中國核電發展之路 崎嶇中前行

新能源 中國核電 核技術 能源 能源新聞網 2017-03-31

近日,國家能源局、國家標準化管理委員會和國家核安全局聯合印發《關於開展“華龍一號”國家重大工程標準化示範的覆函》,同意依託“華龍一號”示範工程開展核電標準化示範,健全一套自主壓水堆核電標準體系,支撐我國核電技術和裝備走出去。

中國核電發展之路 崎嶇中前行

作為我國首個擁有自主知識產權的核電技術,“華龍一號”是中國高端製造業走向世界的一張“國家名片”。

就在不久前,2017年1月10日,英國政府正式受理中國廣核集團與法國電力集團(EDF)聯合提交的華龍一號“通用設計審查(GDA)”申請。這是我國自主第三代核電技術首次進入西方發達國家,也是我國由核電大國邁向核電強國的里程碑。

雖然我國核電技術走向了世界,但國內核電的發展,似乎不容樂觀。棄核、核安全以及乏燃料處理,正困擾著我國核電。

棄核嚴重

核電將陷入邊建邊棄困境

據統計,2016年,我國核電在運機組共35個,全國核電機組按發電能力可生產2428億度電,但實際完成的計劃電量為1829億度,參與市場交易消納137億度,總計損失電量462億度,棄核率達19%。

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全國政協委員、中國廣核集團董事長賀禹在提到棄核問題時表示,“去年我們核電棄發430億千瓦時,這個量相當於全國35臺投入運行的機組裡有7臺處於停機狀態。”

而根據國家能源局發佈的《2017年能源工作指導意見》,今年將有8臺核電機組開工。顯然,如不解決消納問題,核電將陷入如同風電、光伏發電一樣“邊建邊棄”的困境。

兩會提案聚焦核電消納

與太陽能發電、風電項目相比,核電具有安全質量標準高、單體投資大、建設週期長、技術和資金密集等特點。國家花費巨大代價建成一座核電站,就應充分發揮其作用,不應使核電發電能力和資產出現閒置。在賀禹看來,“核電如果不能按照基本負荷運行,不能保證滿發多發,本身就是一種嚴重浪費。”

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為了解決消納問題,前不久,國家發改委和國家能源局聯合印發了《保障核電安全消納暫行辦法》。這份文件明確了核電保障性消納的基本原則為"確保安全、優先上網、保障電量、平衡利益",提出核電機組應按發電能力滿發運行來安排年度計劃電量,電網企業應儘量減少安排核電機組調峰,同時鼓勵通過電力直接交易等市場化方式促進消納,並提出跨省區消納,要求地方積極配合。

今年兩會期間,包括中國廣核集團公司董事長賀禹、中國核工業集團公司董事長王壽君、國家電力投資集團公司董事長王炳華在內的多名全國政協委員聯名提交了名為《保障核電按基荷運行,落實低碳綠色發展戰略》的提案,建議明確核電按基本負荷運行,實現核電多發滿發,並提出加強跨省區電網通道建設和利用,推動核電集中跨區送電等保障核電消納的措施。

棄核問題雖然嚴重,但真正阻礙我國乃至世界核電發展的,卻始終是安全問題。

核電安全性受質疑

對大眾來講,核電主要存在兩方面威脅,一方面是爆炸,另一方面是核輻射。

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首先,核電站內的反應堆,不可能像原子彈那樣爆炸。原因很簡單,核反應堆的燃料鈾不純。能夠發生鏈式反應的鈾為鈾235,核彈要求鈾235的純度在90%以上。而核電站反應堆只有3%左右的鈾235,完全無需擔心鏈式反應所造成的爆炸。

其次,核電站日常輻射量可以忽略,核洩漏所引發核輻射的可能性也非常低。在不發生事故的情況下,核電廠日常輻射量非常小,比環境本體輻射量還要小很多。核能專家指出,核電廠幾乎比所有的工業都要安全,其周圍的輻射量,甚至比一般的火電廠要小很多。

那麼在安全問題上,唯一應該擔心的,便是核洩漏所引發的核輻射。

核洩漏事故嚴重

目前為止,世界上影響較大的核事故主要有三起,包括美國三哩島核事故、蘇聯切爾諾貝利核事故和日本福島核事故。

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美國三哩島核事故並未造成人員傷亡和實質性影響。1979年3月38日清晨,美國建在賓夕法尼亞洲哈里斯堡東南16公里的三哩島核電站,第二號反應堆發生了一起嚴重的失水事故,反應堆的堆芯部分熔化,大部分燃料元件損壞或熔化,放射性裂變產物洩漏到安全殼內,但並未外洩,對環境造成了輕微影響。

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切爾諾貝利核事故是技術落後和人為原因的結果。1986年4月26日,由於操作人員違反規章制度,切爾諾貝利核電站第四號反應堆大起火,併發生化學爆炸(並非核爆炸),其輻射量相當於400顆美國投在日本的原子彈。事故導致32人當場死亡,環境保護組織綠色和平組織2006年發表的報告稱,切爾諾貝利核事故導致27萬人患癌,間接死亡人數達9.3萬。此外,切爾諾貝利核電站沒有絕大多數核電站具有的安全殼。這次事故被稱作歷史上最嚴重的核電事故,切爾諾貝利城因此被廢棄。

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日本福島核事故有自然災害和安全措施不完善兩方面原因。2011年3月11日,日本東北太平洋地區發生里氏9.0級地震,繼而發生海嘯,導致福島核電站受到嚴重影響,第一核電廠的放射性物質洩漏,1、3、4號機組發生氫氣爆炸。日本政府將福島第一核電站報廢處理分為三個階段:核汙染水處理、核燃料取出和核電站整體拆除“廢爐”。整個處理計劃耗時約35年。但是,由於輻射量非常大的問題,相關作業進展不順利,原定於2017年內開始的3號機組燃料棒取出作業,延後至2018年中期實施。這是繼2015年6月第二次推遲工程進度。屢次的推遲工作,足以見核洩漏影響的長久。

國際上把核設施內發生的有安全意義的事件分為七個等級,這三次事故中,美國三哩島核事故為5級,切爾諾貝利核事故和福島核事故均為7級。

全球核電產業停滯

美國三哩島核事故和切爾諾貝利核事故後,人類利用核能的安全性受到質疑,核電發展受阻,世界各國建設核電站腳步放緩。而福島核事故,更是讓開始出現復甦的核電產業,再次受到嚴重打擊。

福島核事故引發了國際組織和各主要核電國家的高度關注。時任美國總統的奧巴馬下令對美國所有核電站進行全面檢查,加拿大在要求全國核電廠進行檢查,歐盟也立即展開了核電廠風險和安全評估,而日本本國則暫停了所有核電廠。

我國也立即做出反應,福島事故發生5天后,國務院出臺了“國四條”,要求對全國在運在建核電機組進行安全檢查,暫停審批核電項目。《能源發展“十二五”規劃》中,原本計劃到2015年核電裝機量達0.4億千瓦,隨著福島核事故的影響,2015年我國核電裝機量只達到了0.27億千瓦。

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同時,福島核事故影響了全世界對核電的態度。核電供應占全國供電量40%的瑞士表示,現有核電站將於2019年至2034年陸續達到最高使用年限,之後不再重建或更新核電站。德國宣佈將於2022年前關閉國內所有核電站。比利時計劃從2015年到2025年逐步關閉其核反應堆,儘管核電提供了全國50%左右的電量。法國、愛爾蘭、意大利、瑞典、芬蘭等國,也紛紛表示棄核或者降低核電比例。

乏燃料處理難

除了核事故之外,乏燃料的處理問題也是阻礙核電發展的重要因素。

乏燃料是核反應堆經過輻射照射、使用過的核燃料,其鈾含量低,已無法繼續維持核反應。乏燃料仍然含有大量可利用物質,經過後續回收處理,最終轉變為不再需要並具有放射性的核廢料。

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核廢料擁有極強的放射性,且其半衰期長達數千年、數萬年甚至幾十萬年之久。在幾十萬年後,這些核廢料還能傷害人類和環境,因而如何安全、永久地處理核廢料是科學家們一個重大的課題。

從核電商用到現在,全球已經積攢的大量乏燃料和核廢料,這些物質的處理問題迫在眉睫。目前,世界上大多數乏燃料處理並沒有採取有效的措施,而是處於暫存狀態。

深地質處理是世界公認最安全的方法

經過多年的試驗與研究,目前世界上公認的最安全可行的核廢料處理方法就是深地質處置,即將高放廢料保存在地下深處的特殊倉庫中永久保存。但到現在為止,還沒有一個國家能夠找到安全、永久處理高放射性核廢料的辦法。

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大的有核國家,比如美國、俄羅斯都在他們本國找到了暫時存儲核廢料的地點。2010年美國國會通過,決定在美國西部內華達州沙漠地區存放美國核廢料。俄羅斯決定在西伯利亞無人區建立核廢料存放地,並歡迎其他國家付費存放。部分人口密集的有核國家很難找到合適的核廢料存儲地,而德國宣佈不再新建核電站也與此原因有關。

我國不會放棄核電

棄核、核安全以及乏燃料的處理,共同制約著我國核電的發展。但作為能源消耗大國,我國不可能放棄核電。

福島核事故之後,國家能源局原局長張國寶表示,作為一個人口眾多、能源問題十分突出的大國,中國不可能放棄核電。

“十三五”規劃中指出,日本福島核事故影響了世界核電發展進程,但在確保安全的前提下,主要核電大國和一些新興國家仍將核電作為低碳能源發展的方向。

我國從未發生過2級以上核事件

核電是我國的發展清潔能源的必然選擇,但幾次核事故帶來的教訓不可忽視,也讓我國在核電站設計、選址、審核方面變得更加嚴格。

事故發生之後,中國核電之父、中國科學院院士、核反應堆與核電工程專家歐陽予曾表示,福島核電站屬於第二代核電站,在安全設計上存在不足。為了提高核電的安全性和經濟性,我國把重點放在建設第三代核電機組上。

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兩會上,賀禹介紹,我國在運、在建核電站均採用了更加成熟和更先進的核電技術,固有安全性更高。且在我國核電站的設計中,已經考慮了當地歷史上曾經出現的最嚴重的地震、海嘯、熱帶風暴、洪水等自然災害的因素,能夠自動或者手動安全停堆,擁有足夠安全性。他提到,我國核電站從未發生過國際核事件分級表2級及以上運行事件,安全狀況良好。

技術進步提高核電安全性

事實上,核電發展到現在,已經有了非常高的安全保障。核洩漏發生的可能性,也微乎其微。

資料顯示,在目前核電站多重安全屏障的保護下,發生嚴重事故的機率極低,從概率上來講,一個反應堆大約運行10萬年才有可能存在一次,而目前新建的第三代機組發生事故的頻率更低。

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比較三次核事故:美國三哩島核電站使用的是壓水堆,因為安全殼的緣故並沒有造成人員損失和環境汙染;切爾諾貝利核電站使用的是石墨堆,且沒有安全殼保護;福島核電站使用的是沸水堆。而現在的壓水堆核電廠反應堆中,有很完善的措施來保證放射性物質不會外洩。我國在運的核電站,使用的均是壓水堆。

此外,核電站的安全性能也隨著技術的進步而提高。經過第一代試驗性的“原型堆”,目前在運的核電站大部分屬於第二代商業堆。歷經幾次核事故的教訓,第三代核電站技術被提出並完成了全部工程論證、試驗工作和初步設計,它將成為下一代核電站的主力堆型,我國“華龍一號”就屬於第三代核電站技術。

因而,核電站有著極高的安全性,大眾無需如此排斥。

內陸核電站爭議大

我國無法放棄核電,同時希望由核電大國轉變為核電強國。既然如此,作為一個土地面積遼闊又資源消耗巨大的國家,只建設沿海核電站必然無法供給足夠多的能源,對內陸核電站建設的需求也愈來愈大。但到目前為止,國內沒有任何一個內陸核電站建設完成,這又是什麼原因呢?

內陸核電不適合我國國情

由於核電站的運行需要大量冷卻水,因而內陸核電站的建設需選擇水資源豐富的地方。如第一批獲得國家發改委“路條”的湖南益陽桃花江核電站、湖北咸寧大畈核電站、和江西九江彭澤核電站,均選址於長江支流或水庫附近。如此一來,這些核電站一旦發生洩露事故,會汙染整個下游,造成極其嚴重的損失。

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福島事故後,我國內陸核電站陷入停滯狀態。前期準備中的湖北咸寧、湖南桃花江、江西彭澤三座內陸核電站或停工、或遷址。之後,關於內陸核電站是否應當重啟,引發了極大的爭議。

國務院發展研究中心研究員王奕楠認為,內陸核電不適合我國國情,同時在內陸建設核電站,必須“萬無一失”、“絕對可靠”地保證源源不斷的冷卻水供應(為火力發電站的數倍)。2014年,他在《我為什麼不贊成重啟內陸核電》一文中表示,內陸核電站因為缺少冷卻水而運行困難、前景黯淡。

中科院院士何祚庥在2012年指出,必須立即停止在中國內陸地區建造任何核電站。他認為,萬一出現核事故,海邊的核電站還可能將放射性廢水向大海排放,而一旦內陸核電站出現核洩漏,汙染了地區水源和地下水,將是影響人類生存發展的大問題。

內陸核電重啟之聲加大

有反對聲,就必然存在支持聲。雖然福島核事故之後,我國官方明確表示“十二五”不安排內陸核電項目,但隨著我國能源、治霾壓力與環保需求的加大,以清潔取勝的核電項目重啟之聲也愈來愈大。

自內陸核電站延緩建設以來,地方呼籲重啟內陸核電的聲音從未停止。一位核電行業專家透露,“現在,湖北、湖南、江西都強烈要求建設內陸核電站,這些省份不產煤,電力供應很緊張。”

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湖南省桃花江核電站從2006年開始啟動,截至2013年底,項目簽約金額近160億元,累計完成固定資產投資46.3億元。從2013年開始到2016年,湖南代表團連續四年兩會提議重啟桃花江核電站。2014年,湖南代表團以全團名義提議儘早啟動內陸核電項目建設。2016年,湖南決定成立桃花江核電站建設項目協調小組,並以全國政協委員、湖南省政協主席陳求發為第一提案人,呼籲儘早啟動湖南桃花江核電站建設。

“十三五”期間不會開工內陸核電站

但內陸核電站何時能重新啟動,依舊沒有明確的政策指導。

2017年兩會期間,國家能源局局長努爾•白克力表示,“要確保國家的能源安全和結構調整,發展核電肯定是一個必然的選擇。但是在‘十三五’期間,對內陸核電,沒有明確時間表。‘十三五’規劃綱要和能源‘十三五’規劃中,對內陸核電的表述就是兩個方面,一是繼續做好核電項目的前期論證,二是做好廠址保護工作。我可以負責任的講,‘十三五’期間,沒有內陸核電要開工的任何決策層面的意見。”

我國乏燃料處理舉步維艱

除了內陸核電站重啟問題,我國對乏燃料的處理也停滯不前。

乏燃料後處理工作受質疑

今年兩會上,王壽君表示,“乏燃料後處理廠就跟一般的化工廠一樣,核輻射是零洩露。”

但這並不意味著後處理不存在危險。1957年前蘇聯Kyshtym軍用後處理廠的一次高放射性廢料儲存罐爆炸事件。法國在1986年發生過一次小事故,導致5名工人入院治療。而美國軍用後處理廠在1944年到1971年間持續洩露出大量放射性。英國後處理廠也曾發生過比較嚴重的洩露事故。

正是因為技術難度大,存在安全隱患,大眾對於乏燃料後處理工作存在質疑,我國乏燃料後處理工程舉步維艱。去年,中法合作計劃建設的“核循環”項目前期選址工作,在連雲港居民的抗議聲中被暫停。

核廢料處置庫未建成

儘管乏燃料後續處理能夠有效利用資源,但由於後處理花費大且麻煩,世界上很多國家依然將乏燃料直接作為核廢料處理。目前,我國已經建設有兩座中低放射核廢料處置庫,分別位於甘肅玉門和廣東大亞灣附近的北龍,並準備再建兩座,但還沒有一座高放射處置庫。

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我國原計劃在2030年-2040年建成高放射性核廢料處置庫,然而到目前為止,選址工作依舊沒有完成。在核廢料庫建成之前,所有的高放射性核廢料只能暫時貯存在核電站的硼水池內。從中國第一座核電站秦山核電站1994年投入商業運行,到現在為止,各核電站的硼水池已經積攢了大量核廢料,它們急需處理。

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中國工程院院士周永茂在提到核廢料的處理問題時表示,“在核廢料、乏燃料的處理上,到目前為止,我國還沒有一個很好的長遠計劃。”

即便如此,我國也在積極推進放射性廢物治理。3月23日,國務院批覆的《核安全與放射性汙染防治“十三五”規劃及2025年遠景目標》中,安排了核設施退役及放射性廢物治理重點工程,要求推進核設施退役及放射性汙染治理,開展放射性廢物處理設施和放射性廢物處置場建設。

第四代核電技術有望突破困境

雖然目前核廢料沒有完美的處理辦法,但科學研究還是給我們帶來了希望。

2000年,美國發起了第四代核能系統,其目的除了解決核能的經濟性、安全性、防止核擴散問題之外,也包括了減少廢物的產生。

據瞭解,微軟公司創始人比爾•蓋茨對第四代核電技術充滿興趣。他所執掌的美國泰拉能源致力於研發一種新的核電技術——TravelingWaveReactor(行波堆),這項技術主要是燃燒核反應堆中被作為廢料的鈾238,即把廢棄的核材料變為燃料。

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我國核電企業與泰拉能源早有合作。從2009年開始,比爾•蓋茨就曾多次來華進行技術交流。近日,國家能源局副局長李仰哲在北京會見美國泰拉能源公司董事長比爾•蓋茨,雙方就行波堆項目合作等深入交換了意見,並在會後共同見了相關合作協議的簽署。

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誠然,第四代核電技術大大可降低核電成本,有效防止核擴散,也無需處理核廢料。但目前這項技術仍處於研究階段,至於何時能夠論證實施仍是個未知數。(能源新聞網)

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