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科普丨什么是第三代核电技术?

2018-10-11 09:33:54 核能科普ABC 作者:俞冀阳

核电厂的发展,经历了第一代原型验证堆,第二代批量商用堆,以及最近才开始投入使用的第三代商用安全堆。

(来源:微信公众号“核能科普ABC” ID:henengkepu 作者:俞冀阳)

A) 什么是三代商用安全堆

三哩岛事故发生后,针对公众对核电安全性、经济性的疑虑,美国电力研究所(EPRI)在美国能源部和核管会的支持下,对进一步大力发展核电的可行性进行了研究,根据其研究成果制定出了《用户要求文件(URD)》,对新建核电厂的安全性、经济性和先进性提出了要求。

这里的“用户”指的是核电厂的业主,也就是想要投资用核电厂赚钱的人,他们要求核电厂必须达到一个他们希望的安全程度,才会愿意投资建设。我们打个比方,例如出租车司机想买一辆汽车来营运赚钱,这里出租车司机是用户,他们联合起来要求汽车生产商必须达到某一特定的安全要求才会采购你家生产的汽车,那么这样的要求就是用户要求文件,英文叫URD(User Requirement Documents)。URD的要求明显高于当时法规规定的安全标准。

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随后,欧洲也出台了《欧洲用户要求文件(EUR)》,表达了与 URD文件相似的要求。我们国家则以国务院行政部门发文的形式体现了URD的要求。

美国能源部在20世纪末提出了发展第三代核电技术,并取得全世界的共识。第三代核电技术就是指满足URD的要求,具有更好安全性的新一代先进核电技术。核电技术不同于其他技术,从第二代升级到第三代,用了二十几年的时间。例如手机通讯,从2G(第二代)升级到4G(第四代)只用了十年左右的时间。

B) 第三代和第二代的根本差别

第三代核电技术与第二代核电技术最为根本的一个差别,就是第三代核电技术把设置预防和缓解严重事故作为了设计核电厂必须要满足的要求,从而大大提高了安全性。也就是说,第三代核电技术在安全问题上做到了“设计兜底”,可把厂外放射性物质释放的可能性降低几个量级。

目前,具有代表性的第三代核电技术大致有6种堆型。分别是美国西屋电气公司的先进非能动压水堆(AP1000)、法国阿海珐公司的欧洲压水堆(EPR)、美国通用电气公司的先进沸水堆(ABWR)和经济简化型沸水堆(ESBWR)、日本三菱公司的先进压水堆(APWR)和韩国电力工程公司的韩国先进压水堆(APR1400)。我国自主设计的“华龙一号”和“国和一号”也是三代核电技术。

C) 二代堆和三代堆共存的时代

从目前的核电发展情况来看,第三代核电技术已成为当今国际上核电技术的主流。世界上核电发达国家目前已经开工建设和正在申请建设许可证的核电机组几乎都是第三代。而目前在建的三代核电站中,美国占了4台,俄罗斯有2台,法国和芬兰各有1台,中国6台(其中4台AP1000分别位于浙江三门和山东海阳,2台EPR位于广东台山)。

第三代核电技术,基本上不会发生类似福岛和切尔诺贝利事故那样的灾难,这是深刻总结了已经发生过的事故,采取大量改进后的反应堆设计技术。目前看来考验三代核电的最大挑战是其经济性和公众接受度。

全球首台AP1000第三代核电前段时间在中国刚刚投入运行。目前在地球上运行的绝大部分核电厂还是二代堆,而且二代堆退出历史舞台也还需要几十年的时间。如何保证这些二代堆的安全运行,是当前安全监管的主要任务,容不得丝毫马虎。一旦再有一台二代堆发生厂外放射性物质的重大释放,到时候即便有四代堆技术也恐怕无力挽救公众的信心。

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