核能档案44——走进加拿大核电

 

概述

加拿大全国约15%的电力来自核电，全国有3个省的18个反应堆运营，总装机容量超过了12600MWe。在接下来的十几年中，加拿大计划建设更多的新型反应堆。加拿大曾经一度是核技术研究领域的领头羊，出口了许多先进的反应堆系统，生产的放射性同位素在全世界医学领域也占了很高的比例。

2008年统计显示，加拿大的发电总量是6510亿KWh，其中14.4%来自核电，59%来自水电，17%来自火电，6%来自天然气。全年的电力消耗约为每人16000KWh，是世界人均耗电量最多的国家之一。

加拿大能源研究协会（Canadian Energy Research Institute）的一项研究表明，2005年加拿大的18座反应堆的供电收入近50亿加币，为GDP增加了63亿加币，为政府的税收贡献了14亿加币，核工业直接或间接地使66000人受益。在1952—2006年期间，政府通过AECL向核工业总共投资132.6亿加币。据AECL称，通过产电供能、技术研究、Candu出口、铀资源出口、医学放射性元素和专业化的服务等诸多途径，已经总共为国家收益1600亿加币。

反应堆的发展

1944年被召集的队伍

加拿大拥有自己国家设计和研究的反应堆。早在1944年，一支专家队伍被召集在Montreal，Quebec，一起研究设计重水堆型的国家实验性反应堆（National Research Experimental Reactor），反应堆建在Ontario的Chalk River，在1947年投入运行。Chalk River的实验室现在成为国家的核工业研究设计中心。政府在成立了Atomic Energy of Canada Ltd （AECL）组织，并任命其开展和平利用原子能的研究。1957年，NRU反应堆在Chalk River建成。直到现在NRU反应堆生产了全世界40%的molybdenum—99，用于癌症的治疗和诊断。

Chalk River的核试验基地

AECL和加拿大工业联合，在20世纪50年代末发展第一座Candu堆型。Candu型反应堆使用重水作为冷却剂，用天然铀矿作为燃料。Candu反应堆的优点是减少了加工和浓缩核燃料的费用，并缩短了反应堆的换料和检修周期，缺点是重水的造价比较昂贵。在1962年，Chalk River工业区上游30Km的Rolphton 处，一座小型Candu反应堆开始运行。1967年，更大型号的反应堆（200MWe）在Douglas Point投入运行，该反应堆就是印度国内首座PHER型反应堆的最初设计堆型。

Darlington核电站的主控室

国内的第一座商业Candu型反应堆建在Pickering，Ontario。在1971年投入运营。加拿大的18座反应堆中有6座在Ontario，其余的分布在Quebec 和 New Brunswick，2008年的统计显示Ontario的53%的电力来自核电。

目前Candu 型反应堆的技术和设计已经进化了好几代。目前最新型的是Enhance Candu 6（EC6，建在中国秦山），下一代将是Advanced Candu Reactor（ACR—1000）。

建在中国秦山的Candu 6

现如今全世界有32座Candu型反应堆分布在7个国家，有更多的正在建设中。其中4座在韩国，2座在罗马尼亚，2座在印度，1座在巴基斯坦，1座在阿根廷，2座在中国，这些将由加拿大的相关专家参加建筑和运营。

出了供电外，Candu型反应堆几乎生产了全世界的所有cobalt—60用于医学和消毒。

反应堆的翻新

为了满足目前和将来国内对电力的需求，州政府核反应堆运营商决定通过重新装修几座反应堆来延长他们的运行寿命。装修Candu型反应堆包括以下几部分：替换核燃料组件和蒸汽发生器，提高安全运行系统和标准。虽然翻新反应堆比建造一座新的既省时又省钱。但从某种程度上说，超期运营的资费和建造一座全新的反应堆几乎一样贵。

新型反应堆设计

现如今加拿大政府提议在接下的十几年中建造更多的反应堆并投入商业运营。其中Ontario计划建造4座，New Brunswick计划建造一座，Alberta计划建一座或四座小型的反应堆。新建项目的装机容量有望达到9GWe。

自20世纪50年代诞生以来，为了提高燃料的利用率，满足更严格的安全标准，减少建造时间和资金，Candu型反应堆经历的数代的替换。

Candu型反应堆的结构

Candu 6反应堆的设计一直在改进中，虽然一段时间被搁置了，但是已将Candu 9（功率约为900MWe）的优点与最新的Candu 6结合了。Candu 9 的设计优点是对核燃料的要求比较灵活。从天然铀到低浓缩铀，  Candu 9的创新优点吸收了韩国和中国的建造经验，形成了Enhanced Candu，功率有望提高到750Mwe，对核燃料要求比较灵活，建造时间约为4.5年，有60年的运营寿命，中间会替换一次蒸汽发生器。

ACR（Advanced Candu Reactor）型反应堆代表了未来设计的改革。它的设计结合了压水堆的一些优点。采用了轻水冷却剂，堆型的设计趋于简洁化。据称他将会以低浓缩铀（约1.5%的铀—235）作燃料，并提高了和燃料的利用率近三倍，大大减少了反应堆产生的核废料。现如今，1200MWe的ACR—1000的建造备受世界关注。它采用模板式的建造模式，主要的组件在美国的一家船厂建成。首座ACR型反应堆的建造周期约为44个月，其余的是36个月左右。加拿大核安全协会（Canadian Nuclear Safety Commission，CNSC）在2009年2月审查ACR—1000的设计，9月份即批准了该项设计，并赞扬该设计满足了全部的安全要求和加拿大对新型核电站的要求，这意味着ACR—1000的运营执照在加拿大的审批过程将不会遇到太大的障碍。

核不扩散协议

根据国际条约规定，加拿大的铀矿只能卖给核电站。核设施和技术也只用于原子能的和平用。加拿大核安全协会（CNSC）一相配合国际原子能机构（IAEA）的工作，允许他们接

加拿大的核设施，并在附近安装监控设备。国家每年都向IAEA作关于国内核燃料拥有的报告，为了使IAEA的工作更加方便，CNSC开发了一套被称作Canadian Safeguard Support Program的程序，用于核安全的监管。

加拿大是核不扩散条约中的一员，至今国内没有核武器。