淺析世界核電技術發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展趨勢。其次，分析第三代核電技術的定位。最后，基于上述內容，探究我國核電技術在未來的發展。

關鍵詞：世界核電技術? 第三代核電技術? 發展趨勢

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

二戰以后，和平與發展逐漸成為了世界發展的主題，核能資源逐漸從戰爭領域應用到了經濟建設領域，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，促進現代核電技術的發展，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? 世界核電技術發展趨勢

核電站的開發與建設，始于20世紀20年代中期。二戰之后，世界滿目瘡痍，世界上的各個主要國家，都在忙于經濟的恢復與建設，能源供應是經濟建設當中的重要項目。當時世界呈現兩極化發展，美蘇之間的軍備競賽，也促進了核電站的建立與發展。1954年，前蘇聯建成功率為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電效能。隨著美國經濟滯脹現象的爆發，以及海灣國家的能源危機，國際石油價格大大上漲，這種現象也間接促成了世界范圍內第二代核電站的繁榮發展[1]。

但是，核電站在發展的過程當中，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20世紀90年代，美國URD文件、歐洲EUR文件和國際原子能機構NUSS建議法規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展，保護人類的能源資源利用與環境，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，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展原則

第三代核電技術的發展設計，主要是針對第二代核電機組發展過程中出現的問題，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，存在資金周轉上的困難。同時，核電站產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展要完全符合URD文件EUR文件當中的相關管理規定，將安全性與穩定性作為核電站發展建設的主要標準之一，避免核電站在建設過程當中出現核泄漏事故。

2.2 第三代核電機組的技術發展特征

2.2.1 安全性特點

第三代核電機組具有自預防性質，可以對核電站中的核原料進行一定的安全防護，當出現原料泄露的問題時，可以延緩嚴重事故的出現。經過近10年的技術分析與數據統計，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。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，降低材料使用過程當中的動力驅動，保障材料使用過程當中的安全性。在緊急的環境下，技術人員可以在短時間內對材料進行冷卻，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。根據世界范圍內第三代核電機組的研究和工程建造經驗，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，基于工業互聯網和大數據技術的發展，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展，還呈現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核電機組的構件，在施工現場進行組裝，縮短施工的周期，進一步降低施工的成本。

3? 我國的核電技術發展

我國目前已經有多個自主設計的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濟的深入發展與建設，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，并根據世界恐怖主義防護事業的的相關管理規定，提高核電站的安全防護等級。

4? 結語

綜上所述，我國要始終堅持經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展與第三代核電技術的定位，有助于技術人員從發展的角度，看待目前核電技術的發展成果。因而，技術人員要加強對核電技術發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”背后的創新體系[J].國資報告，2016（6）：34-35.