核能的科学利用与发展

核电的发展与科学利用

自1951年12月美国实验增殖堆1号（EBR-1）首次利用核能发电以来，世界核电至今已有50多年的发展历史。截止到2005年年底，全世界核电运行机组共有440多台，其发电量约占世界发电总量的16%。

日本大地震后出现的重大核安全事故再次引发人们对核电安全的担忧。其实，在世界核电发展史上，“谈核色变”并非第一次，美国的三里岛核电站事故以及苏联切尔诺贝利核泄漏事故也曾令核电发展迅速降温，但痛定思痛后，全球核电建设还是从减缓发展进入复苏阶段。

纵观核电发展历史，核电站技术方案大致可以分四代，即：

第一代核电站

核电站的开发与建设开始于上世纪50年代。1954年，前苏联建成电功率为5兆瓦的实验性核电站，1957年，美国建成电功率为9万千瓦的shipping port 原型核电站，这些成就证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把上述实验性和原型核电机组称为第一代核电机组。

第二代核电站

上世纪60年代后期，在实验性和原型核电机组基础上，陆续建成电功率在30万千瓦的压水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核电机组，它们在进一步证明核能发电技术可行性的同时，使核电的经济性也得以证明。上世纪70年代，因石油涨价引发的能源危机促进了核电的大发展。目前世界上商业运行的四百多座核电机组绝大部分是在这段时期建成的，习惯上称之为第二代核电机组。

第三代核电站

上世纪90年代，为了解决三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响，世界核电业界集中力量对严重事故的预防和缓解进行了研究和攻关，美国和欧洲先后出台了“先进轻水堆用户要求”文件，即URD文件（utility requirements document）和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”，即（EUR）文（European utility requirements document），进一步明确了预防与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。国际上通常把满足URD文件或EUR文件的核电机组称为第三代核电机组。

第四代核电站

2000年1月，在美国能源部的倡议下，美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿大、巴西、韩国和阿根廷等十个有意发展核能的国家，联合组成了“第四代国际核能论坛”（GIF），于2001年7月签署了合约，约定共同合作研究开发第四代核能技术。根据设想，第四代核能方案的安全性和经济性将更加优越，废物量极少，无需厂外应急，并具备固有的防止核扩散的能力。高温气冷堆，熔盐堆，钠冷快堆就是具有第四代特点的反应堆。

第一代核电站为原型堆，其目的在于验证核电设计技术和商业开发前景；第二代核电站为技术成熟的商业堆，目前在运的核电站绝大部分属于第二代核电站；第三代核电站为符合URD或EUR要求的核电站，其安全性和经济性均较第二代有所提高，属于未来发展的主要方向之一；第四代核电站强化了防止核扩散等方面的要求，目前处在原型堆技术研发阶段。

为什么要选择发展核电？应当说，现阶段核电的选择主要来自于低碳发展的需要，以及石油煤炭等化石能源的价格的走高。在此背景下，很多国家加快发展核电和可再生能源，以期对化石能源进行有效替代，更有一些能源资源缺乏的国家将其提高到保障能源安全的高度。上世纪80年代以后，全球污染问题加剧，日益严重的气候变化使人类开始深入讨论各种能源的环境代价问题。与化石能源相比，核电和可再生能源具有显著的环境效益，化石能源尤其是石油价格不断上升也使清洁能源的经济性相对提升。而随着技术的提升，风电、核电可以得到大规模的商业应用。

事实上，核电的风险我们早就知道，二战中日本曾经受到核打击，应该更为清楚，但他们还是选择核电，说明核电有其优势。正常情况下，核能发电更加清洁环保。目前为止，除了核事故外，核电尚未发现可观察到的环境影响。核泄漏的概率很小，但一旦泄漏，损失极大，日本的核事故就是明证。可以说，核电利用是一个在经济增长、清洁发展和风险之间的平衡选择。

而大力发展及广泛应用核能的基础和前提是对其更加科学的利用：

首先，从技术上说，世界上大部分核电站采用的是二代核电技术，最大问题就在于遇到紧急情况停堆后，须启用备用电源带动冷却水循环散热。我国正在沿海建设并将向内陆推广的第三代AP1000核电技术则不存在这个问题。因其采用“非能动”安全系统，一旦遭遇紧急情况，不需要交流电源和应急发电机，仅利用地球引力、物质重力等自然现象就可驱动核电厂的安全系统，冷却反应堆堆芯，带走堆芯余热，并对安全壳外部实施喷淋，从而恢复核电站的安全状态。因此，技术上专家们认为，已发生的日本核事故对我国核电发展不会有太大影响。

其次，核电除了设计、建设、运行安全，还需要考虑如果在“万一”的情况下，如何把损失最小化。从国家到核电企业各层面都需要做好安全预案。快速应急反应对有效处理核安全事故至关重要，我们可以汲取日本及其他核泄漏事故的教训，提高核安全应急处置能力。

最后，也是至关重要的，是加强对公众核能安全知识的普及。目前欧美发达国家民众核恐慌主要是因为一些非政府组织对核能利用负面效应的宣传，如绿色

环保组织等的游说。而我国不同，对核电的恐慌可能会来自于信息的不透明。因此，政府应积极主动公开相应的信息，加强对公众核能安全知识的普及。日本的核泄漏对我国核电发展的影响，取决于日本核泄漏将以何种方式收场，以及全球核电发展的大环境。无论如何，日本的核泄漏即使不影响我国的核电战略，由于国家对安全问题更加慎重，也可能减缓核电发展的时间表。

目前引发人们对核能心理恐慌的因素，基本上包括地质灾害导致的核设施破坏与核泄漏、恐怖袭击、低效的管理水平、技术保障能力、核废物的处理以及核辐射等等，其中仍有不可控因素，因此，无论曾经的核电危机如何收场，都将给全球核电发展带来深远影响。各国将不断推行更多的核电安全运营策略及设备，核电之争仍将长期持续下去，并将在一定程度上影响全球核电政策及能源电力政策的调整和实施。