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专家称我国必然发展内陆核电但要慎之又慎

[日期:2012-09-13]   来源:国际电力网  作者:   [字体: ]

  近日,中国核电工程公司申报的岭澳二期核电工程堆工设计、结构设计等13项成果顺利通过了中核集团组织的科技成果鉴定。这标志着核电工程公司自主设计的首台百万千瓦级核电站取得重大突破。

  中核集团专家委员会副主任叶奇蓁院士及国核电力规划设计研究院、清华大学核研院等专家分别担任各专业组鉴定委员会主任,对岭澳二期科技成果进行评审并予以通过。

  岭澳二期核电站工程堆工设计、结构设计等13项成果均由中国核电工程公司独立自主研发设计,并实现了材料和制造国产化,达到了令人满意的经济技术指标。

  这次科技成果通过鉴定,将促进公司继续推进技术创新,不断提升科技成果水平,稳步提升公司的自主创新能力。 自1984年秦山一期核电站浇灌第一罐混凝土以来,中国在核电之路上已走过了近28个年头。根据中国核电协会资料,目前中国已运行的核电机组有15台,总装机容量1256万千瓦。在建机组26台,约占全球在建机组的40%.

  从建设初期的“万国牌”局面到敢为天下先上马三代技术,中国创造的自主化核电技术路线日渐明晰。而核电安全标准更是高起点诞生,从一开始就与国际接轨,并在开发中“步步升级”。发展核电作为中国能源调整的必由之路,不能受福岛事故的影响而因噎废食。休整之后,中国将在安全高效的原则下,怀揣着核电强国梦再出发。

  技术路线:从万国牌到中国创造

  1983年3月,以“回龙观会议”(即“核电技术政策研讨会”)的召开为标志,中国确立了以“引进+国产化”为主的核电技术路线。

  与会的200多位各方面专家一致认为,我国发展核电应采用百万千瓦级压水堆机组,要引进、吸收国外先进成熟技术、高起点起步,通过技贸结合,逐步实现国产化,跨越式跟进国际发展趋势。

  在这样的思路下,中国核电经历了“三轮发展”之路。“1980年代第一轮发展中主要是引进和国产化并重;1990年代,又经历了以纯粹购买电容为目的的第二轮引进;2002年末至2003年初所确定的新一轮核电发展路线,则是直接引进国外最先进的第三代核电站技术。”中核集团公司科技委常委张禄庆向《经济参考报》记者介绍说。

  但遗憾的是,由于中国核电经营体制所限和缺少一个统一的核电设备研发机构,中核、中广核中电投等几大经营公司各自为战,在引进技术时,选择的机型“五花八门”。

  据了解,上世纪90年代,中国相继购买了加拿大的重水堆(秦山三期)、俄罗斯的压水堆(田湾)、法国的压水堆(岭澳—大亚湾后续项目)。而在第三轮的引进中,中核购买美国西屋公司A P1000核电站的签约墨迹未干,中广核就被批准购买了法国的EPR核电站。

  核电技术“万国牌”的局面,给实现核电技术的标准化、系列化和国产化造成了很大的困难。为此,2007年5月22日,由国务院和中核集团、中电投、中广、中国技术进出口总公司等四家大型国有企业共同出资组建了国家核电技术公司。

  据了解,国家核电技术公司将在国务院授权下,代表国家对外签约,受让第三代先进核电技术,并实施相关工程设计和项目管理,通过消化吸收再创新形成中国核电技术品牌的主体,是实现第三代核电技术引进、工程建设和自主化发展的主要载体和研发平台。

  2007年3月,随着中美间两份重要协议《核岛供货合同框架协议》和《技术转让合同的框架协议》的签署,美国西屋公司和绍尔公司组成的西屋联合体在我国的第三代核电招标中正式中标,A P1000技术落户中国。

  国家核电技术公司专家委员会专家汤紫德表示,A P1000安全目标比现有核电厂领先约两个数量级。在经济性方面,A P1000核岛系统设计简化,厂房建筑和设备配置都大幅减少;其次,A P1000采用模块化设计和模块化建造技术,可有效控制、缩短建造工期;A P1000的核燃料采用简化设计和长周期换料(18至24个月),有利于减少运行维护工作量,降低运行成本。

  此外,A P1000的设计寿命为60年,比二代核电的设计寿命长20年,多出20年的运行所创造的经济效益和社会效益更是相当可观。

  通过三代核电技术的招标和A P1000技术分转让的实施,中国创造的具有自主知识产权的第三代技术开始浮出水面,如国家核电技术公司研究开发的C A P1400技术,在今年5月提交国家能源局评审,并开始施工图设计,按照国家批准计划,C A P1400核电站将于2013年在山东荣成石岛湾核电基地开工建设,计划于2017年建成发电。而中核的A CP1000技术,中广核的A C PR 1000技术也进入了整体设计阶段。

  事实上,中国国产化的努力从发展核电一开始就在进行,1984年开建的秦山核电站(一期)就是中国自行设计、建造的。“我国核电发展历来遵循‘以我为主,中外合作’的方针。强调自主创新,设计建设运行管理自主化,设备制造国产化,科技部有专门核电重大专项,里面包括制定标准,研究一些新技术等。我国自主建设了30万千瓦,60万千瓦级核电站,并在引进技术的基础上,批量化地自主建设百万千瓦级核电站。”中国工程院院士叶奇蓁告诉记者。

  回顾当年自主研发百万千瓦核电机型的“吃螃蟹”之举,张禄庆记忆犹新。“反应堆是核电厂的心脏,要自主开发的话,这块儿必须要攻下来。当时我们决定要对反应堆动手术,将其堆芯从157盒燃料组件扩大到177盒燃料组件,以增加反应堆的安全裕量。这遭到了很多人的反对,但因为在这之前秦山二期工程中,我们已经将引进的M 310百万千瓦机组从三环路改为两个环路的65万千瓦机型,我们觉得自己有能力来做。”

  他所在的科研小组对堆芯方案做多种计算对比,集团公司还自筹资金1000多万元,完成了堆芯流量分配试验和堆内构件流致振动试验。“现在这两个试验连美国的A P1000都没做,是国核技委托核动力院来做的。这种对象设计现在在中核集团的三代自主化对象中继续得到沿用。”张禄庆说。

  自主研发的过程中,我国核电发挥了后发的优势。在核电厂建造中避免了重复国外早期在设备与系统设计、材料选择等方面的失误,吸纳各种先进技术与现代核电厂运行管理经验,使得我国投运核电机组性能持续改进,运行业绩一直处于世界中值以上水平,从未发生过2级及以上事件。部分机组甚至已达到国际先进水平,有些机组名列前茅。例如,秦山第三核电厂两台机组在W A N O排名中已连续多次位列第一,连续六年达到国际先进水平;1999年以来,大亚湾核电厂在法国同类型机组的安全业绩挑战赛中,获得27项次第一名。

  除此之外,我国核电设备制造厂还具有世界上最先进的生产和测试装备,其间,开发或引进了先进的制造技术,采用最新的标准规范,以确保生产设备的性能和质量。

  “世界上共有8台三代压水堆核电站在建设,其中6台在中国建设,可见经过一定时间的努力,我国核电将处于国际领先地位。”叶奇蓁对于中国未来核电技术的发展充满了信心。

  而且,自主设计的核电站在经济性上也有很大优势。据悉,在美国,已经向核管理委员会提出申请的三个A P1000核电站,“比投资”(平均每千瓦投资)的预算均在4300美元以上。与昂贵的外国第三代核电站相比,自主设计的秦山二期核电站是每千瓦1360美元;采用四台C R P1000机组的辽宁红沿河核电站,总预算投资493亿元人民币,按2008年8月的汇率折合每千瓦1662美元。

  “中国具有发展核电的自主技术能力基础,中国核电发展的康庄大道只能是自主路线。”北京大学政府管理学院企业与政府研究所所长路风如是判断。

  安全标准:从高起点到步步升级

  从1957年美国希平港核电站建成开始,核电安全的达摩克利斯之剑就一直悬在人类社会头上。国际原子能机构前总干事穆罕默德。巴拉迪曾用“悬崖边的核能”来形容核电业的发展,核电安全无小事,一旦发生事故,可能就是毁灭性的。

  在“安全至上”的理念下,中国核电安全标准高起点诞生。“我国的核安全标准与国际接轨,可以说,是当前最先进的,比美国还要高。”叶奇蓁说。

  据了解,1984年10月,国务院批准成立国家核安全局作为独立行使核电安全监管的国家机构。随后,陆续颁布了《中华人民共和国民用核设施安全监督管理条例》及相应的核安全法规、导则等文件。这些法规文件以国际原子能机构的相关法规为蓝本,并借鉴了核电先进国家的经验,使得我国核安全监管一开始就与国际接轨。

  而且安全标准在发展中“步步升级”。如,2004年对核电设计与运行经验安全要求(H A F102)又进行了修改,其中具体的堆芯熔化概率和大量放射性释放的概率比美国的相应值要高出一个量级,也是世界最高的要求了。这些要求均已在我国核电厂设计中得到了实施。

  “我国在选择核电厂址的时候,都要避开火山、地震多发和高发区,避开地质断裂带和人口稠密区,而且核电厂要坐落在完好坚实的基岩上,不像国外可以在软地基上建设。此外,抗震标准都是以当地万年一遇的最大地震来设定的,在防洪和防水淹设计标准上,会根据海啸、最大风暴潮、最大降雨量、最大台风等综合因素,按照千年一遇标准设立一个最高洪水位,而厂坪要高于洪水位,还预留了波浪的余量,这样的核电厂称之为干厂,日本的是湿厂,即低于洪水位。”

  作为秦山核电站二期的总设计师,叶奇蓁向记者详细介绍了我国核电厂设计的具体标准。据了解,秦山核电站最高洪水位有9米,而厂坪标高有11米。同时,还设计了1米2到1米5高的一个挡浪墙,进一步降低洪水位。

  此外,从内部设计来看核电站有三道安全屏障。第一道安全屏障是一层优质锆合金核燃料包壳,再往外就是防止燃料元件包壳破漏扩散的压力壳,最外面还有一个由钢筋混凝土造成的,将反应堆、稳压罐、循环泵、蒸汽发生器都装入其中的“大容器”———安全壳。

  “压力壳设计标准是可以承受150个大气压的压力,在我们试验的时候其实可承受压力能达到210个大气压。”叶奇蓁告诉记者,现在正在设计的核电站,又增加一层安全壳,作为抵御外部极端事件(如大型商用飞机撞击)和防止放射性物质外泄的最后一道屏障。“两个安全壳之间抽负压,一旦有泄漏,就可以将里面的气体抽出去,经过过滤净化后排放。”

  与此同时,在电源的设计上能动与非能动相结合。“在我国目前采用的第三代核能技术中,反应堆上方有一个无需外接电源的大水池,在能动电源发生意外不能运转时,它会为核反应堆冷却降温,避免事故发生。”

  除了高标准,核电安全的保障还在于参与建设、运行和管理的人员对于安全的高度重视。1990年,时任武汉核动力运行研究所任副所长的张禄庆,带队承担了大亚湾核电厂1号机组的蒸汽发生器役前检查工作。事前他们采购了美国最先进的涡流检查设备,组织检查和分析人员赴美培训,并得到美国专家的现场支持服务,对检查做了充分准备。检查中发现有几根传热管存在检查探头不能通过的现象。但法国供货方坚持他们对所有传热管均作了100%检查,不存在任何问题。张禄庆他们又利用刚刚采购来的内窥镜对这几根管进行录像检查,事实证明这几根管内存在大量夹渣。

  “当天下午1点多作完检查后,2点多来了一屋子的法国人看录像,看完之后都哑口无声了。后来他们承认了错误,对这几根管子做了堵管处理。如果这个问题检查不出来,将来运行的时候出现堵管、破管,就会影响到核电站的安全。”现在张禄庆想起来还有些后怕。他强调在核电厂的设备制造过程,必须真正严格地执行质量保障计划,不严格执行,无论是中国或外国都会出现这样的问题。

  福岛事故之后,中国立即组织核安全相关数十名院士、专家组成检查团,照国际原子能机构颁布的最新安全标准,对投运和在建的核电厂防洪抗震能力、严重事故预防和缓解、环境监测和应急体系有效性等11个领域进行综合检查。

  检查结果显示,总体上讲,我国核设施安全有保障,发生类似福岛核事故的可能性极低,但是在应对极端自然灾害事件时也存在一些薄弱环节。针对检查中发现的问题,报告确定了16项改进措施,并根据安全改进的重要性和可行性,制定了短、中、长期计划。目前部分安全改进工作已启动实施。

  国家能源局也于今年2月份全面启动在运在建核电站应对超设计基准事故安全技术研发计划。首批设立项目共计13项,力求将福岛核事故的经验反馈转化为能够切实提高我国核电机组安全性和极端灾害抵抗能力的先进核电安全技术。

  而在5月底国务院通过的《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》中,对核电厂的抗震抗洪能力、可靠电源的供给能力、事故预防和缓解能力、环境检测能力等都有更高的要求。

  “福岛事故之后,各国在安全性方面都会提高标准和要求。中国将安全标准中有些具体的参数提高,比如抗地震级别,严重事故预防环节的考虑,能源工程的问题。而内陆的核电站在选址标准上将更为严格,要考虑到内陆的江河湖泊水库还有人口密度。”原中国驻国际原子能机构代表团团长、中国核学会顾问俞卓平在接受记者采访时表示。

  他认为,核电站的事故其实很少,损失也不多,但是公众非常关心。究其原因,引用核电界一句著名的说法,“在一个地方的核事故就是任何一个地方的核事故”。但是,“总的来说,核电还是很安全的。”俞卓平总结。

  发展核电:能源战略的必由之路

  日本地震、海啸引发的福岛核电站事故,再一次将核电的安全问题推到台前,也因此引发了该不该发展核电的大讨论,世界各国也纷纷重新审视本国的核电发展战略。

  意大利和瑞士先后宣布将全面放弃核电,比利时决定在2015年关闭两座核电机组,德国预计在2022年关闭所有核电站。而美国在观望之后,正式宣布新建新的核电站,政府担保业主80亿美元开始建设沃特电站,2台A P1000的核电机组。紧接着,英国政府决定要在2050年之内重新建设22座反应堆,以替代目前正在运行的20个反应堆。

  一边是核电重启,一边是核电关闭,中国该选择什么样的核电发展路径?“我们应该从事故中吸取教训,改进和进一步提高核电安全水平,使核电重新复苏,而不会‘因噎废食’”。张禄庆给出了这样的答案。

  这也是众多专家的共识。叶奇蓁指出,核电是安全的,福岛的教训应成为建设更安全核电的动力和契机,而不应是让核电止步的“红灯”。德国对核电历来有二派意见,近二十年来没有建设核电,而且也是决定在2022年底前分阶段关闭所有17座核电站,以近11年的时间作为缓冲期。意大利没有核电,弃核只是作秀;而俄罗斯从未停止过核电建设,今年初还在加里宁格勒兴建核电站用于对欧洲供电

  更值得注意是,作为仅次于美国和法国的世界第三大核能应用大国,日本大约30%的电力依赖于核能发电,如果日本放弃核电,那么日本每年将多花340亿美元用于能源进口,当前,暂停核能发电导致日本各地出现不同程度的“电荒”。夏季用电高峰来临让日本的电力缺口越来越大。7月5日,日本大饭核电站3号机组反应堆开始恢复输电,这标志着日本维持了两个月的零核电时代正式宣告结束。

  “中国能源贫乏,以煤为主的能源结构给环境带来大量问题。要保障能源的安全,改变能源结构,发展清洁能源,包括核电,是必由之路。”叶奇蓁表示。

  据了解,目前中国拥有探明储量的石油33亿吨,约占世界的2.3%;天然气1.37万亿立方米,约占世界总量的0.9%;煤炭储量则相对丰富,现在探明储量1145亿吨,约占世界的11.6%.

  但这样的能源结构对中国来说,却不一定是个好消息。由于煤炭储量丰富,中国不得不过多地依赖煤炭发电,给环境带来了巨大的压力。一项数据显示,每获得一百万度的电,燃烧煤炭要放出974吨二氧化碳,天然气释放424吨,而核能发电则仅为15吨。

  “中国还有排放的问题,政府承诺到2020年我国非化石能源将占到一次能源消费比重达15%左右。我国的煤电比例太高了,水电的开发总是有限的,只有核电能够大规模地替代煤、天然气等化石燃料,太阳能风能可再生能源当然也是很好的能源,但是很有限,容量不大,中国政府还是要发展核电。”俞卓平分析说。

  而且中国能源的提供远远满足不了生产发展的需要。中科院院士、核物理学家王乃彦算过一笔账,能源不足引起的国民经济损失达能源本身价值的20—60倍,目前中国每年约缺电400亿度,以每度电创造20元产值来计算,损失就是8000亿元。

  因此,核电成为近几十年来备受世界各国追捧的替代性能源。目前在全球440个核电站中中国仅占全球3 %, 而 能 源 消 费 却 占 到 了 全 球 能 源 消 费 的20%;中国大陆核电发电量仅占全国总发电量的1.9%,远低于世界平均水平。

  如果中国核电赶上平均水平,10年可省煤1/6以上。以2001年至2010年这10年为样本,中国每年的发电量,煤电占了大约75%,如果核电占发电比例在2001年就赶上发达国家的平均水平20%,那么,煤电的占比就可以下降到55%,电煤用量就可以节省近1/3.而中国的煤炭产量,有50%以上用来发电了,就按50%计算,节省的电煤也占到了煤炭总产量的1/6。

  此外,核电的经济效益也是具有优势的,“尤其是国产的核电机组”。王乃彦举例说,秦山二期扩建工程两台65万千瓦机组投资估算为71.5亿元人民币,一年发电总收入18.2亿元。即使考虑交税、偿还贷款和成本等,大约10—11年后就可以把贷款全部还清。

  而在备受争议的内陆核电站发展问题上,张禄庆认为,随着我国经济逐步向内陆发展,内陆能源需求和结构的问题也会凸显,我国内陆必然要发展核电,但要慎之又慎。目前可以先考虑将沿海的核电厂建起来,让原来东送的西电转供中部地区,东部沿海多余的核电也去支援中部。这样东西联手,既可解决中部省份的电力供应短缺、继续实施核电发展的宏伟蓝图,又可规避过大的社会风险。等到先进核电技术的安全性能得到运行实践的检验和进一步完善,甚至有固有安全特色的第四代核能系统成熟后,再来从长计议内陆核电的建设问题更加妥当、更可持续。





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