核能的发展与和平利用是20世纪最杰出的科技成就之一.doc

核能的发展与和平利用是20世纪最杰出的科技成就之一。在核能利用中，核电的发展相当迅速，已被公认为一种安全经、经济、可靠、清洁的能源。我国核电事业进入了前所未有的快速发展时期。我国一次能源分布极不均匀，70%的煤炭资源分布在西北地区，水电资源主要分布在西南、西北地区，而经济发达的东南沿海地区，煤炭资源仅占全国的1%，水电资源不足6%。我国人口基数庞大，人均资源占有量仅是世界第53位，是世界人均占有量的一半左右，特别是石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的7.7%和7.1%。需求方面，经济的高速增长极大刺激了我国能源需求，产生了能源资源的有限性和经济与社会发展对能源需求的无限性之间的矛盾。此外，目前我国能源仍呈现以煤炭、石油等为主的单一结构，从能源结构优化角度也对新型替代性能源提出了更多的需求。中国的能源结构和能源短缺的现状，给核电留下了巨大的发展空间：2011年核电发电量的占比为1.85%，较2008年的2%略有下滑，和发达国家的水平相比还有较大差距。过高的火电占比和国内煤炭资源紧缺的矛盾会使得发展核电成为解决中国能源问题的最优解。中国的核电综合能源利用效率达到88%左右，略低于美国的90%，显著高于欧洲的75%，这说明从技术运营水平上，作为实质性有核国家，中国的核电大发展已经具备条件。/ h! q# . Q( N7 I; A d o C明后两年有望迎来设备采购高峰，未来五年有望迎来4500亿的市场空间：受到日本福岛核电站事故的影响，2016年的新增装机水平将确定性的处于历史低位，随着核电建设的开闸，2017年和2018年有望迎来新增高峰，年新增装机容量有望接近2000万kW。设备采购高峰将有望在2013-2014年出现，我们有望面对一个4500亿的核电设备市场。AP1000将是未来的技术路线，国产化率逐步提升利好设备制造商：5 v& L现有核电规划中，超50%机组确定使用AP1000技术，AP1000的国产化水平将随着机组的建设逐步提升。AP1000技术引进，会反哺二代半技术的国产化水平提升，直接利好相关设备制造企业。前不久，国家核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标的公布，让大众再一次关注起核电安全这个话题。半个多世纪以来，我国核能与核技术利用事业稳步发展，目前已经形成较为完整的核工业体系。为推动核能与核技术利用的技术升级和进步，进一步消除安全隐患，核安全规划里明确提出，“十二五”期间，核电重点项目投资需求约798亿元。中国的核电事业如何才能安全发展？请看本报记者发回的报道。运行业绩总体良好虽然距离日本核事故的发生已有一年多的时间，不过仍有不少人表示有些担忧：核泄漏危机有可能在中国上演吗？我国的核电发展安全吗？通过对我国核设施进行长达9个月的全面安全检查，今年6月，国家核安全局公布的全国民用核设施综合安全检查结果显示，总体上，我国核设施安全是有保障的，发生类似福岛核事故的可能性极低。对于新建核设施，核安全规划提出了具体目标，新建核电机组具备较完善的严重事故预防和缓解措施，每堆年（相当于核电站中的1个反应堆运行1年）发生严重堆芯损坏事件的概率低于十万分之一；每堆年发生大量放射性物质释放事件的概率低于百万分之一。在电力供应十分短缺的时代，发展核电作为缓解当前电力紧张的一个重要途径，已成为许多国家的共识。根据世界核能协会2011年3月的数据，全球有443座核电站在运行，有62座核电站在建设，有158座核电站在设计，有324座核电站在办理申请手续。特别是近年来出于能源危机和环境压力的双重考虑，包括美国、英国等在内的国家陆续将发展核电提升至重要的战略地位。第四代核能系统高温气冷堆我国核能事业在10兆瓦高温气冷实验堆成功推进的基础上，正在稳步进行两项前瞻性的工作。一是进行大型商用高温气冷堆电站的设计研究工作，称之为高温气冷堆示范电站工程。二是将现有10兆瓦高温气冷实验堆进行改造，用一回路中的氦气直接推动氦气轮机发电机组发电，以提高发电效率，称之为高温气冷堆氦气透平发电项目。目前，该项目核心装备之一“高温气冷堆氦气透平压气机”已经由哈尔滨中国船舶重工集团公司第七三研究所完成样机研制，即将进行试验验证。这两项工作对高温气冷堆技术的提升和产业化将起到积极的推动作用。近年来，国际核能界的科学家根据核能发展的需要制定出了新一代的核能系统框架，称之为“第四代核能系统”。第四代核能系统与现有核电市场的反应堆系统相比较，其安全性和经济性大幅提高。其中，高温气冷堆技术和在此基础上发展出的超高温气冷堆概念，成为第四代核能系统有竞争力的候选堆型，并且最有可能在不远的将来成功实现。那么，究竟什么是高温气冷堆呢？高温气冷堆是一种用氦气作冷却剂的先进核反应堆，采用全陶瓷型球形燃料元件（核燃料经20多道工序加工成直径为6cm的球状物），冷却剂即为氦气，慢化剂和结构材料采用石墨，堆芯最高温度达到1600摄氏度。反应堆可采用模块化方式制造，建造时就像搭积木般，能随时连续地装卸核燃料和不定期停堆拆卸更换，因而和其它反应堆相比，可用率约高达45以上。高温气冷堆的堆芯核燃料由低富集铀或高富集铀加钍的氧化物（或碳化物）制成直径约200微米的陶瓷型颗粒核心，外面涂上23层热解碳和碳化硅，涂层厚度约150200微米，构成直径约为1毫米左右的核燃料颗粒。然后将颗粒弥散在石墨基体中压制成球形或柱形燃料实体。堆芯通常由球形燃料和石墨反射层组成。直径60mm的球形燃料由堆顶部连续装入堆芯，同时从堆芯底部卸料管连续卸出乏燃料球。卸料的燃料球经过燃耗测量后，将尚未达到预定燃耗深度的燃料球再次送回堆内使用。反应堆堆芯内装有约360000个燃 料球，燃料球在堆内平均经过10余次循环。反应堆有两套控制和停堆系统，均设置在侧向反射层内。第一套控制系统用于功率调节和反应堆热停堆。第二套是小球停堆系统，吸收体小球直径为10毫米的含碳化硼的石墨球，用于长期冷停堆。图为球床高温气冷堆。氦气冷却剂由循环鼓风机输送，从反应堆底部进入堆芯，通过燃料石墨球的间隙，冷却燃料球氦气沿高度方向被加热，出口温度可大于750。高温氦气进入蒸汽发生器，将热量传给二回路给水，使二回路变成为蒸汽。高温蒸汽送汽轮机做功发电。另一种方式是将从堆芯出来750度的高温氮气作为工质直接送入氦气轮机做功发电。 与其他反应堆相比，高温气冷堆的运行温度要高出许多，堆芯出口温度可达950摄氏度甚至更