淺析世界核電技術發(fā)展趨勢及第三代核電技術的定位

楊海林

摘 要：核電技術是我國目前能源供應技術當中的重要組成部分，目前，我國正在加速核電技術的研究與發(fā)展，促進第三代核電技術的全面推廣。基于此，本文首先介紹了世界核電技術的發(fā)展趨勢。其次，分析第三代核電技術的定位。最后，基于上述內(nèi)容，探究我國核電技術在未來的發(fā)展。

關鍵詞：世界核電技術 第三代核電技術 發(fā)展趨勢

中圖分類號：F206 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0030-02

二戰(zhàn)以后，和平與發(fā)展逐漸成為了世界發(fā)展的主題，核能資源逐漸從戰(zhàn)爭領域應用到了經(jīng)濟建設領域，核電站這種能源供應方式逐漸被世界人民所認同。但是，核能資源開發(fā)過程當中存在輻射性污染的風險。切爾諾貝利核電站的泄露給世界人民帶來了長久的疼痛。因而，促進現(xiàn)代核電技術的發(fā)展，提高核電站建設的安全性，是擺在能源建設人員面前的重要課題。

1 世界核電技術發(fā)展趨勢

核電站的開發(fā)與建設，始于20年代中期。二戰(zhàn)之后，世界滿目瘡夷，世界上的各個主要國家，都在忙于經(jīng)濟的恢復與建設，能源供應是經(jīng)濟建設當中的重要項目。當時世界呈現(xiàn)兩極化發(fā)展，美蘇之間的軍備競賽，也促進了核電站的建立與發(fā)展。1954年，前蘇聯(lián)建成功率為500萬W的實驗性核電站，這是世界上建設成功的第一個核電站。與之相對應的，在3年之后，美國建成發(fā)電功率為9萬kW的希平港原型核電站。國際社會上將20世紀中期進程的這一批核電站，統(tǒng)稱為第一代核電機組。

在第一代核電機組建成之后，技術人員不斷對技術進行升級，研制出了30萬kW以上第二代核電機組。這一時期的核電機組利用壓水堆、沸水堆、重水堆等較為先進的技術，大大提高了核電機組的發(fā)電效能。隨著美國經(jīng)濟滯脹現(xiàn)象的爆發(fā)，以及海灣國家的能源危機，國際石油價格大大上漲，這種現(xiàn)象也間接促成了世界范圍內(nèi)第二代核電站的繁榮發(fā)展[1]。

但是，核電站在發(fā)展的過程當中，也存在著放射性污染源泄露、建設成本過大、使用要求技術過高等一系列的問題。因而，在90年代，美國URD文件、歐洲EUR文件和國際原子能機構(gòu)NUSS 建議法規(guī)修訂第二版相繼出臺。這些文件當中，堅持“先進輕水堆用戶要求”的內(nèi)容，將安全性作為核電站建設的核心技術。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.

同時，為了核能技術的長遠發(fā)展，保護人類的能源資源利用與環(huán)境，目前，全世界的核電技術人員正在進行第四代核能技術的研發(fā)，以進一步降低核電技術推廣的成本，提高核電技術運用的安全性。

2 第三代核電技術的定位

2.1 第三代核電機組的技術發(fā)展原則

第三代核電技術的發(fā)展設計，主要是針對第二代核電機組發(fā)展過程中出現(xiàn)的問題，進行效率提升設計與安全防護設計。第三代核電技術的設計主要有以下兩個原則：一是經(jīng)濟性原則。第二代核電技術推廣的過程中，前期投入的資源量過大，導致很多國家在建設商用的核電站的過程當中，存在資金周轉(zhuǎn)上的困難。同時，核電站產(chǎn)生的電能資源成本較高，不利于大面積的商務推廣。第二，安全性原則。第三代核電技術的發(fā)展要完全符合URD文件EUR文件當中的相關管理規(guī)定，將安全性與穩(wěn)定性作為核電站發(fā)展建設的主要標準之一，避免核電站在建設過程當中出現(xiàn)核泄漏事故。

2.2 第三代核電機組的技術發(fā)展特征

2.2.1 安全性特點

第三代核電機組具有自預防性質(zhì)，可以對核電站中的核原料進行一定的安全防護，當出現(xiàn)原料泄露的問題時，可以延緩嚴重事故的出現(xiàn)。經(jīng)過近10年的技術分析與數(shù)據(jù)統(tǒng)計，第三代核電機組的堆芯熔化事故概率較低，相對于第二代核電機組的堆芯熔化事故概率，下降了近千倍。同時，第三代核電機組的放射性釋放大大降低，燃料熱工安全余量大大上升。上述幾種性能的顯著提升，保障了第三代核電技術的安全性，并使核電站可以在經(jīng)濟上與天燃氣電站相競爭，降低了商用核電站的電能省成本。

2.2.2 使用壽命長

目前，第三代核電機組的可利用率已經(jīng)達到了90%，設計壽命在60年左右，建設周期可以控制在50個月以內(nèi)。第三代核電技術采用非能動安全技術，利用材料的天然物理對流性質(zhì)，降低材料使用過程當中的動力驅(qū)動，保障材料使用過程當中的安全性。在緊急的環(huán)境下，技術人員可以在短時間內(nèi)對材料進行冷卻，并帶走堆芯余熱，減少余熱造成的輻射，進一步提升堆芯的安全性。同時，這種設計也大大簡化了核電機組的使用程序，降低了第三代核電機組的建設成本與管理成本，方便技術人員對出現(xiàn)輕微故障的核電機組進行后期維修。

2.2.3 容量大

第三代核電機組的單機容量進一步擴大。例如，目前法國輕水堆核電站的單位容量，已經(jīng)可以達到160萬kW。這一單機容量是第二代核電機組單機容量的3～4倍。根據(jù)世界范圍內(nèi)第三代核電機組的研究和工程建造經(jīng)驗，我們可以分析得出，隨著技術的進步，第三代核電機組的單機容量還將進一步擴大。例如，歐洲瑪法的UPR機組電功率為170萬kW，日本三菱的21型壓水堆核電機組，功率為170萬kW，美國和俄羅斯的相關研究組織正在建設當中的核電機組，單機容量也達到了170萬kW。

2.2.4 自動化控制

第三代核電機組在建設與管理的過程當中，主要采用自動化的數(shù)字控制方式，對核電機組的建設進行管理。例如法國、英國、捷克、日本等多個國家，都采用數(shù)字化儀表控制的方式，對正在建設的第三代核電機組進行管理。這種自動化的控制方式，基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展，技術人員可以采用遠程操作的方式，利用計算機電子設備，對機組的建設進行自動化控制、自動化監(jiān)控和自動化操作。這種方式可以顯著減少人為操作的空間，避免由于技術人員錯誤操作而造成核電站原料的管理不當。目前，自動化控制技術已經(jīng)廣泛的應用在了我國的核電機組建設與管理當中。

2.2.5 模塊化

第三代核電技術的建設與發(fā)展，還呈現(xiàn)了明顯的模塊化特征。技術人員從整體性的角度，考慮新核電機組的設計過程。不斷加強核電機組設計建造的預算管理，進行設計方式改變，逐漸提升核電機組運行的穩(wěn)定性與安全性。技術人員采用裝配式的設計與施工，在工廠當中預先生產(chǎn)核電機組的構(gòu)件，在施工現(xiàn)場進行組裝，縮短施工的周期，進一步降低施工的成本。

3 我國的核電技術發(fā)展

我國目前已經(jīng)有多個自主設計的30萬kW級和60萬kW級的核電機組，例如秦山核電站，大亞灣核電站、田灣核電站等[2]。但是，我國目前整體的核電站技術水平，仍然處在第二代壓水堆技術向第三代技術邁進的過程當中。隨著我國社會主義市場化經(jīng)濟的深入發(fā)展與建設，我們要不斷推進第三代核電技術的全面推廣，積極開展大型先進壓水堆核電站，以及高溫氣冷堆核電站的研發(fā)與建設，并全面參與到第四代核電技術標準制定的過程當中。不斷減少核電站的建設成本，降低燃料泄露風險，減少人為操作失誤風險，減少核電站形成的核廢料，并加強對核電站的防核擴散建設。按照全生命周期的安全審查工作，提高對核電站的安全防護，并根據(jù)世界恐怖主義防護事業(yè)的的相關管理規(guī)定，提高核電站的安全防護等級。

4 結(jié)語

綜上所述，我國要始終堅持經(jīng)濟性原則與安全性原則，全面推廣第三代核電技術。從本文的分析可知，研究世界核電技術的發(fā)展與第三代核電技術的定位，有助于技術人員從發(fā)展的角度，看待目前核電技術的發(fā)展成果。因而，技術人員要加強對核電技術發(fā)展理論的研究與學習，并在建設實際當中，探索提升核電技術建設與防護水平的對策。

參考文獻

[1] 俞冀陽.“安全兜底”——第三代核電技術的精髓[J].農(nóng)村電工，2019，27（1）：61.

[2] 原詩萌.中核·第三代核電技術“華龍一號”背后的創(chuàng)新體系[J].國資報告，2016（6）：34-35.