价值中国 - 财经商业新媒体
杂志汇
正在读取登录信息...
价值中国网首页 > 杂志汇 > 行业 > 能源评论
核电技术的“明天”
价值中国推荐 2015-06-17 18:10 能源评论2015年第5期 解读此文 收藏此文

  文·本刊记者 王伟

  进入4月份,核电再度成为产业各方关注的焦点。

  4月15日召开的国务院常务会议决定,按照核电中长期发展规划,在沿海地区核准开工建设“华龙一号”示范机组。


  作为能量和产业引领作用的“双冠王”,核电一直拥有引发关于技术和产业无限遐想的能力。以“华龙一号”为例,其作为我国具备完全知识产权的三代核电技术路线,融合了ACP1000和ACPR1000+两种技术,被定位为中国核电“走出去”的旗舰产品。市场人士分析认为,此举将对拥有“华龙一号”核心技术的相关设备商带来腾飞的机会。

  对我国核电产业而言,其现实价值在于:核电重启、大型核电央企兼并重组、“一带一路”战略下核电装备如何突破等话题,无一不是引发业界关注的投资机会。

  放眼世界和未来,“固有安全”的新一代核电技术,以及堪称“终极梦想”的可控核聚变技术更有理由让人们期待。

  在业内人士看来,如果以热堆核电站为代表的二、三代核电技术是“今天”的写照,那么快中子堆(快堆)、高温气冷堆等四代核电技术则代表了核电的“明天”,聚变堆核能系统则可以称为“后天”的核能产业。

  多面手:高温气冷堆

  今年以来,关于高温气冷堆的好消息不断传来。4月初,江西瑞金高温气冷堆电站项目初步可行性研究报告通过专家评审,这被认为是我国60万千瓦高温气冷堆商业化推广道路上的重要一步。

  模块式高温气冷堆核电站具有固有安全性,系统简单,发电效率高,用途广泛,具有潜在经济竞争性,在国际上受到广泛重视,被确定为第四代先进核反应堆堆型之一。

  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2003年1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。2006年6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。

  2014年12月18日17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2016年4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5到6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。

    “人造太阳”:核聚变

    人类对于原子能的探索始于20世纪初,截至目前,核电已经为全世界提供约16%的电能供应。

    可控聚变被认为能为人类带来无限的清洁能源。一个量化的数据就是,一升海水里提取出的氘,在完全聚变反应中可释放相当于燃烧300升汽油的能量。一个形象的比喻就是,可控核聚变反应就好比“人造太阳”。

    实现“可控核聚变”需要解决众多难题,首要的问题就是,用什么方法使等离子体温度上升到上亿摄氏度;其次,寻求特殊材料构成的容器,约束气体逃逸或飞散。

    面对这一世界性难题,欧盟、中国、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国等共同合作,正在法国建造下一代磁约束聚变装置——国际热核聚变实验堆(ITER),即所谓的“人造太阳”计划。

    从20世纪70年代开始,苏联科学家发明的“托克马克”途径逐渐显示出了独特的优点,并在80年代成为聚变能研究的主流途径。我国的科研工作也不断传出好消息。2013年,中科院合肥物质研究院宣布,“人造太阳”实验装置辅助加热工程的中性束注入系统在综合测试平台上成功实现100秒长脉冲氢中性束引出。今年3月11日,该机构再次成功完成中国聚变堆结构材料—CLAM钢的散裂中子辐照后首批性能测试,试结果显示其抗辐照性能达到国际水平。

    因为难得,所以可贵。过去几十年,世界各国投入大量资金之后,众多科学家和企业也在自己的行动印证“坚持就是胜利”。

    2013年第22届世界能源大会期间,设置ITER计划专题推介会,举行核聚变能源项目展览和专场新闻发布会。

    2015年3月25~27日,2015年ITER采购包供应商联合会在法国马赛成功召开。来自ITER组织及其成员方代表、ITER各方采购包制造任务承担单位和供应商等近400家单位的878人出席了会议。

    各方之所以能够坚持,原因就在于,相关投资会带来巨大的回报。也正是因为这一点,全球各国都没有放松,都在暗暗发力,期待美好的明天早日到来。

    2014年10月,美国洛克希德·马丁公司宣布,公开寻找业内或政府领域的潜在合作伙伴,致力于开发一种基于核聚变技术的能源突破,并预计第一个小至可安装在卡车后端的小型反应堆有望在十年内诞生。

    或许,这也印证了大道至简的道理。毕竟,路要一步步走,饭要一口口吃,在科研和产业领域,更要坚持循序渐进,不断突破,才能迎来美好的明天。
责任编辑:Karen
能源评论最新文章
一周排行
最新资讯