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从一代到四代——核电技术大盘点

2020-06-10 10:47  来源:国防之光    核电  核电技术

核电常有一代、二代、三代、四代之说,那么什么才是一代、二代、三代、四代呢?今天就跟小编一起来看看吧!


核电常有一代、二代、三代、四代之说,那么什么才是一代、二代、三代、四代呢?今天就跟小编一起来看看吧!

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一代:核电站的开发与建设开始于上世纪50年代。1954年,前苏联建成电功率为五千千瓦的实验性核电站;1957年,美国建成电功率为九万千瓦的希平港原型核电站。这些成就证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把上述实验性和原型核电机组称为第一代核电机组。

(希平港原子能发电站,是世界上第一座商用核电站。于1957年实并网发电,开启了人类和平利用核能的年代。)

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二代:上世纪60年代后期,在试验性和原型核电机组基础上,陆续建成电功率在30万千瓦以上的压水堆、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:可与火电、水电相竞争。

而到了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四百多座核电机组绝大部分是在这段时期建成的。

以美国西屋公司为代表的Model系列、System80(1050MWe,2环路压水堆)以及一大批沸水堆(BWR)均可划入第二代核电站范畴。法国的CPY,P4,P4′也属于Model系列标准核电站。日本、韩国也建造了一批Model412、BWR、System80等标准核电站。

如上所说,第二代核电站是世界正在运行的核电站主力机组,但在三里岛核电站和切尔诺贝利核电站、福岛发生事故之后,各国对正在运行的核电站进行了不同程度的改进,在安全性和经济性都有了不同程度的提高。

以国内来说,大多也属于第二代核电,如我们熟知的秦山、田湾机组,不过在福岛事故之后,相应地得到了改进。

(秦山核电三期工程是国家“九五”重点工程,是中国和加拿大两国政府迄今为止合作建设的最大项目,也是我国首座商用重水堆核电站工程。)

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三代:三代核电技术,则是上世纪90年代,为解决三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响,世界核电界集中力量对严重事故的预防和后果缓解进行了研究和攻关,美国和欧洲先后出台“先进轻水堆用户要求”文件和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”,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。

国际上通常把满足这两份文件之一的核电机组称为第三代核电机组。

对第三代核电机组,要求能在2010年前进行商用建造。在国际上,目前已比较成熟的第三代核电压水堆有AP-1000、ERP和System80+三个型号,System80+虽已经美国NRC批准,但美国已放弃不用。

但第三代核电技术问世以后,受到全球核电用户的普遍关注,包括中国在内的一些核电业主已经选用或准备选用更安全、更经济的第三代核电技术进行新的核电机组建设。

田湾核电站是中国和俄罗斯技术合作项目,地点在江苏省连云港市田湾镇。田湾核电站于1999年10月20日正式开工建设,一期工程建设2台单机容量106万千瓦的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组,设计寿命40年,年发电量达140亿千瓦时。田湾核电站是中俄两国在加深政治互信、发展经济贸易、加强两国战略协作伙伴关系方针推动下,在核能领域开展的高科技合作,是两国间迄今最大的技术经济合作项目,也是我国“九五”计划开工的重点核电建设工程之一。

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四代:2000年1月,在美国能源部的倡议下,美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿大、巴西、韩国和阿根廷等十个有意发展核能利用的国家,联合组成“第四代国际核能论坛”(GIF),并于2001年7月签署了合约,约定共同合作研究开发第四代核能系统(GenⅣ)。

第四代核能利用系统,常指快中子反应堆技术,不使用铀燃料,而改用钚-239作燃料,换言之,就是在堆心燃料钚-239的外围再生区里放置铀-238,钚-239产生裂变反应时放出来的快中子,被装在外围再生区的铀-238吸收,铀-238就会很快变成钚-239。

这样不仅提高了能量的产生,而且还充分利用了铀-238这一核废料,核废料导致的环境污染问题将能得到解决。从而使第四代核电的安全性和经济性都更加优越,废物量极少,无需厂外应急,并具有防核扩散能力的核能利用系统,它的商用化估计要到2030年左右方能实现。

如我国在2012年12月9日重新开工建设的自主研发世界首座具有第四代核电特征的高温气冷堆核电站在位于中国东部沿海山东省荣成市的华能石岛湾核电厂就属于第四代核电技术,最近炒的火热的行波堆也属于第四代核电技术。

(石岛湾核电站,即华能石岛湾高温气冷堆核电站。该核电站是全球首座将四代核电技术成功商业化的示范项目,也是中国“十二五”获批的第一个核电项目。它位于山东省威海市荣成石岛湾 。)

总的来说,第一代核电站为原型堆,其目的在于验证核电设计技术和商业开发前景;第二代核电站为技术成熟的商业堆,目前在运的核电站绝大部分属于第二代核电站。

第三代核电站为符合URD或EUR要求的核电站,其安全性和经济性均较第二代有所提高,属于未来发展的主要方向之一;第四代核电站强化了防止核扩散等方面的要求,目前处在原型堆技术研发阶段。




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