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核電的發展過程是怎樣的?

1986 5438+00年6月,總部均設在巴黎的國際能源署(IEA)和經合組織下屬的核能局分別發布報告,指出整個西歐將繼續致力於發展新能源,尤其是核電站。如果我們停止開發石油以外的能源,我們可能會在20世紀90年代再次陷入能源危機。從現實的角度來看,前蘇聯核電站事故對歐洲的震動最大,但並不影響歐洲各國繼續建設核電站的計劃。比如聯邦德國的反對派要求在10年內取消核電站,但政府並沒有放棄繼續新建5座核電站的計劃。到1990,聯邦德國核電站的發電能力將達到2230萬千瓦。

法國也有反核組織,但在民意調查中,65%的人支持建設核電站,它將繼續建設17座新核電站。

前蘇聯規劃的核能發展速度特別快。根據蘇聯1986至2000年經濟和社會發展的基本政策;蘇聯由1990年生產14800 ~ 1880億千瓦時,其中3900億千瓦時來自核電站,約占20%。與1985相比,到1990,發展核能節約了7500萬-9000萬噸標準燃料;蘇聯解體後,俄羅斯科學家也提出了建造地下核電站的計劃。

從日本來看,1985年核電發電量僅為2452萬千瓦,占中國總發電量的16%;到20世紀80年代末,核電發電量達到6543.8+0.59億千瓦時,占全國總發電量的26%。其他能源發電比例為:石油占25%,天然氣占21%,水電占14%,煤炭占10%,地熱能占4%。核電領先,因此,日本電力工業開始進入以核電為主力的時代。6月1992的統計數據顯示:日本有42座核電站在運行,總裝機容量為3000萬千瓦。

日本核電的發展值得我們關註。

日本電力設備的結構戰前是“以水為主煤為主”,戰後從60年代初開始轉變為“以油為主水為主煤為主”。20世紀70年代,尤其是第壹次“石油危機”後,用於發電的能源多樣化。在這個過程中,石油和電力在整個發電量中的比重是成正比下降的,核電增長很快。

核電在日本異軍突起,主要是因為核燃料在發電方面有很多優勢。是迄今為止人類所能掌握的各種發電能源中最經濟、穩定、高效的能源。

自1966年日本建成第壹座核電站以來,該核電站從未發生過重大事故。

日本電力公司非常重視普及核電知識的宣傳。在核電站相對集中的地方,有由他們資助的核電展廳供市民免費參觀,裏面有反應堆模型和掛圖,展示了核電發電的全過程。看完之後,因為不了解核能發電而產生的焦慮就會消除。日本人民對核問題非常敏感,因為他們受到過原子彈的傷害。但認識到核電和核彈的區別,對資源匱乏的日本發展核電是有利的。所以壹般不反對建核電站。也就是壹些反對建設核電站的在野黨近年來態度有所轉變。

7月1986,18日,日本綜合能源研究會原子能部提出了21世紀日本核電前景預測報告。按此預測,2010年日本將有86座發電用核反應堆,2030年將達到110。2010年和2030年核電發電設備容量將分別達到3.5倍和5.5倍。大約25到30年後,日本使用的電力將是每兩度壹次的核電。

日本綜合能源調查協會是國際貿易和工業部長的咨詢機構。它的預測報告是在前蘇聯切爾諾貝利核電站事故後作出的。在做這份報告的過程中,國際油價大幅下跌。但這份報告證明,日本並沒有因為這兩個因素而動搖未來發展核電的基本方向。

根據日本通商產業省資源能源廳在1987年初公布的數字,1986年日本核電站開工率達到76.2%,創歷史新高。

根據資源和能源部的資料,在1986年,日本有32個各種類型的核反應堆在運行。平均開工率從1982開始連續五年超過70%。這在西方發達國家也是高水平。相對於1985的開工率,日本的開工率僅次於聯邦德國。

最後,我們來看看擁有最多核力量的美國。

美國擁有發展核能的悠久歷史。根據美國能源部1986的統計,美國有100座核電站在運行,居世界第壹。當時還有27個在建。他們長期以來積累了豐富的發展核電的經驗。美國核電站多年的建設和運行經驗證明,雖然不能絕對排除核電站事故的可能性,但百分比很小。如果在設備和管理方面嚴格遵循科學的規定,事故是可以避免的。

美國核專家認為,選擇優良的核反應堆類型是保證核電站安全運行的關鍵。到目前為止,危害人類安全的嚴重事故壹般是石墨反應堆,而壓水堆不容易發生嚴重事故。即使發生事故,由於采取了各種安全措施,放射性物質也不容易造成環境汙染和對人體的傷害。

由於經濟需要等原因,美國大部分核電站都建在人口密集的城市附近。但由於核電站的建設者嚴格遵守核管理委員會制定的安全標準和規定,從未發生過實際威脅附近城市居民安全的嚴重事故。美國核管理委員會要求核庫的建造者在申請建造時制定相應的安全措施。經核管會嚴格審批後,頒發建站許可證。在核電站建設和運行期間,核管理委員會應進行定期檢查,如果發現問題,有權對核電站提出各種要求,包括停止運行。

這些無疑為世界核電發展提供了寶貴經驗。

美國、前蘇聯、吉爾吉斯斯坦和歐洲大部分地區都是如此。雖然其他地方個別國家發生了壹些變化,但與全局無關。因此,國際原子能機構在2月公布了1987。數字表明,世界核能發展和發展的總趨勢並沒有受到切爾諾貝利事故的很大影響。1986年有21座核反應堆並網發電,新增核電2094萬千瓦。

當切爾諾貝利事故激起世界範圍的反核浪潮時,人們才能夠冷靜地對事件做出公正的評價。1987年初,21歐洲委員會議會召開核安全聽證會。他們比較了1986年4月26日切爾諾貝利反應堆爆炸和火災對人的健康造成的已知和估計的長期影響,以及普通電廠和其他輻射源對人的健康和環境造成的危險。專家們基本達成共識,盡管發生了核事故,但使用核燃料發電仍然比普通燃料安全得多。

前蘇聯國家原子能利用委員會副主席表示,如果再次使用煤和石油等有機燃料發電,對人的健康和環境的危險將大大增加。

維也納國際原子能機構核安全部門負責人也表示:“人們現在已經意識到‘燃燒煤和石油產生的物質’是我們環境的壹大威脅”。他舉了壹個例子。壹座發電量為654.38+0萬千瓦的普通電廠,在城市居民中分別可造成3-30人死亡和2000-20000人患病,而發電量相近的核電站在正常運行情況下最多可造成1人死亡和患病。

核能的安全性得到了國際認可。

核能的優勢非常鮮明,能量密度高,功率大,是其他能源無法企及的。這使得集中安全裝置和提高效率變得容易。人們往往忽略了低功率的設施是分散的,即使是微小的危險也是分散的,這導致了大量的事故往往未被發現。

在儲能方面,核能比太陽能、風能等其他新能源更容易儲存,後者有條件時往往可以使用,除非安裝儲存緩沖器,但目前這種裝置價格昂貴。核燃料的儲存不占太多空間,在核潛艇或者核潛艇裏也不占什麽空間,因為兩年才換壹次料。相反,燃燒重油或煤的設備需要巨大的儲罐或占用大量土地。

作為壹項新能源事業,核電在世界能源中占據了舉足輕重的地位,但它並不完美。就像其他任何先進技術壹樣,核電既能造福人類,也伴隨著壹定的潛在風險。從對核能的批評中,我們聽到了壹些對生態環境的影響和其他質疑。比如北部的第壹、第二核電廠,臺灣省南部的第三核電廠,對沿海漁業影響很大;南灣的珊瑚也因為被廢熱水浸泡而死亡。

其實核電站和火電廠都有余熱排出人,所以余熱對環境的影響並不是核電站獨有的,只是程度上有區別。核電站通過冷卻水排出的余熱比火電廠高35% ~ 50%左右。

世界上很多國家都在沿海修建了核電站,利用海水作為冷卻水,不僅可以為核電站提供無限的冷卻水,而且比河水更好地散熱,減少余熱對環境的影響。為了盡量減少余熱對自然水體的影響,人們也采取了很多措施,比如制定排放標準,限制排放造成的溫度升高;選擇合適的排放位置和方式;提高熱轉換效率;余熱利用等等。

日本核電站排出的水壹般比海水溫度高7 ~ 9℃。進入海區後擴散快,氣溫下降快。壹般1 ~ 2公裏外的水面溫度下降到1 ~ 2℃,不會給水資源帶來有害影響。據外電報道,大部分核電站附近的捕魚量沒有明顯變化,有些地方有所增加。

核電站投入正常運行時,進入廢氣、廢液、固體廢物中的放射性物質只是極小的壹部分。核電站配有完善的三廢處理系統,能有效處理放射性廢物。核電站周圍還有很多監測點,定期采集空氣、水樣、土壤樣本和動植物樣本進行分析,監督放射性物質對環境的汙染。放射性物質很難以有害的數量進入環境。

因此,不必擔心核電站帶來的環境汙染和生態平衡問題。利用核電廠循環水的排水灌溉農田;可以利用冷卻水的余熱加熱溫室,栽培瓜果魚。

最後,從不確定的經濟因素考慮。核電站的使用壽命是30 ~ 40年。退役後,其費用應計入核能發電成本。

現在,世界上第壹座美國核電站在運行30年後報廢了。目前世界上已經建成或在建的500多座反應堆遲早會走到這壹步。美國能源部估計,本世紀末美國將有16座反應堆到期,2005年將有53座反應堆到期,2010年將有70座反應堆報廢。現在看來,處理這些反應堆的費用比核電時代開始時預計的要高,報廢日期也比預計的要早。由於輻射,電站中的金屬管道配件比最初估計的更加脆弱。為此,專家們已經開始認真考慮核電站的報廢問題,並提出了以下處置方案:

(1)密封處理:從反應堆中取出核燃料,並監測輻射。這些措施在開始時非常簡單,但壹些專家認為,由於輻射將持續幾個世紀和長期持續的警惕和監測,累積成本可能很高,最後不得不拆除。

(2)掩埋處理:從反應堆中取出核燃料,用厚厚的水泥殼覆蓋,覆蓋整個電站區域。蘇聯切爾諾貝利核電站事故後就是這樣處理的。掩埋有很多類似於密封的優點,但在實際操作中,人會受到不同程度的放射性汙染。

(3)拆除:好處是沒有長期警戒和維護的沈重負擔,站區可以立即用於其他用途,包括建設新的核電站。但問題是可能對施工人員造成嚴重的輻射汙染,拆除成本高。

美國的Shipingport核電站成為拆除處理的第壹個試驗場。

因此,在未來的核能產業發展中,我們仍然應該首先認真建立核能產業發展的評估體系和嚴格的管理措施,使核能產業健康發展,避免壹些國家所犯的錯誤。

世界核電工業的快速發展主要得益於其強大的經濟競爭力、較少的環境汙染和豐富的燃料。權衡利弊時,從現代的角度來看,無論如何,還是利大於弊。

目前,對核燃料,即鈾資源的勘探仍然非常有限。但根據已發現的天然鈾礦石,如果用於核能發電,可以用上千年。

1986年的另壹項重要科技成果是,日本金屬礦業集團在瀨戶內海秀川縣成功建造了世界上第壹座用海水提取鈾的工廠。這座鈾提煉廠於4月下旬投產,年產鈾10噸。從海水中提取鈾的工業化,為人類開發海水中數十億噸的鈾儲量邁出了寶貴的第壹步。

如果將這壹儲量考慮在內,那麽浩瀚的海洋幾乎將成為取之不盡的核燃料寶庫。

1686對於核工業來說,是有慘痛教訓又有巨大成就的壹年。

自核電站問世以來,由於工程技術的不斷進步,核電站的運行性能不斷提高,運行的安全性和可靠性日益提高,事故率也有所下降。這使得核電站的時間利用率和負荷明顯提高,進壹步顯示了核電站的經濟效益及其在各種發電系統中的競爭力。

誠然,核電技術的先進性和可靠性是確保安全的重要因素,但嚴格的科學管理也是確保安全的重要因素,這是人們應該從切爾諾貝利核事故中吸取的嚴重教訓。

隨著安全設備的日益復雜,我們必須把希望寄托在壹系列復雜設備的安全運行上。那麽我們能建造壹個具有內在安全系數的核反應堆嗎?答案應該是肯定的。

瑞典研制成功的“絕對安全內過程”反應堆是壹種具有代表性的新型反應堆。它的設計思想是,即使壹次冷卻系統失效,堆芯仍然可以冷卻。本質安全可以確保反應堆在沒有復雜安全設備的情況下仍能安全運行。

核電站的完全安全問題並不是不可解決的。

不可否認,切爾諾貝利事故給核電發展帶來了壹些負面影響。但是,這並不能否定核電的優勢。回顧核電的發展歷史,特別是從世界能源發展的長遠來看,核電站的發展前景是光明的。隨著工程技術和管理水平的不斷提高,將給核電行業帶來新的活力。

讓我們以日本為例。這個國家並沒有停止發展核電,還開始制定21世紀核電長期戰略規劃,並以每年投產兩個核反應堆的速度新建核電站。原因是日本已經有了壹套安全防護對策。

在“不安全,不利用原子能”的前提下,日本的安全對策包括對原子能發電設備的多重保護設計、國家為發展原子能發電制定的嚴格的安全規則、原子能發電企業采取的綜合運行措施、提高運行人員素質、減少人為失誤、加強當地居民對核電站安全運行的監督和關註。

日本對核反應堆運行過程中產生和積累的所有放射性物質進行技術密封,避免有害氣體泄漏。即使在操作過程中發生事故,也可以在不影響周圍居民安全的情況下密封放射性物質。

他們實施多重保護,主要包括:

(1)防止異常情況發生的對策:要求核電發電系統在設計上必須有足夠的安全系數,選用的設備和材料必須保證質量,對施工質量有嚴格的要求和驗收。發電系統還配備了在部分機器出現異常時能夠自動確保安全的“安全系統”,以及在操作失誤的情況下能夠確保整個系統安全的“聯鎖裝置系統”。對投入運行後的核反應堆和渦輪機進行嚴格的定期檢查。

(2)防止異常事故擴大的對策:主要設計有能自動檢測、早期發現多種異常、使核反應堆緊急停車、自動排除余熱的系統。

(3)防止放射性物質泄漏的對策:提供壹套異常情況下使用的堆芯冷卻裝置,由高壓註射裝置、低壓註射裝置、堆芯噴霧器等系統組成。

日本政府不僅有關於核能發電安全對策的各種規章制度,而且從設計、建造到生產,都積極監督和幹預核電站的安全運行。在設計階段,國際貿易和工業部首先聽取各方面專家的意見,對設計的核反應堆的安全性進行充分論證,然後由國際貿易和工業部頒發制造許可證。在施工階段,在對工程設計、施工方法和內容進行認真審查後,國際貿易和工業部授予了施工許可權。核電站建成但未投入運行前,通商產業省會嚴格驗收。

此外,管理操作人員也是經過嚴格選拔和培訓的。新人入站後,首先要在有經驗的操作工的指導和監督下進行壹年的培訓,然後在操作培訓中心參加標準的培訓課程,才能擔任輔機操作工。輔機操作工工作五至六年後,可擔任主機操作工的關鍵技術崗位。只有具有六至七年主機操作員經驗並通過國家考試的人才有資格被選為運營總監。另外,主機操作員每三年需要在操作訓練中心接受壹次模擬訓練,輔機操作員每年需要接受三次模擬訓練。

為加強核安全研究,完善核安全對策,日本科學技術部決定在核安全委員會內設立核事故分析專門機構。

核事故分析專門機構的任務是研究如何從組織上保證核設施的安全,並經常重新評估安全措施的可靠性,以防止重大事故的發生。此外,這個專門機構還應制定緊急情況下的疏散計劃,並對造成事故的誤操作原因進行全面研究。

為了加強核安全管理和預防措施,日本的科學技術部門應該建立兩個咨詢系統,壹個是可能對日本造成汙染的外國核事故的預測系統;另壹種是核事故發生後能及時提供實際措施的應急技術建議系統。

預報系統以氣象數據為基礎,應能測出日本2000 ~ 3000公裏範圍內的核輻射劑量。應急技術建議系統應掌握我國所有核成套設備的管道線路圖等數據,並在特殊情況下根據這些數據及時提出防止事故擴大和減少放射性汙染的技術建議。

日本科學技術廳認為,雖然這些機構是咨詢性質的,但它們可以協助核安全委員會,為國家迅速制定有效的應急對策。

在前蘇聯切爾諾貝利核電站事故之後,日本更加意識到進壹步加強安全措施的重要性。他們進壹步豐富和完善了國家發展核電的各項規章制度,使核電技術標準更加完善。國家對核電廠實施有效的監督和管理,制定新的核反應堆投產和廢棄的規定和措施,制定與核燃料循環相應的技術標準。國家還設立了專門機構,將安全檢查制度化。強化核電企業管理職能,把確保安全作為企業管理的重中之重。

日本還啟動了“官民學”三位壹體的研究體系,積極推進新型核能發電技術和安全防護技術的研究,做到防患於未然。同時也考慮了緊急情況下的防護措施,比如開發特種機器人。

日本能做到的,其他國家也能做到。核技術最終會成為壹種可以讓人們完全放心的安全技術。

前蘇聯切爾諾貝利核事故正在被各國認真總結,並逐漸轉化為促進本國核電健康發展的好事。他們完善了各種核能法律法規,規定了核能委員會、核能利用部門和監督機構的職能。

在核能領域,由於切爾諾貝利地震,1986成為非常活躍的壹年。我國還派記者參觀了西歐的核電部門。由於聯邦德國的核電工業在經濟技術、設備安全、管理嚴格等方面堪稱典範,記者對聯邦德國的核電工業進行了壹次巡禮,提供了許多感性材料,供中國讀者形象思考。

對於前聯邦德國來說,“除了核電,別無選擇”。

從前聯邦德國的經驗來看,核電除了清潔廉價之外,還有兩個我們忽略了的優勢:壹是促進高科技產業發展,帶動相關部門同步發展;二是培養壹支高水平的科研建設隊伍。根據發電量和運轉率,世界上排名前七的核電站都在前聯邦德國。前聯邦德國核電站以經濟效益高、設備可靠、人員專業化程度高著稱。

前聯邦德國的核電工業向人們展示了壹個非常可信的現實,事實勝於雄辯。只要人們認真對待,核能的高效和安全是可以實現的,也是可行的。

目前,國際上的核電站設計專家已經進行了深入的調查研究,以提高核電站的安全系數。壹般有兩個研究方向,壹是探索地下核電站的可行性,二是補充地上核電站的安全措施,特別是針對突發危險的預防措施。這項研究的結果無疑將導致更安全的核電站的出現。

基於對地上核電廠安全運行的研究,得出了所謂綜合安全的思想,體現在壹些新的設計和運行規則中。這些新規定要求核電廠的設計者在設計和運行人員值班時,要考慮和分析壹些可能導致事故的突發情況。現有的核電站都有壹套技術措施來應對反應堆可能出現的故障。但美蘇核電站以往的事故表明,核電站運行中會出現壹些意外情況,所以新規定要求核電站的設計要有技術裝置,能夠幫助運行人員在看不見的情況下及時消除危險。

新規則的另壹個重要部分是所謂的“雙重防禦系統”。現有的所有核電站都有壹個鋼筋混凝土保護罩,旨在防止反應堆發生故障時放射性物質逃逸,從而危及附近的人、動物和環境。然而,已經發生的核電站事故表明,僅僅有這樣的保護罩是不夠的。壹旦在意外情況下,蓋內壓力突然上升到5個大氣壓以上,蓋本身就可能失去密封性能,甚至爆裂(爆炸)。新規要求核電站配備壹套技術設備,確保操作人員能夠及時將罩內壓力降至正常水平,必要時操作人員還可以啟動防輻射過濾裝置。這就是新規中提到的“雙防制”。

地下核電站的必要性和可行性已經得到認可。它比地面核電站更安全,在經濟和技術上都是可行的。前蘇聯核反應堆的保護罩只有1.6米厚。壹旦反應堆內的熔融核燃料逸出並壓在蓋壁上,不到1小時就會燒壞蓋。在新的“核電站-88”設計中,保護罩只能承受4.6個大氣壓的內部壓力,電纜和管道只能承受8個大氣壓。在反應堆的核燃料熔化事故中,蒸汽和氫氣的爆炸會產生高達13 ~ 15個大氣壓的壓力。所以核電站要建在地下,才能設計出“絕對安全的反應堆”。目前,地下核電站都是中小型核電站,反應堆和控制系統建在石質或半石質地層中。

據分析,這種地下核電站至少可以保證在運行過程中不會對周圍環境造成危害,不會出現切爾諾貝利核電站的災難性事故後果,而且便於封存死堆,減少地震對核電站的影響。此外,將核電站轉移到地下,還可以使核電站的建設在現有的技術水平上發展,而不必等到“絕對安全”的核電站設計出來後再發展核儲存。進壹步分析表明,如果將4臺機組的100 MW核電站的反應堆和控制系統建在地下50米深處,建設成本僅增加11% ~ 15%,但如果計入核電站停堆成本,地下核電站的成本將低於地上核電站。對於壹個50萬千瓦、兩臺機組的供熱核電站來說,將反應堆置於地下的建設成本要比地面同類核電站多20% ~ 30%。如果算上關閉核電站的費用,只多4% ~ 11%。

1995年末,全球運行的核電站有437座。

美國在運行的核電站規模排名第壹,其次是法國、日本、德國、俄羅斯和加拿大。法國核電占法國總電力的78.2%,核電發展幾乎到了極限。

國際分析師早在1993年5月就預測,未來10年,亞洲核電需求將激增。

核能的發展是世界各國在21世紀能源戰略的發展重點。

核電這壹現代高科技產業正以其強大的生命力克服前進道路上的種種障礙,茁壯成長,日臻成熟。