世界核能發(fā)展概述

    2008年，聯(lián)合國曾在一次氣候變化會議上，按合理利用、成熟性和經(jīng)濟競爭力，將替代碳基燃料的各種替代能源分為四個檔次，核能排在第一檔次的第一位。但世界核能發(fā)展的實際進展不大。

    目前，各國的核電現(xiàn)狀大不相同，16個國家的核發(fā)電量在全國總發(fā)電量中的份額接近或超過25%，核發(fā)電量所占份額最高者為法國和立陶宛，超過70%。而我國僅為2.2%，在30個具有核電能力的國家中僅高于印度和巴基斯坦。

    國際原子能機構(gòu)2009年提出兩種世界核電裝機容量的預測：一種是低增長預測，即包括政府和電力公司宣布新建工程、延長壽期和退役的可靠計劃。預計2030年達到511吉瓦，占全部電力裝機的7.1%。高增長預測增加了各國政府和電力公司在長期規(guī)劃中擬建的核電機組。預計2030年核電裝機容量達到807吉瓦，占全部電力裝機的9.0%。但是，國際原子能機構(gòu)也提出，對于今后幾十年，即使按照高增長預測，核電仍將主要是發(fā)達國家和發(fā)展中大國的一種技術(shù)。

    中國能源發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

    以2009年4月拉西瓦水電站6號機組投產(chǎn)為標志，我國的電力裝機已達到800吉瓦，電力供需暫時平衡，但是我國能源發(fā)展還面臨挑戰(zhàn)。

    一方面，是能源需求與人均能源資源不足的矛盾。我國的煤可采儲量占世界可采儲量的12%，但人均儲量僅為世界人均儲量的1/2，美國的1/10。石油和天然氣人均儲量更少。此外，我國能源和資源的地理分布極不均衡，全國鐵路運量的1/2和水運1/3都用于運煤，仍無法滿足對能源的需求。另一方面，我國能源結(jié)構(gòu)不合理。目前，我國的電力供應中，煤電占75.87%，水電占21.64%，核電裝機容量僅占1.13%。大量燃煤造成嚴重的環(huán)境污染，產(chǎn)生嚴重的溫室氣體。而核電不排放二氧化硫，核電鏈排放溫室氣體的歸一化排放量僅等于煤電鏈的1%。

    世界發(fā)展核電的技術(shù)路線

    自主開發(fā)型。美國、前蘇聯(lián)是在軍用堆的基礎上開發(fā)試驗堆和原型堆，技術(shù)定型后形成商業(yè)堆的制造能力。英國和加拿大則分別開發(fā)了石墨氣冷堆和重水堆技術(shù)，并建成了商業(yè)堆。

    引進消化技術(shù)型。法國、日本、德國、西班牙、韓國等把購買設備與引進技術(shù)結(jié)合起來，在引進技術(shù)的基礎上，進行消化吸收和改進創(chuàng)新。

    設備進口自主型。通過設備進口，購買商業(yè)堆，實現(xiàn)建造和安全運行自主化，如芬蘭和匈牙利等國以及我國臺灣省。

    從秦山一期核電廠到今天的AP1000基礎上自主開發(fā)的CAP1400，我國屬于“自主開發(fā)”加“引進消化技術(shù)創(chuàng)新”型的路線。

    我國核能技術(shù)中長期戰(zhàn)略構(gòu)想

    1.三代核電技術(shù)

    經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國核電工業(yè)基礎已初步形成，加快核電發(fā)展的時機已成熟，條件已具備。但真正要做到核電的可持續(xù)發(fā)展，除安全有保障、不對環(huán)境產(chǎn)生影響外，還必須立足自主，即設計、建造、運行自主化，設備本土化，在經(jīng)濟上能與其他能源進行競爭；具備批量化、標準化建設的能力。

    2008年2月15日，國務院第209次常務會議正式批準“大型先進壓水堆重大專項總體實施方案”。通過實施重大專項，在引進、消化和吸收世界最先進的第三代核電技術(shù)（AP1000）基礎上再創(chuàng)新，設計并建成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的大型先進壓水堆核電站示范工程，并在此基礎上加強基礎研發(fā)，提升型號開發(fā)的綜合實力，逐步走向世界核電前沿，這是我國核電可持續(xù)發(fā)展的需要，也是我國建設創(chuàng)新型國家的需要。

    通過三門和海陽兩個依托項目消化吸收的實施，我們要達到全面掌握以非能動技術(shù)為標志的第三代核電技術(shù)的目的，加快我國核電技術(shù)水平與安全要求的提升。目前，這兩個依托項目進展順利，后續(xù)自主化的AP1000項目已完成初步設計，并將逐步成為CAP1400；同時，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的CAP1400的技術(shù)研發(fā)工作，也正在有條不紊地進行，并初步定于2013年在山東石島灣開始示范工程的建設。在未來相當長一段時間內(nèi)， AP1000、CAP1000、CAP1400及其后續(xù)的CAP1700作為大型先進壓水堆，將是我國的主要機型。

    2.四代核電技術(shù)

    2001年7月，美、英、日、法等10國簽署協(xié)議，成立“第四代核能系統(tǒng)國際論壇”，決定聯(lián)合開發(fā)新一代核能系統(tǒng)，以滿足今后更長時期的能源需求。第四代核能系統(tǒng)的指標先進，特別是循環(huán)效率、經(jīng)濟性、廢物量最小化和防核擴散能力大大提高，預計在2050年前后可達到工業(yè)應用水平。

    在眾多第四代核電技術(shù)概念當中，超臨界水冷堆是唯一的水冷反應堆，有希望成為大型先進壓水堆的接替堆型。我國現(xiàn)有核電設計技術(shù)和工程經(jīng)驗主要集中于水冷堆，核電工業(yè)界的制造體系、生產(chǎn)能力、以往業(yè)績，也主要集中于水冷堆。因此，開發(fā)這一堆型在我國具有堅實的技術(shù)基礎。

    第四代的另一種堆型——超高溫氣冷堆在我國也有良好基礎，我國高溫氣冷實驗電站已建成運行；20兆瓦的模塊式高溫氣冷堆示范電站建設已列入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃。

    第四代堆型中的快堆電站能大大提高鈾資源利用率、嬗變長壽命高放廢物，大大減少需處置的核廢料量。如在已有基礎上加強投入，我國的快堆電站有希望在2035年左右進入商業(yè)應用。

    目前，微軟創(chuàng)始人比爾—蓋茨投資的美國泰拉能源公司推出的行波堆是集增殖、焚燒快堆和燃料循環(huán)于一體的先進核能系統(tǒng)。從概念設計上，行波堆略高于第四代反應堆，屬于四代改進型，但是目前還有很多難題需要克服。

    核能發(fā)展的終極目標是聚變堆。聚變堆距離商業(yè)應用更遠，將最終解決核能的永久利用，且無須處置核廢物。中國參加的多國合作建設的ITER（國際熱核試驗堆）表明人類掌握聚變能技術(shù)的歷史將進入新的一頁。

（作者系國核上海核工程研究設計院院長）