核能——高科技产业的前景（上），本文主要内容关键词为：核能论文,高科技产业论文,前景论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
能源是人类社会发展的物质基础。人类利用能源经历或正在经历着三次大的转变，18世纪60年代从英国开始的产业革命，促使世界能源结构发生第一次大转变，即从薪柴转向煤炭。在整个19世纪，煤炭成为资本主义工业化的动力基础。从20世纪20年代开始，世界能源结构发生第二次大转变，即从煤炭转向石油和天然气，60年代初，石油和天然气在世界能源结构中的比重，渐渐超过煤炭而占第1位，达到50%以上。 70年代以来，世界能源结构开始经历第三次大转变，即从石油、天然气为主的能源系统，开始转向以可再生能源为基础的持续发展的能源系统（见表一）。之所以发生这种转变，一是因为石油、天然气、煤炭等化石能源，不可再生，终有用尽耗竭的时候。另一方面，目前以化石燃料为主体的能源系统，造成了严重的全球环境问题。未来以可再生能源为基础的持续发展的能源系统主要包括太阳能、地热能、水能、风能、海洋能、氢能、生物质能以及核能等。由于地域、气候因素和科技发展的影响，使得风能、水能以致太阳能等可再生能源的利用尚受到限制，核能则将在满足未来世界长期能源需求方面起重要作用。
表一 近40年间世界能源消费结构
年份 消费比重(%)
煤炭石油 天然气 核能和水力
1950 61.226.9
10.1
1.8
1955 54.531.2
12.3
1.9
1960 49.933.0
14.9
2.1
1965 41.638.3
17.7
2.3
1970 34.942.9
19.8
2.4
1975 31.844.4
20.7
3.0
1980 30.644.1
21.8
3.5
1985 33.339.5
22.6
4.7
1995 32.438.7
23.9
5.0
注：1994年，世界能源消耗中，核电折合上升到7.2%。
核能可分为两类，一类称裂变能，另一类叫聚变能。当今为人类活动提供能源的核能，是指裂变能，它是由重元素铀或钚等的原子核分裂时，释放出来的能量。核裂变能与常规化石燃料的化学能比较，具有高度密集的特点，1公斤铀裂变时释放出来的能量相当于2700 吨标准煤燃烧时释放出来的能量。聚变能是轻元素氚、氚聚合时释放的能量，其密集性更高。另外，核能对保护环境极为有利，以温室气体CO[,2]为例，每生产百万千瓦时电力所产生的CO[,2]，煤电为964吨，油电为820吨，气电为484吨，而核电只有7.8吨，因此核能又是一种清洁的能源。无论从保证能源的长期供应，还是从减轻运输压力和保护环境，核能都是一种理想的能源，得到各国政治家和能源界专家的高度重视。
一、核电发展历史及现状
能源是科学技术进步的前提，而新技术的应用则是加速能源开发的关键。随着科学技术的发展，人们从发现重元素的核裂变，到实现可控的核能应用，并形成商业化规模，这过程是比较短的。
在利用核能发电的领域内， 起步最早的是美国和前苏联。 美国于1951年在一座100千瓦的快中子试验堆上首次获得源自核裂变的电能，前苏联于1954年建成第一座5000千瓦的试验核电站。在取得试验装置进展后，这两个国家迅即开展了设计建造原型核电站，通过原型核电站的建设和运行实践的全面验证，显示出所选择核电站的反应堆可适应电力生产的要求，并在技术和经济上均具有可推广前景。到60年代中期前后，美国和前苏联相继建成各自的第一代商用核电站。其后，这两个国家均以核电站大型化，作为改善核电站经济性的主要方向，经历了核电站反应堆功率由小型到中型、大型的过程。循此方向均取得很大成就，核电已成为美国和前苏联电力中重要组成部分。
英国、法国和加拿大，紧跟美国和前苏联，在50年代中期前后相继起步，开发适合本国特点的反应堆技术。英、法两国早期核电规划，均基于军民两用的天然铀气冷堆，英国坚持“这一技术”路线，经历了一段困难时期，经多年犹豫后于70年代末才作出接受美国压水堆工艺的决定。法国在这一点上，觉醒较早，从1971年开始，放弃了经济性较差的气冷堆，从美国西屋公司引进压水堆技术，开始标准化、系列化建设核电站，从而取得了举世瞩目的成绩。加拿大立足于本国开发了独具特色的重水堆核电站，并跻身于国际核电市场。
德国、瑞典、日本、韩国等，均先后接受国外核电技术，逐步走向具有本国特点发展核电的道路，日本和韩国其核电的发展实现了稳步前进，核电站的建设迄今仍处于活跃状态。
自1954年前苏联第一座试验性核电站面世，至今仅40多年的历史，核电站已遍布于32 个国家和地区（见表二）， 正在运行的核电机组有436台，总装机容量达3.49亿千瓦，年发电量占全球总电力生产的17 %。核发电量超过30%的国家有立陶宛、法国、比利时、瑞典、瑞士、乌克兰、韩国、西班牙、日本等，核能对这些国家的经济发展起到了重要支柱作用。
表二截止1996年12月世界部分国家及地区核电现状
国家或地区
核电所占
正在运行的 正在建造的
比例%
机组数MWe机组数MWe
阿根廷 122 935 1
692
亚美尼亚01 376 0
0
比利时 567 5631 0
0
巴西
1 1 626 1
1245
保加利亚
466 3538 0
0
加拿大 17
2114668 0
0
中国 1.23 2088 2 1200
捷克
204 1632 2 1784
埃及
—0 00 0
芬兰
304 2310 0 0
法国
76
5759978 3 4335
德国
29
2022181 0 0
匈牙利 424 1729 0 0
印度2
10 1695 4 808
印度尼西亚 —0
0
0 0
伊朗
—0
0
0 0
日本
33
5342371 1 1315
哈萨克斯坦0.11 135 0 0
朝鲜
—00 0 0
韩国
36
11 9120 5 3850
立陶宛 862 2760 0 0
墨西哥 62 1308 0 0
荷兰52 508 0 0
巴基斯坦11 125 1
300
罗马尼亚
—1 620 1
620
俄罗斯[*] 12 25*19799 3 2825
斯洛伐克
444 1632 4 1552
斯洛汶尼亚 391 632 0 0
南非62 1844 0 0
西班牙 349 7125 0 0
瑞典
47
1210039 0 0
瑞士
405 3049 0 0
台湾省 296 4884 0 0
土耳其 —00 0 0
乌克兰 38
1513045 2 1900
英国
25
3512788 0 0
美国
22 109
100339 0 0
世界
17 436
349510 30 22446
国家或地区 定货的或计划中的 共计
机组数MWe 机组数MWe
阿根廷 0 0 3 1627
亚美尼亚0 0 1 376
比利时 0 0 7 5631
巴西0 0 2 1871
保加利亚0 0 6 3538
加拿大 0 0 2114668
中国8
6806 1310094
捷克0 0 6 3416
埃及1600 1 600
芬兰0 0 4 2310
法国0 0 6064333
德国0 0 2022181
匈牙利 0 0 4 1729
印度
12
4408 26 6911
印度尼西亚 1600 1 600
伊朗6
3320 6 3320
日本
22 25566 7668252
哈萨克斯坦 0 0 1 135
朝鲜2
2000 2 2000
韩国
12 13100 2826070
立陶宛 0 0 2 2760
墨西哥 0 0 2 1308
荷兰0 0 2 508
巴基斯坦0 0 2 425
罗马尼亚3
1860 5 3100
俄罗斯[*] 12
9200 4031824
斯洛伐克0 0 8 3184
斯洛汶尼亚 0 0 1 632
南非0 0 2 1844
西班牙 0 0 9 7125
瑞典0 0 1210039
瑞士0 0 5 3049
台湾省 2
2700 8 7584
土耳其 1
1000 1 1000
乌克兰 0 0 1714945
英国0 0 3512788
美国0 0109
100339
世界
82 71160548
443116
* 俄罗斯4个小于11MWe堆不包括在内。
二、我国核电从起步到小批量建设阶段
我国核工业创建于50年代中期，当时为了增强国防综合实力，着手核武器和核潜艇动力装置研制。随着“两弹一艇”研制成功，我国已形成从铀矿地质勘探、采矿、水冶、铀同位素分离、反应堆、堆后乏燃料处理，直至核废物处理与处置等一套完整的核工业和核科研体系，为发展核电奠定了基础。早在70年代初，我国老一辈领导人就提出了发展核电的设想，由于种种原因，我国核电建设正式起步是在80年代中期。
（一）我国核电的成功起步
80年代初期，我国核工业与发展核电有关的各界领导和专家，对世界核电发展历程进行了充分调研和认真分析后，一致认为国际上核电站中的三种堆型，即压水堆、沸水堆和重水堆，都是在技术上比较成熟、经济上具有竞争力的堆型，基于我国工业和科研基础，选择了世界核电机组中占绝对优势的压水堆，作为我国发展核电的主力机型。浙江秦山和广东大亚湾核电站是我国核电起步阶段建设的两座压水堆核电站，秦山核电站电功率为30万千瓦，是我国自主设计、自主建造的，设备国产化率达到70%。大亚湾为两台90万千瓦机组，是利用外资、引进国外成套设备建设的，秦山核电站于1991年12月15日首次并网发电，结束了中国大陆无核电的历史。随之大亚湾核电站两台机组相继建成投产。两座核电站并于1994年正式投入商业运行。几年来，总的运行情况都是比较好的，年运行负荷因子提前达到设计值，放射性物质排放远低于国家规定限值。1994年国家环保局对秦山核电站周围环境监测结果，举行新闻发布会宣布：①无人身或环境损坏事件。②通过废水排入环境的放射性总量不到国家规定限值的千分之一。③排放的惰性气体总量相当于国家规定限制的十万分之一。1996年，两座核电站仍保持了较好的运行记录，负荷因子秦山为81.9%，大亚湾为72.6%。工作人员受照集体剂量，秦山为0.79人／希沃特，大亚湾为0.52人／希沃特，低于世界压水堆核电站的平均值1.51人／希沃特。与许多国家核电起步阶段时的状况相比，这些指标是相当好的。日本在核电起步时建设的一批核电站，运行初期年负荷因子在40～50%徘徊，后来经过改进，才逐步提高到较好的水平。而我国首次建设的两座核电站，一直保持较高的负荷因子，到1997年底，累积发电达583.3亿千瓦时，超过1964年全国的总发电量（560亿千瓦时），对所在地区的经济发展起到了重要作用。由于保持了较好的运行记录，秦山和大亚湾核电站都取得了较好的经济效益，在与沿海地区进口煤电机组的上网电价可相竞争的情况下，两座核电站均具有还本付息的能力。我国核电的起步是成功的。
（二）小批量核电建设进展顺利
通过两座核电站的建设和运行，我们学习了技术，锻炼了队伍，培养了人才，积累了经验，为后续核电站建设打下了坚实的基础。两座核电站的安全可靠运行，增强了我国发展核电的信心，激发了核电市场的活力，许多省市表示了建设核电站的意向。
“九五”期间，国家确定新开工4个项目，8台机组，总装机容量为660万千瓦，秦山二期（两台60万千瓦）、 广东二核（两台百万级机组）已分别于1996年6月和1997年5月正式全面开工建设。秦山三期是从加拿大引进的两台70万重水堆机组，预计明年年中浇灌第一罐混凝土。江苏连云港核电站，是由俄罗斯提供贷款和技术的两台百万级机组，现正在抓紧前期工作，计划1999年开工建设。这四个项目，预计2005年前相继建成投产。届时，我国将有近900万千瓦的核电装机容量， 核发电量在全国电力生产中的比例，将由现在的1.2%增加到3%左右。尽管核电仍是一个较小份额的补充，但完成好这一小批量核电站的建设，对我国下世纪较快发展核电的意义是十分重大的。（待续）