2011年10月电力科技与环保第27卷第5期
核能发电的特点及前景预测
Characteristicsofnuclearpowerandforecastofprospects
陈国云1。范杜平2
(1．南昌大学理学院，江西南昌330031；2．长沙埃尔压缩机有限责任公司，湖南长沙410138)
摘要：核能发电具有经济、环保、安全的特点，发展和推广核电既能确保能源的可持续发展。也能满足环境保护的需
要。近年来，核电发展取得了一定成绩。但其热污染和放射污染问题仍需引起重视并采取相关的措施。
关键词：核裂变；核能发电；反应堆
Abstract：Nuclearpowerhavethecharacteristicsofeconomic．environment—protectalandsecure．whichwould
ensurethesustainabledevelopmentofenergy．Inaddition．developmentandpopularizationofnuclearpowerare
alsodemand0fenvironmentalprotection．Nuclearpowerindustryhadobtainedgreatsuccessrecentlyyears．but
itspollutionofheatandradiationexitsasbefore．Relateddepartmentsshouldpaymoreattentiontothepoilu-
tion，andfurtherstepsshouldbetakenforcontrolling．
KeyWOrds：uclearfission；nuclearpower；reactor
中图分类号：TM623文献标识码：B文章编号：1674—8069(2011)05—048—03
’我国能源体系以燃煤为主，煤炭约占一次能源
消耗的70％。这种能源结构不仅依赖于已存的不
可再生的地下储煤，也给环境带来了很大的危害。
从环境保护的角度来看，煤和石油的燃烧会造成严
重的环境污染，而核能是清洁能源，无CO：、SO：及
粉尘排放。近年来，各国致力于综合解决核电站的
安全性、经济性、废物处理和防止核扩散等问题，将
建成新一代先进核能系统——第四代核电站…。
本文综述核能发电的特点，分析了核能在发电方面
亟待解决的难题，并预测了其应用前景。
1核电的特点
1．1核电的经济性
核能是高度浓缩的能源，1t铀裂变产生的能量
相当于240万t标准煤。核燃料能量密度比起化石
燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积
小，运输与储存都很方便。构成核能发电成本的因
素很多，包括基建投资费用、运行维护费用、燃料费
用，以及核电站退役处理费用。核电发展初期，不仅
基建投资费用昂贵，核燃料生产过程复杂，需要庞大
的设备，加上特殊的安全措施需要，核能发电成本较
高。目前，核能发电的成本有了很大降低，但核电站
基金项目：国家自然科学基金(4lO“002)；南昌大学校基金-(203353)
退役处理的费用远比早先预计的为高。
1．2核电的环保性
核能发电与火力发电不同，发电过程中不需要
燃料储仓、废渣场地等，不直接产生SO：、NO，、汞或
其他与化石燃料的燃烧有关的污染物，也不直接产
生CO：，是清洁能源。目前，火电厂靠大量燃烧有机
燃料发电，其排出的SO：、CO：、N：0等气体，不仅直
接危害人体健康和农作物生长，还导致酸雨和“温
室效应”。核电站产生的放射性三废，原则上回收
处理存储，不外排。排入环境的只是处理回收后残
余的尾气，数量甚微。只要能确保安全运行，核电站
对环境的影响是极小的，排放到环境的反射性气体
在严格的监督和控制之下，周围的居民由此受到的
辐射剂量小于来自天然本底的l％。
1．3核电的安全性
核电厂的核反应堆不会像原子弹那样发生爆
炸。核电厂核反应堆采用易裂变物质做燃料，这些
燃料分散布置在反应堆内部，任何情况都不会像原
子弹那样发生爆炸。反应堆具有类似不倒翁的特
点，其设计具有固有的安全性，当外界破坏了反应堆
的平衡，核能释放太快时，在一定范围反应堆能不靠
外界的干预，裂变反应会自然终止，使反应堆回到原
万方数据
2011点陈国云等：核能发电的特点及前景预测第5期
来的状态自动停对，绝对不会发生爆炸。如果海啸、
地震、热风暴、雷击、洪水等自然灾害发生，反应堆会
自动安全停闭。如果遇到核电厂附近的堤坝坍塌、
风机坠毁、重大交通事故之类的严重事故，反应堆建
筑物被砸时，反应堆也会安然无恙。
1．4核电对环境和公众的影响
正常人体能耐受一次0．25Sv的集中辐射而不
至于遭到伤害，只有过剂量的辐射才能对人体造成
伤害。参照国际辐射单位和测试委员会的标准，我
国规定了人体每年接受辐射的限制，即从事放射性
工作的人员每年接受辐射不得超过0．05Sv，核电设
施周围居民每年接受的辐射不得超过0．01Sv。因
核电站所使用的反应堆由里到外依次采用了堆芯、
压力壳、安全壳、包壳等多重屏蔽，使得就算反应堆
附近的辐射剂量也很小了，何况核电站一般建在离
居民很远的荒芜地带。我国核电厂对公众造成的实
际辐射量比规定的限制要小得多，核电厂对人体辐
射致癌的影响可以说微不足道。
2核电亟待解决的难题
2．1核电站的工作原理与主要堆型
核电站的主要任务是将原子核裂变所释放的核
能转变为电能。核电站中的反应堆种类很多，目前
技术比较成熟且投入商业运行使用的一般有如下几
种：压水堆、沸水堆、重水堆和其它堆，主力堆型是压
水反应堆旧1。压水堆核电站主要由原子核反应堆、
一回路系统、二回路系统及其他辅助系统与设备组
成。一回路系统也称为核岛，是将裂变转化为水蒸
汽的热能装置。反应堆所产生核能，使堆芯发热温
度升高，高温、高压的冷却水在主泵驱动下流迸堆
芯，将堆芯中的热量带至蒸汽发生器。蒸汽发生器
再把热量传递给二回路循环系统中的给水，使给水
加热成为高压蒸汽，放热后的冷却水又重新流回堆
芯。这样循环往复构成一个密闭的循环回路。为了
确保安全，将整个一回路循环系统主设备集中安装
在安全壳内。
二回路循环系统亦称常规岛，由汽轮机、发电
机、凝汽器、二回路循环泵、加热器除氧器及水箱等
设备组成。二回路中蒸汽发生器的给水吸收了一回
路传来的热量后变成高压蒸汽，推动汽轮机，带动发
电机发电。做功后的废气在凝汽器内冷却凝结成
水，再由给水泵送入加热器加热后重新返回蒸汽发
生器，再变成高压蒸汽推动发电机做功发电，这样就
构成了第二个密闭循环回路。二回路系统设备均安
装在汽轮发电机组厂房内。
2．2核电的热污染
从核电站的工作原理可以看出，核电站运行时
形成的热污染问题是一个无法回避的问题。由于核
电站的效率低，核电厂每发lkW电所释放的废热要
比同级燃煤电厂多40％，这种废热必须转移到环境
中去，转移的办法可以用冷却塔，或者利用河流、池
塘或海洋。如采用水冷却，则所需的总水量大得惊
人，1000MW机组核电站冷却水量为28400L／s，水
温通常要升高100℃。由于温度升高，可能产生各
种各样的化学和生物学的影响。
2．3核电的放射污染
尽管核电站在运行过程中几乎不产生SO，和温
室气体，但是它产生的放射性废物污染始终是一个
人们都关心的话题。核电站的核反应过程中会产生
放射性裂变和活化产物，一部分通过气态途径进入
环境，这些放射性流出物会改变当地的水体放射性
水平，对水生物产生辐射剂量，还可能影响周围的淡
水资源的利用。
核电厂有严格的管理措施控制放射性物质的排
放。核电厂三废排放的原则是尽量回收，把排放量
减至最少。核电厂内固体废物完全不向环境排放，
放射性活度较大的液体废物转化成固体的废物也不
排放，像工作人员淋浴水之类低放射性废水经过处
理、检验合格后排放。气体废物经处理和检测合格
后向高空排放pJ。但目前国内关于生物辐射影响
的评价研究较少，也无相关评价标准”o。我国人口
密集，建设核电站时需考虑其对附近水体环境，尤其
对居民饮用水的影响。此外，核电厂运行过程中需
加入一定量的化学试剂以满足系统运行要求。因此
核电厂的液态流出物中除含有放射性核素外还包括
一定量的化学污染物。要处理好核电站的放射污染
物，首先需要我们引起重视，其次制定相关的政策和
措施，此外还要在技术上增加投入，以保证电站周围
的居民免受其害。
3核电发展前景预测
3．1国外核电发展
美国是世界第一核电大国。目前运行的核电机
组为104台，装机容量达970GW。占世界核电装机
，49
万方数据
2011年10月电力科技与环保第27卷第5期
容量的29％，为美国提供了20％的电力。目前欧洲
有近135个核反应堆在运行，总装机容量为
125GW，占欧洲总发电量的35％。英国面临的能源
压力最大，目前的12座核电站大部分建于20世纪
中期，其核电提供了全国25％的电力份额，天然气
发电的比例为40％。尽管法国是世界上核电占电
力比例最高的国家(约占总发电量的80％)并向周
边国家输出电力，但法国仍在积极发展核电，并将在
2020年建成球床式反应堆(核电站反应堆型)。俄
罗斯近年来克服了切尔诺贝利核事故后公众强烈反
对核电建设的障碍，并且继续实行其强大的核工业
发展计划。俄罗斯2004年有10个核电站的30座
反应堆在运行，总功率为22．242GW，目前核电占全
国发电量的16％。
亚洲国家中，韩国是发展中国家中发展核电最
成功的国家之一，核电发电量已占全国发电量的
40％。从20世纪70年代第一个核电站建成后，韩
国核电一直稳步发展，预计到至2015年韩国还将建
12台新的核电机组。日本能源经济研究院也称
2030年日本核电在一次能源中的份额将从2004年
的11％上升到20％。印度目前核电总装机容量为
l100万kW，并计划到2020年为2900万kW，到
2030年为6300万kW。到2040年为13100万kW，
到2050年达27500万kW。
3．2我国核电发展
我国发展核能具有重要的战略意义，它不但能
确保我国长期的能源安全，维持我国的核大国地位
从而确保国家安全，还将带动我国相关产业及其高
新技术的发展并为改善环境污染形势作出贡献。长
远意义上说，核能除了用于发电之外还将为交通运
输和工业供热(如可用核能产氢和海水淡化等)提
供能源，逐步取代日益短缺的石油资源。其实30多
年来我国的核电已取得令人瞩目的成绩，然而与国
际先进水平还是有一定差距，表l给出了已经建成
且正在运行的核电机组。
在(2050年我国的能源需求》研究报告中，政府
对我国中长期能源发展形势和前景做了全面分析，
计划届时核电占一次能源比重将提至12．5％，占电
力总装机容量的20％，达240GW。目前我国核电
发展主要瞄准国际上“三代”大型压水堆，以提高核
电的安全性与经济竞争力。国现有核电站的安全系
数主要依靠人工操作保障，而新一代核电站将具有
50
固有安全性，一旦遇到故障，反应堆可以依靠本身的
特性返回到安全状态。
表1中国已建成运行核电机组
4结语
核电站运行时的热污染和放射污染对周围的水
体环境和水生动植物会产生辐射剂量，这些都需要
引起我们重视，并制定相关的政策和措施，此外政府
还要在技术上，特别是人才培养上增加投入，以促进
我国核电事业更快发展。巨大的核能因其经济、环
保和安全性决定了其未来很长一段时间内具有美好
的发展前景。面对核能大发展的局面，我们应该重
视人才培养，并使民众知情。要设法使民众摒弃提
到核能就和原子弹联系甚至谈“核”色变状态，对其
合理引导，加强此方面的教育。这几年随着我国核
电站的不断出现，民众对核能有所了解，但国家对核
能的宣传和核知识的普及还是必需的。
参考文献：
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[2]牛立．核能发电与我国核电事业之路[J]．电站辅机，2006．96
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[3]置达．核电厂与常规火电厂的比较[J]．武汉大学学报(工学
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[4]张晓峰。田新珊，黄彦君。等．内陆核电厂对水库环境的影响一以
威宁核电厂为例[J]．湖泊科学。20lO，22(2)：181—188．
收稿日期：2011·05—07；修回日期：2011-09-08
作者简介：陈国云(1980．)，男，湖南长沙人．博士，讲师，主要从
事核技术及应用研究。E—mail：e甥／8008@nuaa．edu．cn
万方数据
核能发电的特点及前景预测
作者：陈国云，范杜平
作者单位：陈国云(南昌大学理学院,江西南昌,330031)，范杜平(长沙埃尔压缩机有限责任公司,湖南长沙,410138)
刊名：电力科技与环保
英文刊名：ElectricPowerEnvironmentalProtection
年，卷(期)：2011,27(5)
参考文献(4条)
1.张晓峰;田新珊;黄彦君内陆核电厂对水库环境的影响-以咸宁核电厂为例[期刊论文]-湖泊科学2010(02)
2.雷达核电厂与常规火电厂的比较2009(Sup)
3.牛立核能发电与我国核电事业之路[期刊论文]-电站辅机2006(01)
4.林立志;杨小晶;林雷高温气冷堆核电站:新型的核能发电技术[期刊论文]-国际电力2004(04)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_dlhjbh201105016.aspx
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