四代核电技术都有哪些特点?

2022-10-20 09:58  来源:北京科技报    三代核电  四代核电  高温气冷堆  石岛湾核电站  福清核电站  华龙一号

随着“双碳”目标的提出,核电作为一种清洁能源,其战略意义不言而喻,核电行业迎来了全新的发展机遇。根据《“十四五”规划和2035远景目标纲要》,至2025年,我国核电运行装机容量将达到7000万千瓦。下面,我们就一起了解下不断发展的核电技术。


随着“双碳”目标的提出,核电作为一种清洁能源,其战略意义不言而喻,核电行业迎来了全新的发展机遇。根据《“十四五”规划和2035远景目标纲要》,至2025年,我国核电运行装机容量将达到7000万千瓦。下面,我们就一起了解下不断发展的核电技术。

第一代

人类对核电站的开发与建设始于上世纪50年代。1954年,前苏联建成电功率为五千千瓦的奥布涅斯克实验性核电站;1956年,英国建成卡德豪尔石墨气冷堆原型核电站;1957年,美国建成电功率为九万千瓦的希平港压水堆原型核电站。在冷战和美苏争霸的大背景下,核电站技术得到快速发展,这些实验性核电站,证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把这些实验性和原型核电机组,称为第一代核电机组(技术)。


▲希平港核电站是世界上第一座“专一民用大型核电站”,位于美国宾夕法尼亚州希平港,
1958年开始服役,1982年停运(图片来源/wiki)

第二代

第二代核电站是指上世纪60年代末,在实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。它证明了核电站在商业运行上的可行性,具备与火电、水电竞争的实力。

上世纪70年代,石油涨价引发的能源危机,进一步促进了核电的发展,目前世界上商业运行的四百多座核电机组绝大部分是在七八十年代时期建成的,例如目前备受关注的扎波罗热核电站、韩国最大的古里核电站、加拿大的布鲁斯核电站等。


▲扎波罗热核电站是目前欧洲最大核电站(图片来源/Reuters)

第三代

第三代核电站的技术标准,大体上分为改进型核电站和非能动型核电站两类。改进型核电站配备有独立的交流电源与电网并网,可以保证停水后2小时内、断电后8小时内燃料堆不损坏。非能动型核电站的安全性要更高,它不需要额外为安全系统配备交流电源,且特定情况下在3天内不需要人为操作,可以自动处理一些潜在的安全事故。

我国已建成投运的“华龙一号”和在建的“国和一号”,都是具有自主知识产权的第三代核电技术(核电站)。


▲2021年1月30日,“华龙一号”全球首堆——福建福清核电5号机组正式投入商业运行。图为福清核电全景图(摄影/过东海)

第四代

第三代核电技术在安全性上得到了提升,在此基础之上,为了强化戒备核扩散的要求、进一步改善经济性,由此提出了第四代核电技术,目前仍处在开发和验证阶段。

第四代核电技术有六种设计概念,包括三种快中子堆和三种热中子堆。我国自主研发的第四代核电技术—高温气冷堆,设备国产化率高达93.4%,首个示范工程已经完成并网发电。这也是全球首座具有第四代核电技术主要特征的球床模块式高温气冷堆核电站。


▲石岛湾高温气冷堆核电站示范工程项目,是全球首座具有第四代核电技术主要特征的
球床模块式高温气冷堆核电站(图片来源/国家原子能机构)
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