第三代核电技术在中国核电进展中作用(1)

第三代核电技术在中国核电进展中的作用[摘要]文章简要回顾了第一、二代核电技术开发历程、世界核电界为核电苏醒进行的尽力，包括INPO牵头在核电厂运行技术支持方面的工作和EPRI制定电力公司要求文件(URD);分析了URD的作用和局限性;探讨第三代核电技术活着界和中国核电进展中可能起的作用,并对招投标结束后核电业主的工作提出了建议。TheRoleoftheThirdGenerationNuclearPower TechnologyinChina’sNuclearPowerDevelopmentZHANGLuqingAbstract:Thepaperbrieflyreviewsthedevelopmentprocessofthefirstandsecondgenerationofnuclearpowertechnologies,effortsforworldwideresurgenceofnuclearpowerbythenuclearpowerenterprisesintheworld,includingtechnicalsupportfornuclearpowerplantoperationledbyINPOandtheUtilityRequirementDocument(URD)establishedbyEPRI.ItanalyzestheroleandlimitationoftheURD.ItdiscussesthepotentialroleofthethirdgenerationofnuclearpowertechnologyinthenuclearpowerdevelopmentintheworldandinChina.Moreover,itoffersaproposaltotheworkofthenuclearpowerownerafterthebidding.去年我国正式公布了2005-2020年核电进展中长期 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 。计划提出，到2020年我国要建成核电4000万千瓦，占届时总装机容量的4%；另外还有1800万千瓦的在建工程。国家有关部门组织了举世注视的第三代核电技术引进招投标，希望通过引进全套第三代技术来统一我国此后的核电机型。历时两年有余的谈判终于尘埃落地。本文试图探讨第三代核电技术在我国核电进展中可能起的作用，和如何才能发挥作用。一、第一、二代核电技术开发的简要回顾世界上第一座核电厂是1954年前苏联建成的5MWe奥布宁斯克实验性石墨滚水堆核电厂。1957年末美国建成了60MWe希平港原型压水堆核电厂。接着美国政府又投资各类有可能用于发电的堆型研发，几乎所有可能的组合方式都进行了实验。最终仍是压水堆和滚水堆的实用优势明显，成了核电进展的主线。上世纪五六十年代，美国、西欧和日本的经济迅速进展。六十年代后期美国核电造价仅200$/kW左右，引发大量定货。西欧许多国家熟悉到进展核电是其摆脱过度依赖中东石油的唯一前途。在普遍看好核电的形势下，美、苏、日和西欧各国制定了庞大的核电计划。鉴于美国富集铀轻水堆经济性远好于天然铀石墨堆和美国政府同意供给富集铀的许诺，法国、瑞典、日本、西德等国前后舍弃了原先的天然铀线路，转向富集铀轻水堆。美国轻水堆技术成了西方轻水堆核电技术的开山祖师。1973年的第一次石油危机引发了美国第二个核电定货高潮，两年间共定货6700万千瓦，占昔时定货总容量的～50％。单台机组的功率水平也在通常称为第一代核电技术的原型/示范堆技术的基础上大幅度提高，达到百万千瓦级。技术上也有不小进步。通常称这段时期建设的核电厂采用的是第二代技术。到1980年末，全世界约300座核电机组的总装机容量已达到亿千瓦。从1966年到1980年的核电装机容量年增加率达到26％。受1979年第二次石油危机的影响，所有能源价钱均急剧上涨，西方各国经济进展速度锐减，同时采取大规模的节能 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 ，使得电力需求大幅回落。大量电力建设项目被迫停建、缓建或取消，而首当其冲的就是造价较高的核电厂。在此期间早先运用的第一代核电技术在安全理念、选用的材料和制造质量方面的问题逐渐暴露，显示出低估了单台机组容量放大引发的困难。1979年3月美国发生的三里岛事故更使核电雪上加霜，事故虽未造成人员伤亡，却对世界核电进展产生了深远影响。三里岛事故后，美国核安全监管委员会(NRC)增强了对核电厂的 安全管理 企业安全管理考核细则加油站安全管理机构环境和安全管理程序安全管理考核细则外来器械及植入物管理 ，不但严格控制新许可证的发放，而且对原有核电厂的设备和规程的修改要求一加再加，致使设计一改再改，工期一拖再拖，经济性则一降再降，投资风险大大升高，使投资者对核电厂丧失信心。1979年以后美国再没有新的核电厂定货。据统计，到1983年美国有108座核电装置共计亿千瓦和半数的火电厂定货合同被取消，很多在建的核电厂和火电厂被推延或停建。1986年4月又发生了前苏联切尔诺贝利核电厂事故，造成严峻的人员伤亡、大面积环境污染和人员迁移。核电进展遂跌至谷底。从20世纪80年代中期起，石油和煤产量多余，价钱持续走低，使核电逐渐失去经济竞争力。两次石油危机的久远影响使核电深受挫折。二、电力公司要求文件和第三代核电技术为了使核电摆脱严峻事故的恶劣影响，美国核电界和世界上其它国家的核电同行一直在为核电走上苏醒的道路进行持续不断地尽力。美国核电界做了两件事:一是改良投运核电厂的安全和经济性;二是研发新核电技术。通过二十连年的不懈奋斗，这两件事都取得了专门好的成绩。一方面三里岛事故后，美国组建了核动力运行研究院(INPO)，美国国内所有的电力公司和一些国外电力公司都成为其成员。在全部成员单位的支持下，INPO在提高核电厂运行安全靠得住性方面进行了大量卓有成效的工作。突出表此刻：推动核电厂全部员工普遍成立与提高的安全文化意识、质量保证体系的健全与改良、人员培训与再培训条件的改良、有组织、规范化的运行经验反馈、水化学与设备材质的控制、无损检测技术的研发、先进技术(如运算机与IT技术、高燃耗燃料组件、PSA技术、大型设备改换等)与新材料(Incnel690、Zr-4合金、新可燃毒物材料等的运用、包括性能监测和纠正办法、预防性检修、长期计划等的一揽子设备靠得住性管理等。通过INPO和电力公司的一路尽力，美国投运核电厂的运行安全靠得住性有了长足的进步，美国核电已爬出低谷。目前美国核电厂运行性能指标整体良好，美国能源研究院(EPRI)的评价是“核电厂现有设备的安全性和经济性能全面优秀”，“具有高度的安全性能和破纪录的靠得住性”。事实上此刻世界上正在运行的二代核电机组通过二十年左右持续不断在停堆换料中安排的整改，能够说都已经进化为二代改良型技术，只是改良程度上有所不同。上世纪九十年代法国、德国和韩国推出的新机型核电机组的安全性和经济性都超级优良。另一方面，为了提高核电厂的安全性和经济性，同时为了扭转知足美国核管会(NRC)安全要求方面的被动局面、提高获取安全许可证的稳固性，以促使设计和建造顺利进行、降低投资风险，20世纪80年代中期开始，美国电力研究院（EPRI）在NRC的支持下，通过连年尽力，按照轻水堆30连年的运行经验教训，制定并于1990年第一次发布了一套使供货商、投资方、业主、核安全管应当局和公众各方面都能同意的电力公司要求文件(URD)，起初曾称用户要求文件，作为开发未来的先进轻水堆（ALWR）的明确、完整的技术准则。随后西欧、日本和韩国亦接踵制订出各自的电力公司要求文件EUR、JURD和KURD。美国的URD共分三卷。第一卷是先进轻水堆计划的政策声明和高层设计要求。包括简化、设计裕量、人因、安全、技术成熟性、可维修性、可建造性、经济性、质量保证、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化和管理稳固性等14项政策；和安全设计要求、性能设计要求、可建造性要求和设计进程要求等。另外还明确提出了经济目标。第二卷和第三卷则别离针对功率为120～135万千瓦改良型ALWR和采用全新设计理念的革新型即非能动型ALWR提出了完整的高层设计要求和针对特定设计概念的大体设计要求。这些电力公司要求已用于若干先进轻水堆机型的研发并已取得较好的功效：已有运行业绩的是ABWR，在建的有ABWR和EPR，正进行合同谈判的有AP1000和EPR。被电力公司看好的机型还有APWR、SBWR和ESBWR等。URD在推动三代核电技术进展方面的历史功绩是举世公认的。但笔者注意到URD有一段时刻没有人提及了。EPRI在2006年年末发表的关于美国核能技术研发战略 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 中也只字未提URD和第三代，只是泛指先进核电技术。笔者以为可能有以下三个原因：第一，URD的许多要求已再也不是三代技术的”专利”按照世界核电营运者协会(WANO)每一年的统计资料，现役核电厂中的一批佼佼者运行业绩相当优秀。URD对第三代核电技术提出的一些要求，如非计划自动紧急停堆次数＜1次/年、机组可用率＞87％、能按每日跟从负荷方式运行、18个月换料周期等已经在这些机组上得以实现。许多核电厂提出延长运行许可证到60年的申请并能取得美国核管会的批准，均成立在对安全性超级有信心的基础上。第二，URD的经济性要求难以兑现目前采用三代技术的核电项目不多，但从已建与在建项目的建造周期和见诸报端的合同价来看，与早已折旧完毕的延寿核电厂相较，经济竞争力不强。在考虑这连年的涨价因素，再也不提那些经济指标也可理解。日本东京电力公司建成运行的两台ABWR机组，听说业绩不错，可是造价太贵，跟进者甚寡。经济性不佳可能是URD淡出的原因之一。第三，URD不适应新形势的政治需要面对世界避免核不扩散的严峻形势，美国牵头和主要核电国家，从本世纪初开始酝酿开发第四代核电技术，即为知足21世纪核能需要开展研发的6种核能堆型。其主要特征应是：除比前三代核电有更高的安全性、更好的经济性、更少的放射性废物产生量外，特别强调不易通过商用核燃料循环产生军用核材料。专家预期，第四代核电将在2035年前后投入商用。美国政府还踊跃推行全世界核能伙伴(GNEP)计划，以谋求从根本上堵住核材料扩散的源头，确保核燃料的长期稳固供给。URD未考虑这方面的要求，从政治上落了伍。对美国核电业主而言，早已折旧完毕的核电厂延寿，会带来可观的经济效益和能够同意的安全性。他们企望通过慢慢技术改良，尽可能规避技术风险、获取最大的利润回报，这是他们并非急于建造新型反映堆核电项目的主要原因之一。所以，作为革新型第三代核电设计的AP600/AP1000在美国推销了这么连年，就是没有一家公司愿意出头吃第一只螃蟹。同时，美国核电界在推行新型反映堆时采取超级科学严谨和讲究实效的态度。虽然他们已经有了数千堆年的运行经验、轻水反映堆技术又源自于美国，美国计划要在2020年前新增核电容量3000万千瓦、到2030年新增1亿千瓦核电，使核电装机容量翻番，但仍然要在完成至少两种ALWR标准设计的首堆工程的建设，取得经验后再行推行。对于他们半途舍弃研究的气冷堆和快堆，则肯定了更为稳妥一些的进度，但都要在原型堆建成运行取得经验后再推行。EPRI估计，属于第四代的超高温气冷堆（VHTR）原型堆电厂2020年建成，2030年大规模推行；示范快堆将于2035年建成。原来是西屋联队成员之一的三菱公司此刻和法国AREVA公司联手大力推销二代改良型机组。此刻是市场经济时期，三代机组的造价与二代改良机组造价若是一直有较大差距（假设二者批量生产的优惠能够兑消），很难假想在政府不给予补助的情形，核电业主会志愿选用高价的三代产品。即便假设未来二代核电厂退役和新增核电项目全都有三代技术来补缺，也可大致估算出，2040年左右三代核电仍然在全世界核电总装机容量中难以占到优势。