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能源技术展望 关注核电发展与未来(二)

来源: 国家发改委重大技术装备协调办公室 发布日期:2008-08-07

   四、新建核反应堆

    核电是许多国家发展能源的首选。图5为世界各国准备新建核电厂情况,其中"计划"表示已经通过决议,并且资金已经到位的核电厂项目;"提案"表示已经有明确建造意向,但还没有通过决议,未明确资金来源的核电厂项目。

世界各国准备新建核电厂情况

    这些反应堆的增加主要来自中国、印度、俄罗斯、日本、韩国、南非、乌克兰和美国。到2020年,仅中国、印度和俄罗斯就计划分别增加核电装机容量40 GW、46 GW和22 GW。日本和韩国也增加了核电装机容量,2015年,日本核电装机容量将增加9 GW,2017年,韩国核电装机容量将增加12 GW。乌克兰政府预计到2030年增加16 GW的核电装机容量。

    五、未来技术选择

    未来核电将为全球提供更多的电力资源。但是许多现有反应堆都是1000MW到1700MW的大型反应堆,并不适合发展中国家,因此出现了60种不同的小、中堆型设计方案。这些中、小堆型到2010~2030年会得到商业化运行。这种发展趋势有如下优势:1.中、小型核电厂可减少基金投入,缩短建设工期,这一点对于资金匮乏的发展中国家来说尤其重要。2.中、小型核电厂灵活性好,能够更好地适应不断变化的电力需求。3. 对于核电经验不成熟的国家,中、小型核电厂更容易操控,并且能够将核电厂选址在距离城市较近的地区,节省长距离运输的费用。

    作为未来核电发展的主要方向,中、小型核电厂发展重点是压水堆,如韩国的SMART压水堆,西屋公司的IRIS压水堆,PBMR(球床模块高温气冷堆)也是未来中、小型核电厂发展方向之一,如南非正在建设的PBMR,气体温度可达到900度,可直接连接燃气轮机。

    六、核能的其他用途

    1.交通。从短期来看,混合动力车是市场发展趋势,但是从长远来看,氢动力车将是市场发展的主流。核能能够以电解的方式分解出氢,到2020年这种方式将实现商业化。目前,许多国家开始对核分离氢的问题重视起来,目前,美国是在这方面投入最多的国家。

    2.海水淡化。据预测,世界有1/5的人口没有安全的饮用水(GTZ,2001)。在这些地区,已有水源不能直接饮用,这就需要海水淡化技术。目前,许多海水淡化工程使用的都是化石能源,全世界12500个海水淡化处理厂的日处理能力已经达到了3000万立方米,这些海水淡化处理厂有一半是在中东,最大的处理厂日处理能力45.4万立方米 。将核能用到海水淡化早已被证实是一种可行的技术方法(IAEA,1997)。IAEA已经发动了近20个国家对此课题进行研发,法国和利比亚已签署合作协议,并计划在利比亚建造一座核电海水淡化处理厂。

    3.供暖。利用核电进行供暖是一种已经被广泛使用的安全、成熟的技术,俄罗斯对该技术的使用比较多。目前,对于核电供暖全世界有500个反应堆年的运行经验,并且没有发生过相关核事故。

    七、展望

    未来几十年,水冷堆将是世界主流反应堆堆型。2010~2020年,发展中国家核电装机容量将大大增加,这些新增加的核反应堆主要是水冷堆,包括三代轻水堆核电站以及三代加轻水堆核电站,还有西屋的AP1000,GE的ESBWR(经济简化型沸水堆)和ABWR(先进型沸水堆),AREVA的EPR(欧洲压水反应堆),三菱重工的APWR(先进型压水堆)。这些新增加的反应堆比目前运行的二代压水堆更安全,能效更高。目前,日本已有4台ABWR投入运行;芬兰正在Olkiluoto建造1600MW的EPR核电厂,且计划在法国建造第二台。

    此外,气冷堆也是未来世界核电发展的一个方向。与水冷对相比,气冷堆的安全性和效率都要更高一些,目前已有国家开始了三代加气冷堆的研究。南非计划建成一台PBMR,到2015年实现商业化运行。总之,反应堆研发设计是一项持久战,还有待进一步发展,但发展过程耗资巨大,世界各国可互通有无,通过国际合作降低研发费用。(摘编自IEA《ENERGY TECHNOLOGY PERSPECTIVES》)

  本期关键词:RCC-M

    RCC-M是法国《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》的简称,由法国核岛设备设计和建造规则协会(AFCEN)为规范法国压水堆核电站机械设备设计和建造而编制,已被法国政府采纳,是法国核电标准RCC系列的一个分支。

    RCC系列(RCC-C、RCC-E、RCC-M、RCC-MR和RSE-M五部分)规范标准的原始基础是美国轻水堆核电标准,法国在20世纪70年代初期引进了美国西屋公司的90万千瓦级核电机组技术,启动了压水堆核电发展计划,按照美国ASME-III等标准陆续建成一批90万千瓦级核电机组。为适应法国核安全管理的要求并根据工业实践经验和业主(EDF)对制造和检测的要求,法国相关部门对引进的标准增设了相关的附加规定。此后,法国相关部门又把附加规定与设计和建造标准全部收集到一套完整的文件中。这就是RCC系列标准的由来。

    自1980年10月出版第一版以来,应法国国内及国外项目建设的需要,AFCEN不断对RCC-M进行升级或补遗,截至目前最新版本2007版,共计有7个版本。RCC-M是针对不同核电项目建设而不断进行升级的。在RCC-M标准的使用过程中,世界上任意一家使用方均可提出修改要求。AFCEN定期举行小型会议(每年10~20次),由50~100个会员参加,综合考虑各种情况和问题,如法规和涉及标准的变化、国际范围内管理要求的更新以及工业发展情况等对RCC-M标准进行更新。

    RCC-M主要用于安全级设备,在法国和其他国家(如中国)供买卖双方在合同签订时作为依据性文件使用。RCC-M中所给出的规则主要借鉴了"ASME锅炉及压力容器规范"第III卷核动力装置设备(NB、NC、ND、NG、NF)各篇的有关内容,并吸收了法国在工业实践中取得的成果。RCC-M所给出的制造和检验规则是法国本身核工业实践经验的具体体现,这些规则是法国对外出口技术的承诺。

    同时,RCC-M规范的出版,对推动法国本国核工业设备的国产化做出了突出的贡献。法国从1982年中止与西屋的合同后,首座完全自主化核电站开始建造,在核电设备国产化过程中,得到了法国国家政策的支持,编写了自己的核电标准,EDF也形成了自己的相对固定供应商,不断地向供应商进行经验反馈,各供应商根据EDF的经验反馈对其设备进行改进,从而提高产品质量。同时,由于供应商的相对固定,也大大降低了造价。

    法国RCC-M规范也保证了法国压水堆技术的延续性。从最初的引进美国90万千瓦级核电机组到自主设计建造90万千瓦CP1核电机组到1450万千瓦N4机组,再到现在170万千瓦的EPR机组,法国核电设计、建造标准的延续性无疑要归功于RCC-M规范的不断发展和一脉相承。

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