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南昌大学选修 能源问题与聚变能姓名：李辉 学号：5801411* 班级：过程装备与控制工程111班 摘要：能源紧缺已成为中国经济可持续发展的“瓶颈”，能源供需矛盾的加剧，不仅影响中国经济的整体发展，而且会产生一系列的民生问题。未来经济发展还需要消费大量能源。核能利用是解决能源问题必由之路，它在能源中的比例将逐步加大，从而改善能源结构。并有希望在将来彻底解决人类对能源的需求。 关键字：能源问题， 核能 能源形势1.1 当前世界的能源形势中国既是发展中国家，又是一个大国。实际上，从能源消费总量来看，中国现在在全球已经是消费第二。，但是人口是世界第一。所以现在面临在发展经济之中必须有一个充足的能源供应问题。以后随着经济增长能源供应还要增加，但是我国又有人口大国问题，如果中国与发达国家采取同样的能源消耗方式，如何供应中国的能源就成了问题，因为中国现在一个国家人口比现在所有发达国家人口加起来还多。虽然美国能源消耗比我国多，但美国人口只是中国的不到四分之一，如果我国跟美国一样的消费能源，我国一国就要耗费现在全世界60到70甚至更多的能源。这在实际上也不可能。所以中国现在面临两个问题，一个是如何在经济发展中给中国找到更充分的能源供应；另一个是怎么提高能源效率，因为我国现在不能够简单地重复发达国家已经走过的路。第二个问题中国现在还没有完全解决、或者距离达到这个目标还很远，还存在与能源相关的环境污染问题。从人类发展历史过程来看，目前的经济发达水平和人均能源消耗可以说成正相关关系。虽然即使在发达国家也各有千秋，有的国家像美国、加拿大可能能源效率不是特别高，人均能源消耗高得很多，甚至比一般的发达国家还高；也有一些发达国家相对人均能源就少一些，总体上看，大约从每人三吨到七吨标煤甚至更高。但是一般来讲，从现在的情况看，凡是达到一个发达的水平，人均能源消费是比较高的。比如OECD（发达国家集团）的人均能源消费就在四吨标油左右，这大约是中国人均消费的7倍。当然按照官方汇率计算，现在中国GDP人均总值还很低（不到1000美元），而我国现在人均能源消费也只不到一吨标煤，所以比美国要差10多倍，比一般的发达国家平均水平要差7倍。所以我国今后究竟怎么既要发达又能避免目前发达国家这样很高的人均能耗，这也是我们急待解决的一个重大课题。从能源效率来讲，可以又两个指标，一个是单位能源消费能创造的GDP、就是用投入产出（投入能源能产出附加值）；另一个是从技术上，也可以计算单位产品的能耗，而且还可以计算整个能源系统从挖煤、采石油、一直到炼油、发电以及终端利用，把电能最后变成机械能或其它能源服务的过程中到底有多少能源被浪费、多少能源真正变成最后有用的能源，从技术上叫能源系统的效率问题。在这两个方面来讲，中国现在还存在比较大的差距。比如从GDP单位能耗看，我国与国际先进国家（发达国家）相比可能有好几倍的差距；从能源系统效率、单位能耗方面也是如此，比如一些产品的能耗（主要产品像钢铁、其它冶金产品、重要化工产品、一些高耗能的建材）有的差10，有的差30，也有的差得更多，50、70都有。当然这几年有很大进步。从能源系统效率目前的不同计算看，中国能源效率大约是30左右，（也有专家认为，把开采之中没有把开采出来的资源也用起来，这样我国的效率就更低，当然这个计算有的时候说不清楚。）人们估计发达国家现在已经达到40甚至50左右。所以我国在这方面的差距还是存在的。2.1能源问题的重要性2.1.1能源安全事关国家安全能源安全事关经济安全和国家安全能源安全中最重要的是石油安全20世纪70年代发生的两次世界石油危机，导致主要发达国家经济减速和全球经济波动本世纪以来，石油价格不断攀升(见图1)，2008年初原油期货价格超过100美元，油价上涨对全球经济特别是石油进口国经济产生较大影响，一些国家甚至因石油涨价引发社会动荡从历史上看，发达国家在实现工业化的过程中，除开发利用本国能源资源外，还利用了大量国际资源至今，许多发达国家依然高度依赖国际油气资源在经济全球化不断发展的今天，能源资源的全球化配置是大势所趋但是，不合理的国际政治经济秩序以及能源市场规则，给发展中国家利用国际资源设置了重重障碍一些地区冲突和局部战争，也有深刻的能源背景由于国内资源制约等因素，中国保障能源供应特别是油气资源供应需要利用国际国内两个市场、两种资源目前，石油对外依存度已经接近50，今后可能还会更高一些国际石油市场的稳定，对中国的能源安全、经济安全乃至国家安全的影响越来越大！ （图一）2.2.2能源消耗对生态环境的影响日益突出能源资源的开发利用促进了世界的发展，同时也带来了严重的生态环境问题化石燃料的使用是CO：等温室气体增加的主要来源科学观测表明，地球大气中CO。的浓度已从工业革命前的280ppmv上升到了目前的379 ppmv；全球平均气温也在近百年内升高了074，特别是近30年来升温明显全球变暖对地球自然生态系统和人类赖以生存环境的影响总体上是负面的，需要国际社会认真对待从中国情况看，能源结构长期以煤炭为主，煤炭生产使用中产生的SO：、粉尘、CO：等是大气污染和温室气体的主要来源解决好能源问题，不仅要注重供求平衡，也要关注由此带来的生态环境问题。3.1能源的解决之路核能3.1.1核能的优缺点核能是用中子轰击铀原子核而产生的一种能源。核能的优点是发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染，核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳，核能发电所使用的铀燃料，除了发电外。没有其他的用途，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，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。核能的缺点是核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过的核燃料虽然所占体积不大。但因具有放射线故必须慎霞处理，且需面对相当大的政治困扰。核能发电厂热效率较低因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裹，故核能电厂的热污染较严重。核能电厂投资成本太大。电力公司的财务风险较高，核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转兴建核电厂较易引发政治歧见纷争，核电厂的反应器内有大量的放射性物质如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。3.1.2核能的发展之路中国核能事业创建于1955年，在较短的时间里，以较少的投入。走出了一条适合中国国情的发展道路，取得了举世瞩目的成就。上世纪80年代以来以核电建设为重点，中国核能和平利用得到较快发展，规模不断扩大，科技水平不断提高垒现了良好的发展势头。中国自主设计建设的第一座核电站秦山核电站于1991年建成投产，结束中国大陆无核电的历史。1994年建成投产的大亚湾核电站开创了中外合作建设核电站的成功范例。1996年开始中国又自主设计建设了秦山二期核电站；与国外合作建设了岭澳核电站、秦山三期核电站和田湾核电站。截至2004年7月，共有9台核电机组投入运行，总装机容量701万千瓦。2003年中国大陆核电的累计发电量438亿千瓦时上网电量415亿千瓦时。在浙江、广东两省，核电上网电量均超过本省总发电量的13核电成为当地电力结构的重要支柱，为促进当地社会经济的发展作出了霞要贡献。运行的核电机组安全情况良好核电厂周围环境的辐射水平一直保持在环境奉底水平。2005年。江苏田湾核电站全部建成投运，我国的核电总装机容量达到了913万千瓦。经过20多年的发展，中国在核电技术的研究开发、T程设计、设备制造、T程建设、营运管理等方面。具备了相当的基础和实力，能自主设计建设30万千瓦和60万千瓦压水堆核电机组，也具备了以我为主、中外合作建设百万千瓦级压水堆核电机组的能力。中国在许多高等院校设立了原子能专业，为核丁业发展培养了大批专业人才。针对核能事业的特殊要求核电厂和其他从事核能开发利用的单位都把在职培训和终身教育作为一项十分重要的丁作通过定期培训、严格考核和荚键岗位的资格认定制度不断提高员工科技素质和业务能力。在发展核电的同时中国积极开展其它形式核能利用的研究。由国家863计划支持的高温气冷堆于2003年年初达到满功率中国实验快堆正在建造中。中国还成功地完成了低温核供热的T程试验研究正在开展利用核能进行海水淡化的工程研究，为核能的广泛，开辟良好的前景。在核电建没的带动下核燃料循环实现了较大幅度的技术进步。核电站燃料组件制造实现了国产化：乏燃料处理工厂在建设中：两个专门处理中低放射性周体废物的处置场建成并投入使用；放射性固体废物深地层处置研究也在积极开展。中国高度重视和平利用核能领域的对外合作。特别是1984年加人国际原子能机构以来积极参与旨在促进核能和平利用和为防止核扩散为目的的保障监督的闻际合作，作出了应有的贡献。今年中国正式加入了核供应国集团对核出口实施全面安全保障，得刭国际社会的一致好评。3.1.3核能中国能源解决之路当前正 是 中 国核 电 发展 的关 键 时 期 ， 国家 发 改委的 电力产业发展政中，有关核 电的方针 已由过 去 的 “ 适 度 发 展 核 电 ” 转 向 “ 积 极 推 进 核 电 ” 。由此 国 家 将 实 施 更 为 积 极 的 核 电 战 略 ， 我 国核 电发展 的 中期 目标 是 至 2020 年 总 装 机 容 量 达到 36 40 G W ， 占总 发 电量 的 4 6 ； 根据 国家中长期能源发展形势和前景分析 ， ( (2050 年 我国的能源需求 研究报告 中指出核 电占一次能 源的比重将提高到 12 5， 占电力总装机容量的 20 ， 达 到 240 GW 。 中 国核 电 的总 方针 是 “ 以我为主，中外合作”，突出自主创新。具体第一步是发展热中子反应堆核电站；第二步是发展快中子反应堆核电站；第三步是发展热核聚变电站。我 国以压水堆为主的热中子反应堆核电站仍将在今后三四十年内占主导地位。目前我国核电发展 主 要瞄准国际上“第三代”大型压水堆，以提高核电安全性与经济竞争力。中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。 3.1.4中国核能发展的建议面对核能大发展的局面，我们应该重视两个方面的工作。第一是人才的培养。在上个世纪六七十年代，我国不少重点大学都设有核科学工程专业，培养大批核科学人才，这 些 人 才在我国的原子能领域铸就了令国人自豪、使世人震撼的辉煌。而目前国内大学的核科学工程专业寥寥无几，使得核科学人才断层严重。第二是民众知情 。提到核能，民众往往会和原子弹联系甚至谈“核”色变。这几年随着我国核电站的不断出现，民众对核能有所了解，但国家核能的宣传和核知识的普及还是必需的参考文献;1连培生 原 子能 工业 M 北 京 ： 原子 能 出版社 ，20 02 2欧阳予世界核电国家的发展战略历程与我国核电发展【J】国家电网。200993中华人民共和围困防科学技术下业委员会。中国国家原子能机构2004，94王庆 一 可持续 能源发展财政 和经 济政策 研究参 考资料( 2005年能源数据大卫与露茜尔-派克德基金会 ，200512 5陈清泰中国能源发展面临严峻形势，经济透视，2004(12) The energy problem and fusionName: Li Hui Number:5801411* Class:Process equipment and control111Abstract:The energy shortage has become the sustainable development of economy in China bottleneck, energy supply and demand contradictory intensifies, not only affects the whole economic development in China, and will produce a series of the livelihood of the people question. The future economic development still need a great deal of energy consumption. Nuclear ene