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核电技术的“明天”

发布时间:2015-5-18 15:21    来自: 能源评论



    从国际上看,高温气冷堆的研究始于20世纪60年代,到80年代中期完成了3座实验堆电站和2座示范堆电站的建设。2005年美国能源政策法确立了下一代核电站(NGNP)项目并建造高温气冷堆原型堆,发电和制氢设施预计在2021年开始运行。

我国“863计划”项目——10兆瓦高温气冷实验堆氦气透平发电项目,由清华大学自主设计建造,于20031月实现满功率运行发电,成为世界上第一座具有模块式高温堆特点的实验电站。20066月,美国《纽约时报》记者为了解项目情况,曾专门通过越洋长途电话采访项目负责人——清华大学核能与新技术研究院院长张作义。

正在建设中的石岛湾高温气冷堆核电站示范工程是我国第一座高温气冷堆示范电站,也是世界上第一座具有第四代核能系统安全特征的20万千瓦级高温气冷堆核电站。按照华能集团公司规划,从2015年开始,电站各个设备将逐步运抵现场,2017年将实现并网发电。

作为体量不大的高温气冷堆,其优势除安全外,更在于具有效益可观的产业综合价值,堪称“多面手”。

首先是对装备产业的带动。以石岛湾核电站高温气冷堆的压力壳和蒸汽发生器为例,这些重150吨和30吨的庞然大物,以及堆内约13000个零部件的制造成功,使我国成为少数几个能够加工制造高温气冷堆关键设备的国家之一。其次,由于模块式高温气冷堆核电站具有模块单功率小、可以模块式组合的优点,可以满足电网对不同规模电源点要求,所以能够成为一种全新的分布式电源和电网支撑电源。此外,由于出口温度高,还可应用于稠油热采、石油化工、煤气化和液化、核能制氢等领域。

高效能手:快堆

新世纪以来,以美国为首的核能先进国家提出的6种第4代先进核能技术中,有3种是快堆,其中最成熟的就是我国选择的钠冷快堆。

2014121817时,我国第一座钠冷快中子反应堆——中国实验快堆(CEFR)首次实现满功率稳定运行72小时。截至当时,CEFR累计并网运行438小时,累计发电量超过300万度,累计上网电量超过180万度。2015年上半年,CEFR将完成第一阶段全部试验内容。

最新消息显示,在快堆商用领域,印度很有可能拔得头筹。据报道,印度首个自主设计的500兆瓦原型快堆(PFBR)预计在9月开始发电,满功率运行大约在20164月。

实际上,快堆发展从上世纪40年代起步,只比热堆的出现晚4年,而且第一座实现核能发电的就是快堆技术。通过多年来的努力,以及一系列试验堆、示范堆和商用验证堆的建造,目前快堆技术上是目前接近成熟的第四代堆型。业内的预计是,本世纪中期快堆将逐渐在反应堆中占主导地位。“我国有望最快在2028年就能推广56座示范快堆,本世纪30年代就能建成如120万千瓦级电功率的高增殖快堆,到时候就能够正式对外推广和商用了。”中国工程院院士徐銤如此表示。

业界之所以认可快堆对核电发展的重要作用,原因还在于其对铀资源充分高效的利用。当下广泛应用的压水堆技术对天然铀资源的利用率只有约1%,而快堆则可达到60%70%。据业内人士介绍,以目前探明的天然铀储量推测,快堆的使用可以使全球铀资源持续利用3000年以上。中国原子能科学研究院科技委原副主任顾忠茂认为,考虑到几十年后地球上经济可开采的铀资源将趋于短缺,我国必须在做好热堆核电产业技术升级的同时,不失时机地启动快堆核能系统的技术开发,为“明天”的核能产业做好技术准备。

 


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