研究,做到防患于未然。同时也考虑了紧急情况下的防护措施,比如开发特种机器人。

日本能做到的,其他国家也能做到。核技术最终会成为一种可以让人们完全放心的安全技术。

前苏联切尔诺贝利核事故正在被各国认真总结,并逐渐转化为促进本国核电健康发展的好事。他们完善了各种核能法律法规,规定了核能委员会、核能利用部门和监督机构的职能。

在核能领域,由于切尔诺贝利地震,1986成为非常活跃的一年。我国还派记者参观了西欧的核电部门。由于联邦德国的核电工业在经济技术、设备安全、管理严格等方面堪称典范,记者对联邦德国的核电工业进行了一次巡礼,提供了许多感性材料,供中国读者形象思考。

对于前联邦德国来说,“除了核电,别无选择”。

从前联邦德国的经验来看,核电除了清洁廉价之外,还有两个我们忽略了的优势:一是促进高科技产业发展,带动相关部门同步发展;二是培养一支高水平的科研建设队伍。根据发电量和运转率,世界上排名前七的核电站都在前联邦德国。前联邦德国核电站以经济效益高、设备可靠、人员专业化程度高著称。

前联邦德国的核电工业向人们展示了一个非常可信的现实,事实胜于雄辩。只要人们认真对待,核能的高效和安全是可以实现的,也是可行的。

目前,国际上的核电站设计专家已经进行了深入的调查研究,以提高核电站的安全系数。一般有两个研究方向,一是探索地下核电站的可行性,二是补充地上核电站的安全措施,特别是针对突发危险的预防措施。这项研究的结果无疑将导致更安全的核电站的出现。

基于对地上核电厂安全运行的研究,得出了所谓综合安全的思想,体现在一些新的设计和运行规则中。这些新规定要求核电厂的设计者在设计和运行人员值班时,要考虑和分析一些可能导致事故的突发情况。现有的核电站都有一套技术措施来应对反应堆可能出现的故障。但美苏核电站以往的事故表明,核电站运行中会出现一些意外情况,所以新规定要求核电站的设计要有技术装置,能够帮助运行人员在看不见的情况下及时消除危险。

新规则的另一个重要部分是所谓的“双重防御系统”。现有的所有核电站都有一个钢筋混凝土保护罩,旨在防止反应堆发生故障时放射性物质逃逸,从而危及附近的人、动物和环境。然而,已经发生的核电站事故表明,仅仅有这样的保护罩是不够的。一旦在意外情况下,盖内压力突然上升到5个大气压以上,盖本身就可能失去密封性能,甚至爆裂(爆炸)。新规要求核电站配备一套技术设备,确保操作人员能够及时将罩内压力降至正常水平,必要时操作人员还可以启动防辐射过滤装置。这就是新规中提到的“双防制”。

地下核电站的必要性和可行性已经得到认可。它比地面核电站更安全,在经济和技术上都是可行的。前苏联核反应堆的保护罩只有1.6米厚。一旦反应堆内的熔融核燃料逸出并压在盖壁上,不到1小时就会烧坏盖。在新的“核电站-88”设计中,保护罩只能承受4.6个大气压的内部压力,电缆和管道只能承受8个大气压。在反应堆的核燃料熔化事故中,蒸汽和氢气的爆炸会产生高达13 ~ 15个大气压的压力。所以核电站要建在地下,才能设计出“绝对安全的反应堆”。目前,地下核电站都是中小型核电站,反应堆和控制系统建在石质或半石质地层中。

据分析,这种地下核电站至少可以保证在运行过程中不会对周围环境造成危害,不会出现切尔诺贝利核电站的灾难性事故后果,而且便于封存死堆,减少地震对核电站的影响。此外,将核电站转移到地下,还可以使核电站的建设在现有的技术水平上发展,而不必等到“绝对安全”的核电站设计出来后再发展核储存。进一步分析表明,如果将4台机组的100 MW核电站的反应堆和控制系统建在地下50米深处,建设成本仅增加11% ~ 15%,但如果计入核电站停堆成本,地下核电站的成本将低于地上核电站。对于一个50万千瓦、两台机组的供热核电站来说,将反应堆置于地下的建设成本要比地面同类核电站多20% ~ 30%。如果算上关闭核电站的费用,只多4% ~ 11%。

1995年末,全球运行的核电站有437座。

美国在运行的核电站规模排名第一,其次是法国、日本、德国、俄罗斯和加拿大。法国核电占法国总电力的78.2%,核电发展几乎到了极限。

国际分析师早在1993年5月就预测,未来10年,亚洲核电需求将激增。

核能的发展是世界各国在21世纪能源战略的发展重点。

核电这一现代高科技产业正以其强大的生命力克服前进道路上的种种障碍,茁壮成长,日臻成熟。