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实施快堆三步走战略掌握第四代核电技术

发布时间:2019-12-04 16:52:15

实施快堆“三步走”战略 掌握第四代核电技术

长期以来,公众对于我国核电的发展高度关注。特别是近些年来,随着核电技术的发展,各种新概念、新名词层出不穷。其中,三代核电、四代核电等概念颇具代表性。四代核电的概念来自何处?四代核电有什么优势?本报带着这些问题走访了中国原子能科学研究院研究员张东辉,请他为大家一一解答。

(以下简称记):四代核电的概念是怎么来的,其主要特征都是什么?

张东辉(以下简称张):到今天为止,核电站的发展已经历了半个多世纪。国际上把上世纪50年代建设的实验性核电厂和原型核电机组称为第一代核电机组,比如美国的希平港核电站、前苏联的第一核电站等。上世纪60年代后期,在试验性和原型核电机组建成的基础上,陆续建成电功率在300MW以上的压水堆、沸水堆、重水堆等核电机组,它们在进一步证明核能发电技术可行性的同时,使核电的经济性也得以证明,表明核电可以与火电、水电相竞争

。上世纪70年代,因石油涨价引发的能源危机促进了核电的发展,目前世界上商业运行的400多台核电机组绝大部分是这段时期建成的,它们被称为第二代核电机组,其中压水堆和沸水堆占了大部分。

第三代核电的概念则起源于上世纪90年代,当时美国电力研究院出台了先进轻水堆用户要求文件(即URD),用一系列定量指标来规范核电厂的安全性和经济性。随后,欧洲出台的欧洲用户对轻水堆核电厂的要求(即EUR),也表达了与URD相同或近似的看法。国际原子能机构也对其推荐的核安全法规(NUSS系列)进行了修订补充,进一步明确了防范与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。国际上通常把满足URD文件或EUR文件的核电机组称为第三代核电机组。第三代是在第二代技术的基础上进行改进的,包括ABWR、SYSTEM80+、AP600、AP1000、EPR等设计。

为了从核能更长远的可持续发展着想

,以美国为首的一些工业发达国家联合起来组成第四代国际核能论坛(即GIF)

,进行第四代核能系统的研究和开发。第四代先进核能系统概念2000年首先由美国提出,2001年得到众多核能国家的认可。与第二、三代核电技术相比,第四代先进核能系统除了核反应堆外,还包括核燃料循环等相关环节。对于作为核心装置的反应堆,提出了六种候选堆型,即钠冷快堆、气冷快堆、铅冷快堆、超高温气冷堆、超临界水堆和熔盐堆。这六种堆型各有优势,其技术基础也大不相同。其中,钠冷快堆的技术基础已比较坚实。世界上曾建成18座钠冷快堆,涵盖了实验快堆、原型快堆和经济验证性快堆,已积累了三百多堆年的运行经验,工程技术已近成熟。

以上就是四代核电的意义和来历。

记:第四代核电有什么优势?

张: 对于第四代核能系统,GIF提出了四个方面的要求:可持续性

,安全性和可靠性,经济性,以及核不扩散。其中,可持续性要求要大幅度提高资源利用率和放射性废物最小化;安全性和可靠性要求非常低的堆芯熔化概率和无需厂外应急;经济性要求在寿期内与其它类型能源可比,并财务风险可控;核不扩散要求系统要具有防扩散和反恐能力。

以快堆为核心装置的第四代核能系统可以全面符合以上的各项要求,具有三大特点:(1)快堆结合先进燃料循环系统 ,可大幅提高铀资源利用率,这使得核电可以作为主力能源大规模持续发展;(2)嬗变乏燃料中的长寿命放射性废物,实现核废物最小化,让核能的发展与环境充分友好;(3)固有安全性高,可以实现完全的非能动余热导出,多道相互独立的包容屏障可以保证即使在堆芯熔化的严重事故情况下也可以将放射性物质包容在厂内。

记:作为第四代核能系统的主要堆型,快堆在我国该如何发展?

张:我国核能发展的总体战略是压水堆快堆聚变堆。形成核燃料闭式循环体系,可以充分利用铀资源

,并实现核废物的最小化,从而保证核裂变能的可持续发展

。快堆及其燃料循环系统的发展对我国核资源的清洁高效利用和减少温室气体排放,对我国国民经济建设等都具有十分重要的意义。掌握块堆工程技术是我国掌握第四代核能技术的关键环节。

在国家科技部和国防科工局的长期支持下,我国第一座快堆、863计划重点项目中国实验快堆于2010年7月达到首次临界

,2011年7月首次成功并发电,标志着我国在四代核能系统技术研发上的一个重大突破。在开发先进燃料系统的同时按照实验堆、示范堆、商业堆三步走的战略,逐步掌握块堆工程技术。下一步将集中精力开展示范快堆研发建设,可望用10年左右的时间建成示范快堆,为最终建成完全符合第四代核能系统要求的快堆核电系统奠定基础。

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