核能及核能发电

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《工程师手册》第1024页（7656字）

1．核电在国民经济和能源中的地位

中国能源工业发展中必然会遇到三大难题：①煤炭远距离运输对运输能力的需求量迅速膨胀，铁路、港口、航运等运力难以赶上需求的增长；②煤炭消费量的迅速膨胀，铁路、港口、航运等运力难以赶上需求的增长；③由大量燃烧炭带来的环境生态问题，将会给人民生活和经济发展带来难以预计的危害。

世界各国的实践已经证明，核电是一种安全、干净、廉价的能源，而且具有燃料运输量小，可在负荷中心附近建设的优点。因此，在我国东部沿海经济发达地区发展核电，是缓解中国能源紧缺矛盾的有效途径之一。

中国地域广阔，资源分布不均，煤炭资源绝大部分分布在北方，南方和东南沿海经济发达地区能源极度短缺，而且在能源消耗中煤炭比重在70%以上，所需煤炭绝大部分经长途运输供应。例如大同运煤至上海，铁路直运为1800多千米，海铁联运为2000多千米。大同至广州，铁路直运为2600多千米，铁海联运为3300多千米。由于煤炭长途运输，给铁路运输带来很大的压力，并提高了火电的电价，而且对环境造成了严重的污染。

由于核电的能量密度大，在远离能源基地的地区发展核电可以减轻煤炭运输的压力，因此，东南沿海缺能地区建设核电站的呼声很高。秦山核电站是在国家投资和主持下建设起来的，该电站已于1991年12月15日并网发电。广东大亚湾核电站是由广东省和香港合资建设的大型核电站，该电站拥有两台90万千瓦核电机组，其中第一台机组已于1993年并网发电。这两座核电站是中国第一批核电站。继此之后，2×60万千瓦秦山二期核电站已经立项，并已开始筹建。广东第二核电站也正处在前期筹备阶段。另外，辽宁、山东、上海、江苏等省市都对核电站很感兴趣，并不同程度地做了前期准备工作。随着中国东南沿海地区经济发展的加快，其电力需求迫切，东南沿海各省区要求建设核电站的积极性越来越高，预计中国的核电建设速度将会加快。

在本世纪内核电尚处于起步阶段，主要任务是通过核电建设掌握核电技术，为将来核电较大规模发展做好准备。因此，从目前来说，核电在电力工业中占重要的补充地位。到下一世纪，对核电的需求将更加迫切，有可能以较大的规模发展核电，并使之逐步成为中国电力工业的三大支柱之一。

2．中国资源及评价

(1)中国铀资源概况及其特点

铀是核反应堆的主要燃料。中国自1995年开始大规模的找铀工作，先后在全国20多个省、区探明了上百处铀矿床，为中国核电建设提供了足够的可靠的铀资源。初步预测，中国铀资源量潜在远景达170万吨以上。在全国范围内已经找到了5个主要铀矿省，可作为今后重点找矿区。截止到1985年底，中国已探明的可靠铀储量可居世界9大产铀国(储量超过10万吨)之列。

中国铀矿主要产出于显生宙，除奥陶纪未发现矿床外，几乎各时代均有铀矿产出。与西方主要产铀国相比，其特点是时代新(0．7～1．2亿年者居多)，80%储量集中在中新生代；矿床规模以中小型为主，品位以中等为主；铀矿床类型以花岗岩型和火山岩型热液脉状矿床为主；埋藏深度大多在500米以内。

(2)铀资源对核电发展的保证程度

①对近期目标的保证程度：到2000年要建成600万千瓦核电，并保证其在2000年以后运行三十年，共需天然金属铀储量5．2万吨。按技术经济性，现保有储量中，可供利用和选用的经济可采部分不但完全可以保证近期目标的需要，而且有较大富余。

②对中期目标的保证程度：预测到2010年核电总装机容量达到2000万千瓦，并保证其在2010年以后运行三十年，需要天然铀储量20万吨，其中2010年需要6万吨。根据现有探明储量情况，要满足中期核电发展对铀资源的需求尚有缺口。但经过一番努力，仍有可能保证中期目标对铀资源的需求。

③对长期目标的保证程度：2050年建成1．2亿千瓦核电站，并保证其在2050年后运行三十年，所需的天然铀储量为173万吨，与中国铀资源潜在的远景初估量差不多。因此，可以说，中国天然铀资源对保证核电发展长期目标的需求是有希望的。中国是核资源相对比较丰富的国家，有良好的铀矿地质条件和较多的远景区存在，铀资源前景看好，可信度高。

3．中国发展核电面临的主要问题及措施

(1)需要制定一个长期的核电发展规划和近期计划

国际上发展核电国家的经验表明：要使核电能以较快的速度发展，必须有一个全国统一的核电规划，并得到国家立法机构的批准和执行。国家没有一个统一的规划，势必影响有计划地发展核电，对国产化的进程、核电设备标准化和系列化都有一定的影响。特别是要实现核电在经济的竞争性，并在能源发展中占有一定位置，没有一个完整的核电发展规划是不能奏效的。

(2)国家缺乏核电建设的基本投资，是影响核电发展的主要困难之一

在核电起步阶段，由于核电工业尚未成熟，核电科研、试验电站、原型电站等环节都需要花费相当数量的经费。这些费用在国外都是由政府承担的，只有到核电站实现商业推广应用，核电工业真正能够自立时，才由企业来承担建设和经营。因此，有关专家建议，中国核电资金筹措应分两路进行：一路是核电研究和开发基金(包括预研、试验堆和原型堆建设等经费)，由国家财政承担；另一路是商用核电站建设资金，采取多方集资的办法，包括投资公司、地方财政、国外资金、股份制等方面，都可向核电投资。

(3)建立健全现代化的核电建设管理体制，采用国外先进的核电建设管理模式

秦山30万千瓦核电站建设基本上走出了中国式建设核电站的路子，特别是在秦山核电站建设初期，沿用了中国核工业军转民的经验，采取高度集中统一的管理办法。这些管理办法在以计划经济为主的建设时期是适用的。随着经济体制改革，也采用了一些国外先进的项目管理方法。这对于立足于国内的项目管理是适应的。

(4)采取有效措施，尽早实现核电国产化

实现核电国产化是使核电在经济上具有竞争能力的重要保证。目前国内两座核电站都没有真正实现核电国产化，秦山核电站有些关键设备是进口的，大亚湾核电站的全部设备是进口的。对此，要通过建设实践，引进外国先进技术和进行自身的科研开发，掌握核电站技术，实现核电建设的自主化、设备的基本国产化，并实现标准化、系列化、批量生产。

4．中国发展核电的战略对策

中国发展核电要经历先慢后快的发展过程。为保证中国自主核电工业体系的形成，以及核电在经济上具备竞争能力，在每一发展阶段必须建成一定规模的核电站作保证，否则就不能达到预期目的。对中国核电发展规模预测如下：

2000年前，建成470万千瓦，在建600万千瓦。在此期间，除完成秦山一期30万千瓦核电站，大亚湾2×90万千瓦核电站以外，秦山二期2×60万千瓦核电站，广州二期2×100万千瓦核电站，至少各有一台机组建成投产，力争辽宁建成100万千瓦核电站。本世纪末以前，逐步建立起中国自己的核电工业体系，为下世纪核电事业腾飞打好基础，为核电设备制造和核燃料循环工业在技术上、装备上、人才上做好较快发展的准备。

2010年前，建成2000万千瓦核电站。在此期间，除了沿海经济发达地区建设核电站外，一些内地能源短缺省份也将建设核电站。在堆型构成上，除建设少数快堆电站外，压水堆仍是主力堆型。从全国范围看，核电仍将是一种补充能源，但在东南沿海地区，核电将是重要的替代能源。通过下世纪前十年的努力，国内将形成压水堆核电站生产体系，并为今后发展快堆核电做好燃料和工业准备。

2050年前，建成1．2～2．4亿千瓦核电站。届时，按全国电力总装机容量12亿千瓦计，核电将占10～20%，成为全国电力三大支柱之一，肩负起电力供应的重任。

从2050年开始，大型快堆将投入商用，它与其它先进堆相匹配，形成优化的核燃料体系，保证中国长期稳定的能源供应。在此以后，聚变能将投入商用，为中国能源体系和环境生态优化做出重要贡献。

从现在开始，应采取如下战略措施，保证战略目标的实现。

(1)建立三个能源基地

中国地域广大，经济发展不平衡，能源资源分布不均，储量有76%集中在华北和西北地区。水能资源有70%集中在西南地区，而经济发达的东部沿海地区却缺煤少水。

要改变中国长期以来存在的北煤南运和西电东送的局面，就应当在全国建立三个能源基地：以山西为中心的北方煤炭基地；以西南为主的水电基地；东部沿海的核电基地。

在北方的煤炭基地，应尽力发展以煤炭为原料的煤化工、坑口电站、煤液化和气化等工业，使煤炭转化为化工产品、电能等能量密集的载能体运往外省区，对外运的煤炭也应选择经过洗选的热值高的优质煤，以减轻交通运输压力。

在西南水电基地，应选择建设条件优越的核电站，优先开发投入产出效益好的中型核电站。同时应充分利用廉价的水电，生产磷肥、铝制品等能源密集的产品，以载能体外运，既扬长避短，发展本地经济，又充分开发水能资源，减轻对交通运输的压力。

在东部沿海的核电站基地，优先发展核电站，以此作为基本负荷，逐步减少煤电所占的比重，优化该地区的电源结构。

东部沿海地区是中国经济发达地区，经济增长速度快，能源需求量大。但因该地区远离煤炭基地，交通运输紧张，常规能源供需矛盾突出，煤炭和电力缺口越来越大。该地区又是人口最密集的地区，以煤炭为主的的能源结构会给环境带来严重污染。寻求替代能源，优化能源结构，是该地区发展的重要战略措施。

东部沿海地区经济实力雄厚、技术基础扎实，又是腾飞较早的地区，对电力需求迫切，发展核电的积极性高。鉴于核电属于资金和技术密集的现代化工业，中国核电建设应该首先在经济实力雄厚、技术力量强的东部沿海地区重点开发，这不但有利于核电建设的快步发展，而且对缓和该地区的能源供应紧张和促进经济发展具有重大战略意义。

(2)核电站采取集中布点的方法，坚持一站多机原则

核电能量密度大，核电站宜建在经济发达和远离能源基地的地区。东南沿海地区应定为核电的重点开发区。

核电站布局应坚持一站多机原则。目前，应首先发挥现有秦山和大亚湾核电站厂址的作用，在同一地点布置3～4套核电机组。并应将踏勘工作做得好的厂地作为下一步布点的重点，后续拟建的核电站应优先布置在辽宁、江苏、福建、广东等厂址选择前期工作做得好的点上。

进入下一个世纪，将核电站布点扩大到两湖、四川、江西、山东等省区。在水力资源丰富，但煤炭资源短缺的西南地区，宜建核电站作为基荷电站，以发挥水电的调峰作用，形成优化匹配的电力体系。

(3)中国核电站堆型发展应遵循压水堆——先进压水堆——快堆——聚变堆发展路线

压水堆在国际上已是经济、成熟的堆型，而且我国已人建设压水堆核电站起步，所以应确定压水堆为我国第一代核电站的主力堆型。本世纪末建成的和在建的核电站都应是压水堆。

应将实现60万千瓦压水堆的国产化定为起步阶段奋斗的目标。重视研究国际上认为有发展前途的先进压水堆技术，争取及早向先进压水堆过渡。下世纪建造的压水堆，应是先进压水堆。

以进口发电容量为目标的核电选择中，应同时考虑与国产核电设备相兼容，并抓住引进对中国有用技术的机会。

中国核电站堆型长远发展应分三步走：第一步是压水堆，在2015年以前，核电站的堆型以压水堆为主。第二步是快中子增殖堆，从2020年开始模块式快堆逐步进入商用，以后逐步形成快堆与先进压水堆相匹配的组合体系。第三步是从2050年开始聚变裂变混合堆或聚变堆投入商用，与快堆相匹配，成为中国电力工业的主力军。

发展快堆，中国已探明的铀资源，可保证2080年以前核电稳步发展的需要。

低温供热堆经济性得到证明后，可逐步推广应用。

高温气冷堆可以提供高温工艺用热，为煤的液化气化、核能炼钢、核化工提供理想热源。它将可能在2030年以后发挥重要作用。

(4)中国发展核电应发挥各方面积极性，开创多方集资办核电的渠道

核电是中国电力工业的重要组成部分之一，也是保证长期电力供应的希望。中国尚处在发展核电的起步阶段，核电又是新兴的产业，其成熟过程需要一定时间。而且，由于它是一种高技术产业，人有技术复杂、难度大等特点，在核电达到商用之前，需要投入相当资金进行核电技术的研究开发工作。凡发展核电的国家，都是在核电发展前期投入相当的资金。因此，国家首先应将核电建设资金纳入国家能源建设资金渠道，对核电工程应给予资金上的保证，并设立核电科研的专项基金，这部分基金应由国家拨款解决。

鉴于目前地方经济随着改革开放步伐的加快，发展速度较快，特别是东南沿海地区对电力需求紧迫，又苦于这些地区缺水、少煤、少油，环境容量又已近饱和，许多地区都急于发展核电，以补充常规能源的不足。国家应对地方发展核电的积极性加以支持和鼓励，制订相应的优惠政策，采取地方集资、外方独资、中外合资等多种形式办核电的方法，使核电在中国得到较快的发展。

5．发展核能的安全、环境及社会问题

(1)发展核能的相对健康风险和相对环境风险

一些国家组织和一些国家的卫生安全部门就各种能源系统的相对风险评价进行过严格而广泛的调查分析，包括即时职业风险、延迟职业风险、即时公众风险、延迟公众风险和恶性事故风险的分析比较。

①环境风险比较

联合国环境规划署的一项综合性环境风险的对比研究结果表明核能系统的固体废物比煤炭系统低3～4个量级。从六项指标来看，核是对环境影响最小的能源系统之一，而煤炭是影响最严重的能源系统。

②恶性事故的风险比较

所有能源系统在其燃料循环的各个阶段，都有可能发生恶性事故。构筑物、机械故障、工艺过程失控、人为差错、自然现象(地震、飓风)之类的外部事件都可能引发。1969～1986年间各种能源系统的恶性事故死亡率统计见表1．4－1。

表1．4－1 归一化恶性事故死亡率(1969～1986年)

以归一化单位发电量计，水力发电恶性事故所造成的即时死亡人数比其他能源都多。核、石油和天然气系统恶性事故死亡率数量级相同，比水力发电低两个数量级。

从上面的统计分析对比中，可以明显看出，核能是对人类健康和环境影响最小的一个能源系统。发展核能，替代煤炭，将大大降低对人类健康的危害和对环境的影响。

(2)核能的公众接受问题

自核能引入人类社会以来，在发电、同位素医疗、减少环境污染及二氧化碳排放等方面，已经做出了重大贡献。核能对人类健康和环境的影响，通过科学的统计和理智的分析，都证明核能是一种相对安全的能源系统。对核能的作用，对核能的发展，理所当然应持支持的态度。但是，核能发展的现实，却恰恰相反，核能遭到了越来载多的责难，公众极力反对发展核能，使核能发展陷入困境。这似乎是违反常规和违反理智的行为。

核能不被公众接受，其原因是多方面的：一是核电站毕竟是一种高度密集的动力源，其放射性确实引起可怕的后果，如切尔诺贝利核事故。二是公众心理因素，把核能看成一种伟大的神力，具有改天换地能造福人类的伟大的力量，对核能崇敬和神秘转化为恐惧，认为改天换地的神力也可以毁灭人类。三是核能真正登上历史舞台是以原子弹这一强大杀人武器的面貌出现的，使人们把放射性事故同原子弹爆炸联系在一起，构成了人们对核能发展的焦虑。