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能源科學

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世界上一切物質都是由原子構成的,原子又是由原子核和它周圍的電子構成的。輕原子核的融合和重原子核的分裂 都能放出能量,分別稱為核聚變能和核裂變能,簡稱核能。

核反應堆

核反應堆是一個能維持和控制核裂變鏈式反應,從而實現核能—熱能轉換的裝置。

核電站和核電廠

核電站是利用原子核內部蘊藏的能量產生電能的新型發電站。核電站大體可分為兩部分:一部分是利用核能生產蒸汽的核島、包括反應堆裝置和一回路系統;另一部分是利用蒸汽發電的常規島,包括汽輪發電機系統。核電站用的燃料是鈾。鈾是一種很重的金屬。核電廠就是一種靠原子核內蘊藏的能量,大規模生產電力的新型發電廠。

核電技術

縱觀核電發展歷史,核電站技術方案大致可以分四代,即:

第一代核電站核電站的開發與建設開始于上世紀50年代。1954年,前蘇聯建成電功率為5兆瓦的實驗性核電站:1957年,美國建成電功率為9萬千瓦的shipping port 原型核電站,這些成就證明了利用核能發電的技術可行性。國際上把上述實驗性和原型核電機組稱為第一代核電機組。

 

第二代核電站上世界60年代后期,在實驗性和原型核電機組基礎上,陸續建成電功率在30萬千瓦的壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核電機組,它們在進一步證明核能發電技術可行性的同時,使核電的經濟性也得以證明。上世紀70年代,因石油漲價引發的能源危機促進了核電的大發展。目前世界上商業運行的四百多座核電機組絕大部分是在這段時期建成的,習慣上稱之為第二代核電機組。

 

第三代核電站上世紀90年代,為了解決三厘島和切爾諾貝利核電站的嚴重事故的負面影響,世界核電業界集中力量對嚴重事故的預防和緩解進行了研究和攻關,美國和歐洲先后出臺了“先進輕水堆用戶要求”文件,即URD文件(utility requirements document)和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”,即(EUR)文(European utility requirements document),進一步明確了預防與緩解嚴重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。國際上通常把滿足URD文件或EUR文件的核電機組稱為第三代核電機組。對第三代核電機組要求能在2010年前進行商用建造。

 

第四代核電站2000年1月,在美國能源部的倡議下,美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷等十個有意發展核能的國家,聯合組成了“第四代國際核能論壇”(GIF),于2001年7月簽署了合約,約定共同合作研究開發第四代核能技術。根據設想,第四代核能方案的安全性和經濟性將更加優越,廢物量極少,無需廠外應急,并具備固有的防止核擴散的能力。

 

第一代核電站為原型堆,其目的在于驗證核電設計技術和商業開發前景;第二代核電站為技術成熟的商業堆,目前在運的核電站絕大部分屬于第二代核電站;第三代核電站為符合URD或EUR要求的核電站,其安全性和經濟性均較第二代有所提高,屬于未來發展的主要方向之一;第四代核電站強化了防止核擴散等方面的要求,目前處在原型堆技術研發階段。

核電市場 

核電站只需消耗很少的核燃料,就可以產生大量的電能,每千瓦時電能的成本比火電站要低20%以上。核電站還可以大大減少燃料的運輸量。例如,一座100萬千瓦的火電站每年耗煤三四百萬噸,而相同功率的核電站每年僅需鈾燃料三四十噸。核電的另一個優勢是干凈、無污染,幾乎是零排放,對于發展迅速環境壓力較大的中國來說,再合適不過。

國際核電企業以日系為中心,形成三足鼎立的局面:日本富士財團的日立―美國通用、日本三井財團的東芝―美國西屋、日本三菱財團的三菱重工―法國阿海琺。

核電安全 

一般來說,在核設施(例如核電廠)內發生了意外情況,造成放射性物質外泄,致使工作人員和公眾受超過或相當于規定限值的照射,則稱為核事故。顯然,核事故的嚴重程度可以有一個很大的范圍,為了有一個統一的認識標準,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。

核電是一種清潔、高效和相對安全的能源。核泄漏一般對人員的影響表現在核輻射,也叫做放射性物質,放射性物質以波或微粒形式發射出的一種能量就叫核輻射,核爆炸和核事故都有核輻射。它有α,β和γ三種輻射形式。α輻射只要用一張紙就能擋住,但吸入體內危害大;β輻射是高速電子,皮膚沾上后燒傷明顯;γ輻射和X射線相似,能穿透人體和建筑物,危害距離遠。宇宙、自然界能產生放射性的物質不少,但危害都不太大,只有核爆炸或核電站事故泄漏的放射性物質才能大范圍地對人員造成傷亡。

 中國核電政策 

 中國的核電政策已由“適度發展”調整為“積極發展”,預計到2012年,中國將成為核電大國。根據2007年國務院批準的核電中長期發展規劃。到2020年,全國核電裝機容量4000萬千瓦,在建核電容量1800萬千瓦左右,共5800萬千瓦,占電力裝機的4%。規劃正在進行調整,預計2020年運行和在建核電機組總容量將達到7500千瓦以上,在建 4000萬千瓦以上,占電力裝機的5~6%。

世界其他國家核電政策 

政策上推進發展核電的國家

美國政策允許建造新商用核電站,但禁止商業乏燃料后處理。但是,隨著美國政府放松對電力行業的管制,電力市場自由化的競爭機制的引進,發電成本的競爭日趨激烈,現有核電站中負荷因子高,運行成本低的機組,可以與現有火力發電機組相抗衡,顯示了很大活力。 然而,由于天然氣聯合循環發電技術已經成熟,效率高、發電成本低,對美國制定新建核電機組的計劃有一定的影響。

法國建造的標準設計核電機組發電成本最低,核電進展順利。現在,法國還沒有建造新核電站的計劃,這并非在政策上不允許,而是因為預計目前的發電容量能夠滿足今后用電需求的增長。今后根據電力需求及機組更新的需要,將會出臺新的建造計劃。 法國目前主要以輕水堆燃燒MOX燃料來利用商業钚。

英國已經建立了管理完善的電力市場,目前正在積極探討、推進核電產業私營化,不過,目前企業投資多集中在成本低廉的天然氣發電上。各企業尚無投資建設核電力新機組的意向。

比利時的核電站都已接近壽期。輿論認為,核電政策將取決于綠黨(主張取消核電)在大選中的結果。

計劃新建造核電站的國家 

 芬蘭正在積極準備建造第5座核電站。但是1999年大選產生的聯合政府,核能推進派和反對派幾乎勢均力敵,所以不會馬上決定建造核電站。  但是,最近芬蘭技術研究所認為,核電是解決二氧化碳等造成氣候變化問題的最經濟的方法。可見芬蘭正在加緊推進新建核電機組立項的進程。

暫時停止新建核電站的國家 

瑞士  10年前(1990年),瑞士曾決定10年內不建造核電新機組,目前該期限已滿。瑞士綠黨等反核派活動頻繁,主張就核電建設問題進行全民公決,估計瑞士核電前景將取決于全民投票的結果。    不過,核電是瑞士維持能源平衡的重要組成部分,所以瑞士當局將不會選擇逐步完全放棄核電的政策。

西班牙   目前也在執行暫時停止新建核電機組的政策。  西班牙當局執行了支持核電的政策。與瑞士一樣,核電在西班牙的能源平衡中起著重要作用,加之政府也認同核電對環境保護的貢獻。西班牙正在積極提高現有核電機組的性能。

已宣布逐步取消核電、但又遇到種種阻力的國家 

瑞典    1999年11月,位于哥本哈根附近的巴舍拜克核電站1號機組,成為瑞典第一個正式停止運行的核電機組。目前正在就2001年7月是否正式決定停運巴舍拜克核電站2號機組的問題展開討論。除此以外的核電站停運計劃還未作出。但是,從環境問題考慮,是否能保證替代核能的其他電力資源,已經成為瑞典當前面臨的重大課題。

瑞典逐步取消核電的政策是在切爾諾貝利核電站事故的大背景下,經過全民投票作出的。首先,由于無核電的臨國――丹麥反應強烈,因此,瑞典為降低核電站風險,從政治角度作出了正式關閉巴舍拜克核電站的決定。

今后,取消核電計劃的實施,需要采取法律措施,但是,能否按計劃到2010年正式停止所有的核電站,產業界認為,將是困難重重,不太可能的。

德國    6月15日,德國政府與電力界就逐步關閉核電站問題達成協議:2002年12月31日之前,僅關閉2座核電站,其余的核電站在平均運行了32年時關閉。

由于前在野黨CDU、拜恩州和黑森州不希望逐步取消核電站,德國政府核電政策的實施,將會遇到眾多問題。2002年聯邦議會選舉結果將會對德國核電政策產生重大影響。  

(引自百度百科)

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