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核電技術(shù)當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r

2015年核電站新技術(shù)交流研討會

視頻信息
講座名稱:核電技術(shù)當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r
報告人:葉奇蓁院士
報告單位:中國工程院
講座時長:18:22
內(nèi)容簡介:中國電機(jī)工程學(xué)會核能發(fā)電分會2015年核電站新技術(shù)交流研討會
核電技術(shù)當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r

葉奇蓁院士發(fā)表“技術(shù)進(jìn)步確保核電安全高效發(fā)展”演講。我國建立了完整的核科研和核工業(yè)體系。通過30年發(fā)展,我國核電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模,在運核電機(jī)組27臺,總裝機(jī)容量2549.8萬千瓦,在建機(jī)組24臺,總裝機(jī)容量2636萬千瓦,占世界在建總裝機(jī)容量的36%,居世界第一。
發(fā)展核電有利于減排改善環(huán)境,實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。
我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展面臨著國內(nèi)資源環(huán)境制約日趨強(qiáng)化和應(yīng)對氣候變化減緩CO2排放的雙重挑戰(zhàn)。當(dāng)前我國生態(tài)環(huán)境污染形勢已極其嚴(yán)峻,近年來PM2.5彌漫造成的霧霾天氣已經(jīng)成為威脅人民健康和降低幸福指數(shù)的重要殺手。治理霧霾和減排已成為中國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整刻不容緩的戰(zhàn)略任務(wù)。
  核電從鈾礦開采到廢物處置的全生命周期每度電碳排放量僅為2-6克,與風(fēng)能和太陽能發(fā)電相當(dāng),核電鏈溫室氣體排放僅約為煤電鏈的1%。在全球碳減排的邊際成本中,核能的邊際成本遠(yuǎn)低于風(fēng)能、太陽能、碳捕獲及封存等技術(shù)的邊際成本。鑒于核電是穩(wěn)定、潔凈、高能量密度的能源,發(fā)展核電將對我國突破資源環(huán)境的制約,保障能源安全,減緩CO2排放,實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展具有不可替代的作用,核電將成為我國未來可持續(xù)能源體系中的重要支柱之一。
  國家在核電中長期發(fā)展規(guī)劃中提出的目標(biāo):2020年實現(xiàn)運行5800萬千瓦,在建3000萬千瓦核電裝機(jī),2030年實現(xiàn)1.5億千瓦,在建5000萬千瓦核電裝機(jī)。為此每年需建造6-8臺機(jī)組,縱觀核電發(fā)展歷史,美國在核電建設(shè)高峰期,每年核電同時建設(shè)達(dá)6-8臺機(jī)組,個別年份甚至有10臺的記錄。
核電安全性有保障
  我國核電安全標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)前國際核電最高安全標(biāo)準(zhǔn)接軌,并持續(xù)改進(jìn),不斷提高;我國核電自秦山一期機(jī)組投運二十年來,在運機(jī)組安全水平進(jìn)一步提升,未發(fā)生二級及以上運行事件(事故);運行業(yè)績良好,主要運行指標(biāo)高于世界平均值,部分指標(biāo)處于國際前列,核電廠工作人員照射劑量低于國家容許標(biāo)準(zhǔn),核電廠周圍環(huán)境輻射水平保持在天然本底范圍內(nèi),沒有對公眾造成不良影響。
  我國自主開發(fā)的華龍一號和CAP1400壓水堆機(jī)型,采用先進(jìn)的三代核電技術(shù),有完善的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施,全面貫徹縱深防御原則,設(shè)置多道實體安全屏障,實現(xiàn)放射性物質(zhì)包容。
  三代壓水堆核電機(jī)組采用雙層安全殼,外層安全殼能夠承受強(qiáng)地震、龍卷風(fēng)等外部自然災(zāi)害,以及火災(zāi)、爆炸等人為事故的破壞與襲擊,包括大型商用飛機(jī)惡意撞擊,內(nèi)層安全殼能耐受嚴(yán)重事故情況下所產(chǎn)生的內(nèi)部高溫高壓、高輻射等環(huán)境條件,安全殼的完整性保障了實際消除大量放射性物質(zhì)的釋放。
核電是清潔能源
  核電不僅不排放溫室氣體、有害氣體、微塵,還對放射性流出物進(jìn)行嚴(yán)格處理和監(jiān)控。按照國家環(huán)境保護(hù)法規(guī),依據(jù)管理部門批準(zhǔn)的排放限值,我國核電廠對放射性流出物的排放進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,對核電廠周圍環(huán)境進(jìn)行了有效監(jiān)控。 2013年運行核電廠放射性流出物的監(jiān)察結(jié)果表明:我國商業(yè)運行核電廠的放射性流出物均遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)值。
  核電廠工作人員的職業(yè)照射按國家規(guī)定,連續(xù)5年平均年有效劑量不超過20mSv;任何一年不超過50mSv。2013年數(shù)據(jù)表明:我國核電廠平均個人劑量與年度最大個人劑量均遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。
  中低放放射性固體廢物亦受到嚴(yán)格控制,規(guī)定每座核電廠年固體廢物不超過50立方米。中低放放射性固體廢物在核電廠暫存后,運到永久處置場存放。上述固體廢物目前還存儲在核電廠,受到完全的監(jiān)控。相關(guān)地方正積極按國家標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)永久處置場。
內(nèi)陸核電建設(shè)
  我國建設(shè)內(nèi)陸核電勢在必行,內(nèi)陸地區(qū)經(jīng)濟(jì)有了很大發(fā)展,電網(wǎng)容量亦有很大發(fā)展,有些省份同樣缺乏煤炭和水力資源,2007年初南方各省發(fā)生了大面積、長時間的雪災(zāi),造成了廣大地區(qū)長時間斷電,帶來嚴(yán)重的后果,僅依靠遠(yuǎn)距離輸電和長途運煤是難以保障用電安全,除提高電網(wǎng)的抗災(zāi)害能力,建設(shè)緊急情況下不依賴燃料運輸?shù)闹坞娬?---核電站是很必要的。
  內(nèi)陸核電廠大多采用冷卻塔閉式循環(huán)帶走余熱,不對水域產(chǎn)生熱污染,僅需蒸發(fā)補水1-2秒方,不與地方爭奪水資源;由于沒有循環(huán)冷卻水對放射性廢液的稀釋, GB-14587—修訂版征求意見稿,提出了100Bq/L的排放罐出口濃度控制值,以減少對江河稀釋要求。事實上目前工業(yè)化廢水凈化的技術(shù)已可凈化到20-30Bq/L,經(jīng)處理過的水完全可以在工藝上復(fù)用,從而實現(xiàn)廢水“零排放”,或近“零排放”。凈化后的水如再進(jìn)行電滲透處理,可以凈化到2 Bq/L左右,相當(dāng)于天然本底。核電廠的廢水采用槽式排放,亦就是說可控排放,可以根據(jù)廢水中的核素進(jìn)行必要專門處理,不會對環(huán)境造成不良影響。
  放射性廢氣排放亦是可控制。根據(jù)我國26個擬選內(nèi)陸廠址氣象條件的統(tǒng)計,較高的靜風(fēng)頻率是我國部分?jǐn)M選內(nèi)陸廠址的一個重要特征。對26個擬選內(nèi)陸廠址的長期大氣彌散因子進(jìn)行計算,在規(guī)劃建設(shè)容量下,計算得到的運行狀態(tài)下放射性物質(zhì)釋放導(dǎo)致廠址周圍公眾個人最大有效劑量和氣態(tài)途徑劑量占個人劑量約束值0.25mSv的份額均不超過40%,絕大多數(shù)低于20%,滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。針對以上26個廠址中的兩個典型內(nèi)陸廠址,開展了示蹤物試驗,詳細(xì)研究了廠址的大氣彌散情況。采用符合廠址實際情況的大氣彌散模式計算廠址年均彌散因子,進(jìn)一步計算分析表明:氣載放射性流出物對廠址周圍公眾個人所致的最大有效劑量為10-7--10-6Sv/a,不超過運行狀態(tài)下劑量約束值(0.25mSv)的1%。
持續(xù)的核安全研究將不斷提高核電的安全性
  我國和國際上都在進(jìn)行核電安全性研究,主要有實際消除大規(guī)模放射性釋放,保持安全殼完整性,嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解(包括:嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則,極端自然災(zāi)害預(yù)防管理導(dǎo)則),耐事故燃料(ATF)研究等。其中耐事故燃料的研究集中于降低堆芯(燃料)熔化的風(fēng)險,緩解或消除鋯水反應(yīng)導(dǎo)致的氫爆風(fēng)險,提高事故下燃料對裂變產(chǎn)物的包容能力。2011年美國國會通過法案,要求能源部組織制定一項旨在提高現(xiàn)役電站核燃料抵抗嚴(yán)重事故能力研究;目標(biāo)是在2022年左右實現(xiàn)首個ATF燃料組件進(jìn)入商用反應(yīng)堆輻照;法國、日本、韓國等也在開展耐事故燃料的研發(fā);OECD組織了多次耐事故燃料國際會議,IAEA正在籌備一項“ATFOR”的合作研究項目。我國相關(guān)研究院所亦已開展耐事故燃料的研發(fā),我國有廣泛的碳纖維工業(yè)基礎(chǔ),有SiC包覆燃料的工藝和經(jīng)驗。耐事故燃料研究成功不僅將提高新建核電廠的安全性,而且將提高和改善已投產(chǎn)運行的二代改進(jìn)型核電廠安全。
關(guān)于核廢物問題
  每個核電廠每年卸約20-30噸乏燃料,存貯在核電廠內(nèi)部乏燃料廠房中,乏燃料廠房存貯容量可滿足15-20年的卸料量和一個整堆燃料。壓水堆核電站乏燃料中含有:約95%鈾-238;約0.9%鈾-235;約1%Pu-239;約3%裂變產(chǎn)物;約0.1%次錒系元素。其中僅裂變產(chǎn)物和次錒系元素為高放和長壽命放射性廢物,其它均是可再利用的戰(zhàn)略物資。我國實施閉式燃料循環(huán)技術(shù)路線,提取乏燃料中的鈾和钚作為快中子增殖堆的燃料。我國自主設(shè)計的第一座動力堆乏燃料后處理中試廠熱試成功,正式投產(chǎn);并正在規(guī)劃自主建設(shè)我國首個商業(yè)規(guī)模的乏燃料后處理示范工程,為實現(xiàn)我國核燃料閉式循環(huán)奠定基礎(chǔ)。我國已建成快中子實驗堆,并投入運行;正在研發(fā)并建設(shè)大容量的快中子示范堆,開發(fā)第四代核電技術(shù),充分利用核資源,為下一代核電技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
  乏燃料中的長壽命次錒系元素可利用快堆或加速器驅(qū)動的次臨界系統(tǒng)(ADS)來嬗變,使其變廢為寶,ADS具有較高的嬗變支持比(與快堆相比為12/5),中子能譜更硬,安全性較好。我國正在開展ADS的研究。
  高放廢物處置:裂變產(chǎn)物放射性核素含量或濃度高(4×10E10 Bq/L),釋熱量大(2kw/立米),含有毒性極大的核素。占所有廢物體積的1%,但占放射性總量的99%。高放廢物通過玻璃固化,采取三重工程屏障:玻璃固化體,廢物罐,緩沖材料;用以阻水,防止核素遷移。然后進(jìn)行與生物圈隔離的深地層埋藏。
  可以說核電廠乏燃料是嚴(yán)格受控的,不會出現(xiàn)任何安全問題;高放廢物遠(yuǎn)小于煤電等廢棄物,經(jīng)玻璃固化和三重工程屏障處理,以及深地層最終處置不會對環(huán)境、人類帶來危害。
  我國裝機(jī)容量世界第五,到2020年我們可能會第二,也可以說是中國名副其實的核電大國?;仡櫠?,我們從無到有,再到今天的發(fā)展,總結(jié)兩個字——自主。面臨的是,我們不能做核電大國,要做核電強(qiáng)國,全世界都在看著我們,如何變?yōu)楹穗姀?qiáng)國,也是兩個字——創(chuàng)新,所以我們在自主創(chuàng)新前提上,把我們的核電事業(yè)搞好,謝謝大家!
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