美国2020核发展计划

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3. 核能利用的各种其它形式
除了核电主要形式外 核能还有许多其它利用 形式 主要有 核医学 食品辐照 氢燃料的制备 食品和器具的消毒等
到 2020 年 美国要求在国民经济生活中更广 泛地使用核技术 以提高人类的生活质量 放射性 同位素在生物 医学的应用 将解开人类一些致死
专论与译文
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核电站 2003 年第 3 期
图 4 美国 1950 2020 年的电力强度
图 5 经济增长率的年变化率与电力消费之间的关系
4.5 能源与国家安全之间关系
从国家战略的角度看 核能的作用是巨大的 首先国家必须要实现能源资源多源化 其次 9 11 事件又一次表明核能在国家安全中的重要作用 核 电站的安全是反恐怖斗争中必须认真对待的问题 要求核电站能抗击恐怖主义分子任何近距离的攻 击 除此 核能安全性还表现在高放废物的最终处 置上 尤卡山高放废物处置库涉及到国家安全和能 源发展前途 经过 20 年科学研究 美国决心要建 造尤卡山高放核废物库
专论与译文
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4.6 新能源范例
到 2020 年除了增加核发电量外 一个重要的 因素是今后 20 年内公众的支持 首先能源政策的 决策者以及公众都十分迫切希望增加新能源 而这 种能源必须是安全的 清洁的 适于持久发展的 因此不少人支持进一步增加核电在美国能源中的 比重 政府的能源政策明显地表明 决策者们越来 越关心新核电站的建设 在 2020 年能源结构中 十分强调核动力对国家能源和保护环境的作用 因 此在能源部的 2010 年能源倡议 中提出在 2000 年末开始建设新的核电站 而在 2020 年要使核能 对国家的能源和环境保护做出更大的贡献 例如核 电站使用铀的来源要多样化 核电站的核燃料可以 来自退役核武器中高浓铀 从国外进口的铀以及库 存贮备的铀 核电要对提高和改善空气质量 以及 减少 CO2 释入环境作贡献 核技术要广泛地应用于 医学 粮食辐照工业 水资源管理以及生产清洁能 源等方面
90 年代 当人们越来越依赖于核电时 核电站 的安全性成为扩大核电容量的基础 核电站的业主 为了对电力市场化作出反应 集中表现在维持核电 站高的安全标准和运行的可靠性 其结果大大提高 了它的经济效果 这方面的成绩是巨大的 国内外 的政策决策者都认为 美国核电站是安全的 其效 率是很高的 核电站生产效率已经达到最高水平 核电界高度重视核安全导致管理更加有效 生产率 提高和成本下降 图 6 核电站运行的改进 使 90 年代核电弥补了全国 22%电力需求的增长 同样 导致核电发电成本下降到历史上最低水平 最明显 的标志是核电站趋于更新自己的运行许可证 使其 超过原来的 40 年寿期 目前美国核管会已经同意 给 8 套核电机组更新其运行许可证 并增加其运行
y 要发展必要的 用于核能发展的基础能力和 人力资源 以满足其大发展的需要
y 要改建现有的 10000 兆瓦核电机组 使核电 占不释放温室气体能源中的 70%
y 美国到 2020 年 电力年平均增长率为 1.8% 而核电年平均增长率为 2.2%左右 到 2010 年核电 占全国总发电量的 23%
2. 核电是核能利用的主要形式之一
4.2 发电效率和环境保护
由于 90 年代核电发电效率大幅度地提高 大 大缓冲了美国电力短缺的局面 核电由于发电容量 因子的提高 相当于增加了 22%的核发电量 2000 年核发电量达到 7500 亿千瓦小时 90 年代的十年
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间核电容量的利用因子从 60%提高到 90% 每年向 电网多输入了 1770 亿千瓦小时电量 相当于增加 了 22 个 100 万千瓦的核电机组 由于核电站管理 有了很大的进展 从而大大降低了核电成本 2001 年核电平均发电成本仅为 1.76 美分/千瓦小时 好 于煤电的 1.79 美分/千瓦小时 由于核电站运行避 免了大量的尘埃 酸雨以及 CO2 释入环境 图 2 例如 2000 年核电就避免了 200 吨 NOx 400 万吨 SO2 和 1.74 亿吨碳释入环境 而从 1973 2000 年间核 电避免了 6600 万吨 NOx 3400 吨 SO2 和 30 亿吨碳 释入环境
电力工业增长与 GDP 增长成正比关系 而电力 强度 electric intensity 与 GDP 之比也会随之变化
图 3 图 4 1974 年后该比值开始下降 预计到 2020 年美国的该比值大体相当于 1960 年水平
4.4 电力供应 电力需求和发电效率三者之间 的关系
由于电力不能贮存 因此电力供应 电力需求 和发电效率三者之间有着密切的关系 即要求平衡
供求关系 历史上 短期的电力需求放慢就可能出 现经济衰退 美国电力消费二个最低点 1982 年 和 1992 年 也是美国经济开始衰退期间 图 5
图 3 电力工业增长与 GDP 的关系
图 2 美国电力生产成本
4.3 电力工业在国民经济中的地位
国民经济的发展离不开电力工业 2000 年美国 实现了全国电气化 这是美国 20 世纪最大成就 电气化大大促进了社会和经济的发展 促进了工农 业生产的现代化 20 世纪最伟大的科学成就都离不 开电力工业 同样也离不开核能的应用 例如 20 世纪最大科学技术进步 计算机 微电子 网络 化 都必须在稳定的电源情况下 才能正常运 行
y 把核能作为国家和国际能源规划的一个组 成部分 以及可持续发展环境政策的一项重要措 施
y 建立一套行之有效的可预见法规 以支持核 电作为安全 可靠 可实际运行的能源
y 建立综合性的 坚实的核燃料循环 使核电 更具有竞争性
y 最大程度上使核电在电力市场中发挥更大 的价值 使其价值最大化
y 要使公众和政策制定者对核能有正确的理 解和有力的支持
离子辐照技术的应用是防止生物恐怖主义通 过邮件传播炭疽菌有力的手段 也是医疗器具 食 品和中医药材消毒杀菌最好的工具
自从布什政府公布国家能源政策后 今后的一 大任务就是能源立法问题 预计在 2020 年前将会 出台一套能源与环境相关的法令 这使核能的多形 式应用既是机遇又是巨大的挑战
众所周知 核电站的保安措施特别严格 核电 站坚固的安全壳是防止恐怖主义破坏的有力保障 核工业的 纵深防护原则 使恐怖分子难以接近核 反应堆的核心部位 核工业训练有素的工作人员有 能力处理不测的事件发生 特别是美国公布了 国 土防卫战略 更有力地支持核工业安全的发展
图 1 19Leabharlann Baidu0 2010 年美国电力需求增长率不断下降的情况
尽管过去 50 年内电力需求增长率在下降 从 50 年代的 8.7% 下降到 90 年代的 2.3% 而且预 测 2000 2010 年间电力需求增长率仅为 1.8% 但 是其绝对需要是很大的 新增和替代电力在今后 20 年内将达到 355000 兆瓦 这个容量大约等于法 德 英 意在 1999 年装机容量的总和 如果要使 核电发电量保持在 90 年代占全国总发电量 20%的 水平 美国必须要建造 50 个装机容量为 100 万千 瓦的核电机组 这相当于 1999 年法国核电总装机 容量 这意味每年要新增 300 万千瓦的核电容量
由于核能具有上述一系列优点 美国公众对发
展核能大多持积极的态度 最近 2002 年 2 月举行 一次民意测验表明 认为核能是美国今后电力工业 重要组成部分的占 75% 认为必须建造新核电站的 占 56% 认为应在现有核电站旁边建造核电站的人 占 64%
4. 核能应用前景 4.1 电力需求
回顾美国电力需求发展历史 随着经济的发 展 电力需求增长的速度在不断降低 图 1
疾病之迷 到那时 每年约有 1000 万人用放射性 医学来诊断和治疗各种疾病 从而拯救成千上万人 的生命
辐照工业是防止今后世界粮食短缺的有效手 段 它对发展中国家的粮食生产尤为重要 辐照育 种将培育各种谷物的优良品种 从而达到增产的目 的 同位素跟踪技术在农业上的应用 使广大农田 的土壤得到改良 核动力技术在农业上的应用 使 一些缺水的地方获得水源 使沿海地区的海水淡 化 成为取之不尽的水源 利用核能可以获得纯净 的氢源 可以用作交通工具的燃料和生产电能
响 在北美有充足的铀资源供核电作燃料 这有利 于美国的能源战略安全 美国还有退役核武器拆下 来的高浓铀 这也有利于核燃料来源的多样化
y 核电对环境影响最小 核电是一种清洁能 源 这有利于美国达到提高空气质量的目标 它也 是不释放温室气体的能源
y 核电用铀作燃料 铀的其它用途很少 但它 的产电效率很高 少量铀和占地面积很小的场地就 能提供大量的电 因此十分适用于大城市或人口集 中的工业区作为燃料发电 另外它与其它燃料如 油 天然气不同 后者在化工 纺织 肥料 交通 工业以及农业中需求量很大 而铀恰恰不会与它们 在这些领域中的应用有竞争
目前美国的电力结构是 火电占 51% 核电占 20% 天然气占 15% 其它电力占 14% 但是三种
主要电源中只有核电是清洁的能源 核电也是一种 有经济竞争力的电源 例如 2000 年核电平均发电 成本为 1.72 美分/千瓦小时 相比之下煤电为 2.07 美分/千瓦小时 油电为 3.24 美分/千瓦小时 气电 为 3.52 美分/千瓦小时 过去 10 年中 美国核电站 的容量因子有了很大提高 22 个大型核电站增加了 1/5 的发电量 到 2020 年由于多数到寿期的核电机 组将重新获得新的运行许可证 其寿期将增加 20 年 使目前核电机组的发电量增加 10% 相当于增 加 1000 万千瓦的核电容量
今后 20 年 美国的能源供应安全性是一个令 人注目的问题 而核能是一种最能得到安全保证的 能源 美国是铀矿资源比较丰富的国家 而且铀是 目前还没有得到充分利用的一种资源 一旦实现铀 循环 铀资源利用率可提高 20% 30% 一旦实现 铀钚循环 铀资源可以提高 40% 60% 铀的资源 分布广 不易受到突发事件 如局部战争 而使其 供应不足 铀的价格占核电成本低 而且很少波动 国际市场上货源充足 铀燃料产能效率高 占地面 积和运输量小 这些因素使核电作为一种战略能 源 显得尤为重要
在美国 越来越多的政策决策者和公众支持核 电 美国布什总统说 美国应该扩大清洁和取之 不尽的核能应用 其办法是更新和扩大现有核电站 设施 使美国能以合理的价格拥有 1000 万千瓦核 电容量 他们之所以看重核电是因为 没有核 电 美国就不能确保低价电力稳定供应 没有核 电供应电力 美国经济就不可能高速发展 没有 核电 美国的环境污染就越发严重 也就难以减少 温室气体的排放量
y 从全球范围来说 核能是一种可持续发展的 能源 随着世界人口不断向城市集中 核能不向大 气释放有害气体更显得重要 同样 核电和核技术 能推动经济发展 提高生产率 增产粮食 增加淡 水的供应和防止疾病的发生
因此核电必须随电力需求的增长而成比例的 增加
2. 必须坚定不移地有计划地推行立法程序来 支持和维护核电运行良好的安全性和可靠性
5. 2020 年美国核能工业概述
2020 年美国核能工业主要目标有 6 个 1. 增强对核能工业作为国家和国际能源 环境 保护政策一个组成部分的重要性和公正性的认识 美国是一个多元化国家 在文化和自然资源 经济生活 政治活动以及能源供应上都充满着多样 性 为了达到最好的效果 在美国长期规划中必须 十分重视其多样性 在制定能源规划时 必须考虑 保护环境 可持续的经济发展和提高人民的生活质 量 美国的能源是多元化的 但是必须认识核能以 下几个特点 y 美国的核能已经提供了全国总电量的 20% 而且核能的利用率在不断地提高 经济性也在不断 地改进 由于它的核燃料循环独立而不在短期市场 产生影响 以及它的价格稳定和成本在不断地下 降 使它具有更好的经济竞争性 y 核能在很大程度上不受国际政治局势的影
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美国 2020 年核能发展计划
编者按 美国核能研究所经多年研究 于 2002 年 8 月向美国能源部信息管理局提出一个美国 2020 年核能发展计划 草案 现编译如下
1. 美国 2020 年核能发展计划 主要内容
根据该研究所预测 到 2020 年美国电力需要 将增加 60% 其中要求安全 可靠 适合环境 可 持续发展的核能到 2020 年增加 50000 兆瓦 以满 足美国 3800 万户居民的用电需要 其战略目标是
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