核電發(fā)展史

化石燃料的使用產(chǎn)生了大量的溫室氣體，對(duì)全球氣候變暖的影響非常之大。隨著人類對(duì)電的需求量的激增，如果快速清潔地生產(chǎn)電成為了全球的重要話題。核技術(shù)的發(fā)展開始進(jìn)入到人們的視野當(dāng)中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)用核能來發(fā)電是一個(gè)清潔又高效的方式。

核電技術(shù)是利用核裂變或核聚變反應(yīng)所釋放的能量發(fā)電的技術(shù)。因?yàn)槭芸睾司圩兇嬖诩夹g(shù)障礙，核電站都是采用核裂變技術(shù)。 
 

▲秦山核電站

01
第一代核電技術(shù)

50、60年代建造的驗(yàn)證性核電站為第一代核電技術(shù)。

前蘇聯(lián)在1954年建成5兆瓦實(shí)驗(yàn)性石墨沸水堆型核電站

英國(guó)1956年建成45兆瓦原型天然鈾石墨氣冷堆型核電站

美國(guó)1957年建成60兆瓦原型壓水堆型核電站

法國(guó)1962年建成60兆瓦天然鈾石墨氣冷堆型核電站

加拿大1962年建成25兆瓦天然鈾重水堆型核電站

02
第二代核電技術(shù)

70、80年代標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、批量建設(shè)的核電站稱為第二代核電技術(shù)。

在第二代核電技術(shù)高速發(fā)展期，美、蘇、日和西歐各國(guó)均制定了龐大的核電規(guī)劃。

美國(guó)成批建造了500至1100兆瓦的壓水堆、沸水堆，并出口其他國(guó)家

前蘇聯(lián)建造了1000兆瓦石墨堆和440兆瓦、1000兆瓦VVER型壓水堆

日本和法國(guó)引進(jìn)、消化了美國(guó)的壓水堆、沸水堆技術(shù)，其核電發(fā)電量均增加了20多倍。

03
第三代核電技術(shù)

90年代開發(fā)研究成熟的先進(jìn)輕水堆為第三代核電技術(shù)。

第三代先進(jìn)壓水堆型核電站主要有ABWR、System80+、AP600、AP1000、EPR、ACR等技術(shù)類型，其中具有代表性的是美國(guó)的AP1000和法國(guó)的EPR。

中國(guó)已引進(jìn)AP1000等技術(shù)，分別在浙江三門和山東海陽(yáng)等地開工建造。

04
第四代核電技術(shù)

由美國(guó)能源部發(fā)起，并聯(lián)合法國(guó)、英國(guó)、日本等9個(gè)國(guó)家共同研究的下一代核電技術(shù)是第四代核電技術(shù)。

大概在2000年的時(shí)候，美國(guó)、中國(guó)和歐洲的一些國(guó)家，從安全性、經(jīng)濟(jì)性、防核擴(kuò)散的能力、以及多種用途（供熱，海水淡化）等方面出發(fā)，確定了六種核反應(yīng)堆的堆形（第四代反應(yīng)堆包括：高溫氣冷堆、超臨界水冷度、熔鹽堆、氣冷快堆、鈉冷快堆、鉛冷快堆）。這六個(gè)堆型最后就被定為第四代反應(yīng)堆。

核電站安全嗎

從原理上來看，核電是通過將核能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化成電能實(shí)現(xiàn)的，原子核在發(fā)生聚變或者裂變的時(shí)候都會(huì)釋放出大量的熱量。一直以來，人們會(huì)認(rèn)為核能是一種危險(xiǎn)的能源，因?yàn)橐坏┌l(fā)生了泄漏和爆炸之后，帶來的后果都是不堪設(shè)想的，兩個(gè)血淋淋的例子就擺在我們的面前，切爾諾貝利和日本福島。
 

 

▲切爾諾貝利核泄漏街景

第一代核電技術(shù)和第二代核電技術(shù)由于技術(shù)的限制，一旦出現(xiàn)緊急情況，會(huì)進(jìn)行人工注水來冷卻反應(yīng)堆。一旦反應(yīng)堆來不及冷卻，堆心的溫度大幅度升高，可能會(huì)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。日本就是一直通過注水來人工冷卻反應(yīng)堆。
 

▲人工注水冷卻反應(yīng)堆示意圖

第三代核電站的技術(shù)和安全性已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過第二代了，而中國(guó)在第三代核電技術(shù)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自主技術(shù)創(chuàng)新。第三代核電站在反應(yīng)堆的上方存放了多個(gè)千噸級(jí)的水箱，發(fā)生緊急情況，重力作用會(huì)直接讓冷卻水自動(dòng)注入到反應(yīng)堆當(dāng)中。也就是說不需要人工干預(yù)的情況下，3天之內(nèi)是不會(huì)發(fā)生爆炸的。
 

▲自動(dòng)注水冷卻反應(yīng)堆示意圖

核電技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展

對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來說，核能在整個(gè)發(fā)電能源結(jié)構(gòu)的占比是非常大的，比如法國(guó)的核能發(fā)電占比就達(dá)到了75%，瑞典達(dá)到了38%，韓國(guó)達(dá)到了30%。相比來說，我國(guó)核電的發(fā)電量?jī)H僅只有5%左右。實(shí)際上，中國(guó)用核能發(fā)電產(chǎn)生的整體規(guī)模并不小，但是整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)體量和用電需求太大了，這導(dǎo)致核能的貢獻(xiàn)并不突出。

我國(guó)的核電站是從上個(gè)世紀(jì)的70年代開始的，在1974年的時(shí)候中國(guó)自主設(shè)計(jì)建造了我國(guó)第一座核電站，秦山核電站。但在那個(gè)時(shí)候，中國(guó)的核電技術(shù)發(fā)展仍處于起步的水平，技術(shù)非常不成熟，在對(duì)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)下，我國(guó)在1993年的時(shí)候與法國(guó)合作，引進(jìn)了兩套核電機(jī)組，建立了大亞灣核電站。
 

▲大亞灣核電站

隨著人們對(duì)清潔能源的關(guān)注度越來越高，核電技術(shù)發(fā)展的越來越成熟，在過去的20年間，中國(guó)的核電技術(shù)也已經(jīng)進(jìn)入和規(guī)?；l(fā)展的新階段?！吨泄仓醒雵?guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》提出，積極安全有序發(fā)展核電?！?030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》也要求，合理確定核電站布局和開發(fā)時(shí)序，在確保安全的前提下有序發(fā)展核電，保持平穩(wěn)建設(shè)節(jié)奏。

我國(guó)實(shí)現(xiàn)的新技術(shù)在國(guó)際上認(rèn)可水平很高，華龍一號(hào)是當(dāng)前核電市場(chǎng)接受度最高的三代核電機(jī)型之一，其全面建成是新時(shí)代我國(guó)核電發(fā)展取得的重大成就，標(biāo)志著我國(guó)核電技術(shù)水平和綜合實(shí)力躋身世界第一方陣，有力支撐我國(guó)由核電大國(guó)向核電強(qiáng)國(guó)跨越。目前華龍一號(hào)一共采用了177個(gè)燃料組件反應(yīng)堆心，采用了多重防御系統(tǒng)，單堆布置、雙殼結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了縱深防御的原則。牛逼的外殼甚至還能抵御海嘯和飛機(jī)碰撞。安全指標(biāo)更是達(dá)到了世界先進(jìn)水平，據(jù)說華龍一號(hào)在巴基斯坦建成之后能夠解決巴基斯坦三分之一的用電需求。

華龍一號(hào)的設(shè)計(jì)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)核技術(shù)發(fā)展的空白，大幅提高了中國(guó)在國(guó)際上的核技術(shù)水平，成為我國(guó)核電走向世界的“國(guó)家名片”。實(shí)現(xiàn)了核電技術(shù)的突破，是我國(guó)最先進(jìn)的一批技術(shù)，在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)能力非常之強(qiáng)。

對(duì)于新一代的核技術(shù)來說，不僅降低了危險(xiǎn)的發(fā)生，也降低了危險(xiǎn)產(chǎn)生的危害。盡管核能的不規(guī)范人為操作帶來了一定的危害，但是清潔能源的發(fā)展仍然是大勢(shì)所趨。在“雙碳”目標(biāo)大背景下，核電已成為能源轉(zhuǎn)型重要選項(xiàng)，各級(jí)政府也加大了對(duì)核能的關(guān)注和投入。在建的核電站越來越多，核電的占比也將越來越大。