2011 年 3 月 11 日,日本福島發生了 9 級強震,隨即使福島核電站 1~4 號機 組出現險情,并且發生爆炸,產生了核泄漏事故。這次核事故的發生,加上人類 歷史上此前的兩次重大核事故——切爾諾貝利事故和美國三里島事故。 這三起事故使人們不得不思考核能研究方面的安全問題,及其未來的發展趨勢。
在人類發展歷史中,人類從未放棄對新能源的探索,核能便是這樣產生的。核電發展已經歷了半個世紀,現在也已經發展到了第四代核電站了。
代核 電站:自 50 年至 60 年代初蘇聯、美國等建造的批單機容量在 300MWe 左右的核電站,如美國的希平港核站和英第安角1號核電站,法國的舒茲 核電站,德國的奧珀利海母核電站,日本的美浜 1 號核電站等。代核電 廠屬于原型堆核電廠,主要目的是為了通過試驗示范形式來驗證其核電在 工程實施上的可行性;第二代核電站:上世紀 70 年代,因石油漲價引發的 能源危機促進了核電發展,目前世界上商業運行的 400 多臺機組大部分在 這段時期建成,稱為第二代核電機組。
第二代核電廠主要是實現商業化、 標準化、系列化、批量化,以;提高經濟性,第二代核電站是目前世界正 在運行的 439 座核電站 (2007 年 9 月統計數) 主力機組, 總裝機容量為 3.72 億千瓦。還共有 34 臺在建核電機組,總裝機容量為 0.278 億千瓦。在三里 島核電站和切爾諾貝利核電站發生事故之后,各國對正在運行的核電站進 行了不同程度的改進,在安全性和經濟性都有了不同程度的提高。
不過如 今,從事核電的專家們對第二代核電站進行了反思,當時認為發生堆芯熔 化和放射性物質大量往環境釋放這類嚴重事故的可能性很小,不必把預防 和緩解嚴重事故的設施作為設計上必須的要求,因此,第二代核電站應對 嚴重事故的措施比較薄弱;第三代核電站的安全性和經濟性都將明顯優于第二 代核電站。由于安全是核電發展的前提,世界各國除了對正在運行的第二代機組 進行延壽與補充性建一些二代加的機組外, 接下來新一批的核電建設重點是采用 更安全、更經濟的第三代核電機組。我國國家引進的美國非能動 AP1000 核 電站以及廣東核電集團公司引進的法國 EPR 核電站都屬于第三代核電站;
第四代核能系統:第四代核能系統概念(有別于核電技術或反應堆) ,先 由美國能源部的核能、科學與技術辦公室提出,始見于 1999 年 6 月美國核 學會夏季年會,同年 11 月的該學會冬季年會上,發展第四代核能系統的設 想得到進一步明確; 2000 年 1 月,美國能源部發起并約請阿根廷、巴西、 加拿大、法國、日本、韓國、南非和英國等 9 個國家的政府代表開會,討 論開發核能技術的合作問題,取得了廣泛共識,并發表了"九 國聯合聲明"。隨后,由美國、法國、日本、英國等核電發達國家組建了"第四代核能系統論壇",擬于 2-3 年內定出相關目標和計劃;這項 計劃總的目標是在 2030 年左右, 向市場推出能夠解決核能經濟性、 安全性、 廢物處理和防止核擴散問題的第四代核能系統。第四代核能系統將滿足安 全、經濟、可持續發展、少的廢物生成、燃料增殖的風險低、防止核擴 散等基本要求。
如今,各國都已經將目光放在了第三代核電站的研發上。第三代核電站 的安全性和經濟性都將明顯優于第二代核電站。由于安全是核電發展的前 提,世界各國除了對正在運行的第二代機組進行延壽與補充性建一些二代 加的機組外,接下來新一批的核電建設重點是采用更安全、更經濟的 第三代核電機組。我國國家引進的美國非能動 AP1000 核電站以及廣東核電 集團公司引進的法國 EPR 核電站都屬于第三代核電站。
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對于第三代核電站類型有各種不同看法。美國核電用戶要求文件和歐 洲核電用戶要求文件提出了下一代核電站的安全和設計技術要求,它包括 了改革型的能動(安全系統)核電站和型的非能動(安全系統)核電 站,并完成了全部工程論證和試驗工作以及核電站的初步設計,它們將成 為下一代(第三代)核電站的主力堆型。第三代核電站的安全性和經濟性 都將明顯優于第二代核電站。由于安全是核電發展的前提,世界各國除了 對正在運行的第二代機組進行延壽與補充性建一些二代加的機組外,接下 來新一批的核電建設重點是采用更安全、更經濟的第三代核電機組。 我國國家引進的美國非能動 AP1000 核電站以及廣東核電集團公司引進的法 國 EPR 核電站都屬于第三代核電站。
在中國,迄今為止,中國的核電站都是建在沿海。全世界 430 個 核電站中, 70%以上在內陸。 前蘇聯的壓水堆型核電站是 100%, 美國是 75.7%。 而 AP1000 本來就是為建在內陸而設計的。前幾年,由于罕見的低溫雨雪冰 凍災害,導致電纜被壓跨、鐵路運輸被迫中斷、火電廠缺乏燃料被迫停工。 加之,隨著我國中西部地區的經濟發展和社會進步,能源供應能力和日益 增長的需求之間的矛盾不斷加劇,以及我國節能減排和保護環境面臨的巨 大壓力,使中國也決定在內陸建設核電站,因此咸寧通山核電站便孕育而 生。
通過總結經驗教訓,美國、歐洲和原子能機構都出臺了新規定, 把預防和緩解嚴重事故作為設計上的必須要求,滿足以上要求的核電站稱 為第三代核電站。我國創新的第三代核電項目正在浙江三門和山東海 陽進行建設。和正在運行發電的第二代核電機組相比,預防和緩解堆芯熔化成為設計上的必須要求,而這一點也正是作為第二代核電站的福島核電 站近期事故中暴露出來的弱點。福島核電站在發生地震后不能及時給機組進行降溫導致了機組的幾次爆炸,兩成了核泄漏的慘劇。據悉,我國第三代核電站將裝備有蓄水池,這樣的"大水箱"在緊急情況下能釋放出大量 的水,從而達到降溫等應急需求。
目前,世界上技術比較成熟、可以據以建造第三代核電機組的設計,主要有美國的 AP1000(壓水堆)和 ABWR(沸水堆),以及歐洲的 EPR(壓水堆) 等型號,它們發生嚴重事故的概率均比第二代核電機組小100 倍以上。美 國、法國等國家已公開宣布,今后不再建造第二代核電機組,只建設第三 代核電機組。而我國有 13 臺第二代核電機組正在運行發電,未來重點也會 放在建設第三代核電機組上,并開發出具有我國知識產權的中國品牌 的第三代核電機組。 雖然核電現在還不是主要的能源,但是隨著時間推移,科技的發展, 核能也會取代火電等成為主要發電的技術,而第三代核電技術也會更加完 善。不論如何,核電技術的發展不會停止,第三代核電技術也不是永久的。