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第三代核电
发布时间： 2011-11-17 | 目前，世界各国除了对正在运行的第二代机组进行延寿与补充性建一些二代加的机组外，接下来新一批的核电建设重点是采用更安全、更经济的先进第三代核电机组。我国国家引进的美国非能动 AP1000核电站属于第三代核电站的非能动型核电厂。 资料图：AP1000效果图 第三代核电站的安全性和经济性都将明显优于第二代核电站。世界各国除了对正在运行的第二代机组进行延寿与补充性建一些二代加的机组外，接下来新一批的核电建设重点是采用更安全、更经济的先进第三代核电机组。我国国家引进的美国非能动 AP1000核电站属于第三代核电站的非能动型核电厂，广东核电集团公司引进的法国EPR核电站属于第三代核电站的改进性核电厂。
AP1000的优劣 我国国家引进的美国非能动AP1000核电站属于第三代核电站的非能动型核电厂，AP1000核电厂在安全系统设计上的最大创新点着眼于“非能动”。在发生自然灾害或者意外事故的情况下，机组可利用自然物理现象，即重力、自然循环（蒸发、冷凝和密度差）等，驱动应急堆芯冷却系统及其他安全系统，从而防止发生类似福岛核电站因断电而导致的一系列危机状况。 这一机型拥有的其他优势还包括：设计寿命为60年，比二代核电技术的设计寿命长20年；反应堆燃料元件换料周期为18个月，而采用二代技术的机型周期则是12个月；此外，由于简化了核岛系统，并采用模块化设计和建造，AP1000的建设工期也得以缩短。 由此看来，相比二代技术，AP1000确实在理论设计方面显现出不少优势，然而因为缺乏工程实践，这一机型的安全性也不可避免地受到了质疑。 ——优势—— 安全性：核电站安全目标有两个指标，一是反应堆堆芯熔化率（简称堆熔概率），二是大规模释放放射性物质的概率（简称释放概率）。如果以每核反应堆每年来计算的话，二代堆的堆熔概率为10-4，也就是每堆每年出现万分之一的可能性；而释放概率为10-5，也就是每堆每年有10万分之一的可能会发生核物质大规模释放。第三代核电机组要有更高安全目标。即堆芯热工安全裕量>l5％，堆芯损坏概率<10-5/堆年，大量放射性外泄<10-6/堆年。两次核电事故后，法规和标准对安全目标的要求又提高了，而AP1000的安全目标比前两者更高。 AP1000的关键技术是采用非能动安全系统，具体表现在采用非能动安注、多级非能动自动卸压系统、非能动余热排放系统和非能动安全壳冷却系统。AP1000核电站引入了严重事故预防和缓解措施，如堆腔淹没技术、自动卸压系统(ADS)、抑制氢爆的氢复合系统(氢点火器和非能动氢催化复合)、堆芯熔融物压力容器内保持(IVR)等技术。同时，AP1000采用双层安全壳和全数字化仪控系统。 AP1000核电站的非能动堆芯冷却系统不依赖外部电源，采用非能动余热导出、非能动安全注入以及非能动安全壳冷却。可以保证长时间的安全停堆。还可以保证大于72h不用操作员干预。 EPR核电站采用4通道安全系统和双层安全壳。引入了严重事故预防及缓解措施，如稳压器卸压、堆芯扑集器和非能动氢复合器。 经济性：第三代核电机组要有更好的经济性，具体表现在机组额定功率为l000~1500MWe，可利用因子>87％。换料周期18~24月，电站寿命60a，建设周期48~52月，电价要能与联合循环的天然气电厂相竞争。因此，第三代核电机组在技术上更先进，经济上更占优势。 ——质疑—— 据媒体报道，美国核监管委员会（NRC）曾针对AP1000安全壳的设计提出质疑，国家核能动力学会经济专业委员会原主任温鸿钧也曾在论坛上公开表示，认为AP1000的安全壳性能、抗震性、非能动安全系统可靠性并没有得到美国NRC、美英等核电专家的认可。 8月，温鸿钧又发表文章，列举了多国近期的核电政策走向，并据此认为AP1000因为存在技术风险及经济风险，已从世界核电市场中“出局”，我国应考虑其他第三代技术。 面对质疑，AP1000的支持者也站了出来。据中国能源报报道，负责中国AP1000项目的国家核电专家委员会办公室主任陈章华7月6日在其新浪微博中表示，国家核电6日收到西屋公司关于AP1000设计认证问题的口径材料，NRC于2005年12月针对西屋公司提交的AP1000设计文件第15版颁发的设计证书目前依然有效。 早前，国家核电技术公司董事长王炳华曾在接受媒体访问时表示：AP1000是在第二代技术的基础上发展而来，其反应堆系统已经经过了工程实践的考验。不同点主要在于安全系统的设计。 这或许也是该机型一再因为安全问题而受到质疑的原因。据国外媒体报道，NRC对于AP1000的认证进程一再推迟，国内专家的焦虑也部分来源于此。
中国第三代核电自主化依托项目——浙江三门核电站两台机组和山东海阳核电站两台机组，已于2007年12月31日下达开工令，工程设计、设备采购、现场工程建设准备全面铺开。资料图：浙江三门核电项目一期工程前期准备性施工情景。
资料图：山东海阳核电站效果图 中国第三代核电技术前景渐明 日本核事故对中国核电行业最重大的影响是技术选型落定。在核事故之前，中国核电路线可用“乱”来形容，目前国内共存在二代、二代加及三代核电堆型，同时拥有美国、法国、加拿大、俄罗斯及自主研发共五国技术路线，技术力量投资非常分散，新建的核电机组中以我国自主研发的二代加堆型CPR1000为主。日本核事故发生之后，核安全受到了广泛关注，AP1000的安全性远高于CPR1000，在未来核电的发展中，将正式取代CPR1000，成为主流堆型。 ——三代技术缺乏实践检验是争论焦点—— 与第四代核能技术相比，三代技术是“更接近的蛋糕”。此前，即便中国已经选择第三代核能技术作为我国核电发展的主流，有关二代还是三代技术的争论却似乎并未停止。 福岛核事故发生之后，在理论上拥有更好安全性的三代技术已经占据上风。包括美国西屋公司的AP1000技术及欧洲压水堆（EPR）技术在内，中国已经展开相关工程实践。 9月22日，作为全球首个AP1000核电机组，浙江三门核电1号机组反应堆压力容器成功吊装。此后，该机组全面进入主系统安装阶段。在中国与美国西屋公司约定引进的4座反应堆中，三门1号机组是预计最早建成发电的一个。AP1000核电技术是美国西屋公司开发的一种第三代先进核电技术，比二代核电技术具有更高的安全性。 业内专家表示，对于三代技术而言，当前最受争议的内容正集中于缺乏实践检验，由此，相关工程的展开则显得更为重要。 ——技术路线基本确定—— 10月，全国政协经济委员会副主任、国家能源局原局长张国宝在接受媒体采访时表示，技术路线的选择是集体的决策。我国早已明确改进型第二代核电技术是一种过渡，未来的发展道路是要引进、并消化吸收第三代核电技术。 目前，“核安全规划”出台后，中国核电究竟会走向何方，各种猜测均已涌现。不过，相比于未来全部上马AP1000的较为激进的说法，以AP1000及EPR为主的全面引进路线似乎更加切实。 10月23日，广东台山核电1号机组核岛穹顶成功吊装就位。该项目由中广核集团与法国电力公司按照70%和30%的比例共同出资建设，是世界上第三个在建的EPR项目。 在安全设计上，EPR的特殊之处在于如果反应堆堆芯发生熔毁，辐射物质将被收集到一个巨大的炉灰箱内，箱体可以承受1500℃的高温，这样可以防止辐射物质泄漏至土壤或是空气中。 法国作为核电占比最高的国家，全境正在运营的反应堆共有58个，其中至少有1/3已经面临“老龄化”问题。福岛核事故后，法国仍然抓紧建设验证EPR，他们计划今后逐步建造40台EPR机组，而不再建二代机组。 ——关键设备硬性国产化—— 核电装备国产化是我国能源安全策略的重要措施之一，是核电国产化的主体。从我国第一次引进核电技术以来，核电所用的高端装备对国外企业的依赖度比较高。引进AP1000后，我国引进策略中强调了关键设备的国产化，提出了依托项目4台机组按设备价值计算的国产化率分别为40%、50%、60%和80%，从第5台机组开始基本实现全部国产化。 ——101项核电标准将发布—— 《压水堆核电厂核安全有关的钢结构设计要求》等101项能源行业核电标准的报批、编校和印刷工作已经在今年9月底完成，预计经国家能源局批准后发布实施。这标志着我国压水堆核电厂标准体系建设工作已迈出实质性步伐，为建立和完善我国核电标准体系奠定了基础。 在这101项标准中，《核电厂工程建设预算编制方法》等4项核电工程经济类标准填补了该领域的空白，《核电厂核岛机械设备无损检测》统一了不同的检测方法和验收标准，《压水堆核电厂用不锈钢》等30多项核岛机械设备和材料系列标准对促进核电设备和材料的国产化具有重要意义。 中广核董事长贺禹向媒体透露：“目前全国在建、在运核电机组安全检查、评估工作已经告一段落，安全检查报告正在形成之中；《核安全规划》、《核电中长期发展规划》两个规划正在推进，有望年底前完成。”另据权威人士透露，到2020年，国内核电装机规模将不低于6000万千瓦，这意味着在目前已运行近1200万千瓦装机的基础上增长5倍以上。
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