国电总公司高级顾问 周小谦


主题

　　要变“适度”和“积极”为“加快”或者“大力”
　　 要使发展核电从思想上的积极、重视变为实际行动上的加快或大力发展
　　 发展核电不能局限在沿海地区，要向全国扩展


秦山核电站三期外景

　　核电发展方针的不同提法，对于核电发展的快慢关系极大

　　在我国电力发展方针中，关于核电的方针，前后提出过“补充”发展核电以及“适当”发展核电的方针，现在又提出了要“积极”发展核电方针，总的来说，“积极”发展核电方针总比以前“适当”“适度”进了一大步。但“积极”一词仍有停留在思想上、口头上的含义，不如改为“加快”或者“大力”发展核电，使发展核电从思想上的积极、重视，变为实际行动上的加快或大力发展。虽说“积极”“大力”只是一个词汇，但毕竟这涉及到发展方针、指导方向的大问题，应该认真对待，细为斟酌。同时，方针的提法是否确切，这也是涉及对发展核电的必要性、重要性、紧迫性的认识问题。历史经验证明，对于核电发展方针的不同提法，对于核电发展的快慢关系极大、影响极大，切不可等闲视之。

　　中国经济发展进入工业化时期，重化工是其主要特征，工业在GDP中的比重不断上升，由1991年的37%上升到2003年的45.9%，工业中的重化工业比重也不断上升，由1991年的51.1%上升为2003年的64.3%。经济发展的重化工阶段特点，对能源需求特别旺盛，由于对于这阶段经济特征认识不足、准备不足，至使近期能源供应全面紧张，特别是电力虽然供给高速发展，但电力供应仍全面紧张，出现电力严重短缺的局面。2004年虽然我国年增电量达到2770亿千瓦时的世界之最、史无前例，增速接近15%，全国电力供应仍然十分紧张，拉电限电严重，保守的估计，全国缺电力在3500万千瓦以上。这清楚地呈现出，在中国这样一个大国进行工业化建设，处于重化工阶段及城市化建设阶段，对能源需求是极为巨大的特征，由于电力的可靠、充足供应，将是我国经济社会稳定、健康发展、快速发展并顺利渡过重化工时期的基本保证，对此我们要有清醒地认识和充分的准备，任何想超越这一阶段发展直接进入后工业化时期，主要依靠节约使用能源电力的想法是不切实际的，因此必须高度重视电力的发展，必须重视正确把握电力的发展方针。


大亚湾核电站的主反应堆

　　核电发展慢的原因在于能源与电力发展方针的政策不当

　　“加快发展核电”的方针，不仅应当作为电力发展的重要方针，尽快明确起来，而且应作为我国能源发展的一种战略选择而明确下来。核能不仅是我国能源的重要“补充”，而且应是我国能源的重要组成部分；发展核电不仅只局限在沿海经济发达地区，而且应当扩展到全国，特别能源资源短缺、交通紧张的中部地区。要尽快启动核电，并进一步加快建设，要加快核电发展，使核电在中国电力中占到重要的位置和适当的比重。核电不仅担当起我国能源供应中的重要部分，而且要承担起减排CO2温室气体的重任。总之，核电要在我国能源发展中和实现可持续发展中都将担当重要角色，起到十分重要的作用。

　　要加快我国核电的发展，历史的经验和教训值得重视。回顾我国核电发展历程归结起来,一是起步晚，二是发展慢，三是差距大。我国核能的开发，在军用方面还是比较早的，1966年我国军用堆达到临界，然而却经过了近30年到1994年我国第一个核电机组才正式投入运行，但在英、美、原来苏联只用了十年左右的时间就由军用转为核能发电，相比之下，我国核电的起步是晚的；在大亚湾2台，秦山第一台核电投产1994年达到210万千瓦，中国核电算有了一个很好的起步，然而由于受适度发展核电方针的影响，整整7年没有新的核电机组投产，直到2002年才投产新机组，到2004年，10年投产了470万千瓦，平均一年也就新增47万千瓦；而国土面积仅只有55万平方公里，人口不足6000万的法国，却早在上个世纪80年代，十年新增了核电4000多万千瓦，相比之下核电发展速度竟有10倍之差，因此，我们说中国核电发展速度是非常之慢的。差距大，则更不言而喻，不仅核电规模的绝对量，以及相对比例差距大，而且在核电设计、设备制造等方面同样差距很大。不仅与发达国家差距大，就是与韩国相比，无论在核电建设规模上，还是核电设计、制造能力上都远远超过了我国。

　　我国核电发展慢，究其原因，不在资源，也不在于投资和技术，而在于思想认识，在于体制，在于能源与电力发展方针与政策上的不当。

　　我国能源发展，长期以来一直坚持“以煤炭为基础，以电力为中心”的基本方针。电力的发展坚持了大力（优先）发展水电，优化（大力）发展火电为主的方针，使能源与电力得到了较快的发展，基本上适应了我国社会经济发展的需要。但随着经济社会的发展，能源资源的不断开发，环境问题的不断突出，如何进一步完善电力发展方针，调整电力结构，使电力实现可持续发展以适应经济发展的需要，就越来越迫切了。而在此时，我国对核电的认识却长期处于模糊和摇摆不定的状况，对基本的技术政策问题争论不休，不作决断。

　　为此，我们首先必须重新认识核电，要统一认识，要在发展我国核电的必要性、紧迫性和可能性上统一认识，统一行动，并加快我国核电发展步伐。


2004年4月25日，世界第一输电高塔、连云港核电站向华东输电的关键工程——500千伏江阴长江大跨越工程北塔竣工。该塔高346.5米，比巴黎埃菲尔铁塔还要高25.8米

　　关于对核电的认识上，要充分理解核电是一种“安全可靠、高效、经济、清洁”的能源；核电是当今世界上唯一技术成熟、可以大规模实现温室气体减排的措施，是21世纪人类通向可持续发展的桥梁；因此发展核电，是我国能源发展的战略性选择，是我国能源安全供应的重要保障。加快核电发展和核电制造技术国产化，也是我国机械制造行业技术水平和综合制造能力提高的标志，因此，也是提高我国综合国力提高竞争力的重要方面。

　　第二，我国核电厂址资源丰富，目前初步已选厂址就有5000多万千瓦，只要继续在东部和中部、西部选址，厂址资源也不会是我国发展核电事业的限制。

　　第三，我国经过秦山、大亚湾、岭澳等核电建设和运行管理，标志着我国核电建设、运行管理及安全法规和监管体系已经与国际接轨。

　　第四，我国已经具备了发展核电所需要的建设、运行、管理等方面的人才。从大亚湾等电站运行指标水平看，我国的建设、运行人员的水平与国际先进的核电站是接近的。

　　第五，我国核电的建设、制造水平也有了极大的提高，已经基本具备了百万级压水堆的“模仿”设计和制造能力。具备了“模仿”第二代核电技术的设计能力和制造上具备了相当的装备力量，为核电国产化打下了基础。

　　第六，已经基本具备了核燃料生产、供应及乏燃料处理的能力。

　　因此，只要发展核电的方针明确，技术路线正确把握，那么我国核电到2020年达到4000万千瓦是完全可以做到的。规模搞得更大一些，到6000万千瓦甚至8000万千瓦也是可能的。这也是“加快核电发展”方针所希望的，其速度也仅相当于法国80年代每年投产400多万千瓦的水平。凭我国的经济实力和掌握的技术水平，法国80年代能办到的，21世纪初叶的中国是完全可以做到的。

　　核电站知识(二)

　　轻水堆:压水堆电站

　　自从核电站问世以来，在工业上成熟的发电堆主要有以下三种：轻水堆、重水堆和石墨汽冷堆。它们相应地被用到三种不同的核电站中，形成了现代核发电的主体。

　　目前，热中子堆中的大多数是用轻水慢化和冷却的所谓轻水堆。轻水堆又分为压水堆和沸水堆。

　　压水堆核电站 压水堆核电站的一回路系统与二回路系统完全隔开，它是一个密闭的循环系统。该核电站的原理流程为：主泵将高压冷却剂送入反应堆，一般冷却剂保持在120??160个大气压。在高压情况下，冷却剂的温度即使300℃多也不会汽化。冷却剂把核燃料放出的热能带出反应堆，并进入蒸汽发生器，通过数以千计的传热管，把热量传给管外的二回路水，使水沸腾产生蒸汽；冷却剂流经蒸汽发生器后，再由主泵送入反应堆，这样来回循环，不断地把反应堆中的热量带出并转换产生蒸汽。从蒸汽发生器出来的高温高压蒸汽，推动汽轮发电机组发电。做过功的废汽在冷凝器中凝结成水，再由凝结给水泵送入加热器，重新加热后送回蒸汽发生器。这就是二回路循环系统。

　　压水堆由压力容器和堆芯两部分组成。压力容器是一个密封的、又厚又重的、高达数十米的圆筒形大钢壳，所用的钢材耐高温高压、耐腐蚀，用来推动汽轮机转动的高温高压蒸汽就在这里产生的。在容器的顶部设置有控制棒驱动机构，用以驱动控制棒在堆芯内上下移动。

　　堆芯是反应堆的心脏，装在压力容器中间。它是燃料组件构成的。正如锅炉烧的煤块一样，燃料芯块是核电站“原子锅炉”燃烧的基本单元。这种芯块是由二氧化铀烧结而成的，含有2??4%的铀－235，呈小圆柱形，直径为9.3毫米。把这种芯块装在两端密封的锆合金包壳管中，成为一根长约4米、直径约10毫米的燃料元件棒。把 200多根燃料棒按正方形排列，用定位格架固定，组成燃料组件。每个堆芯一般由121个到193个组件组成。这样，一座压水堆所需燃料棒几万根，二氧化铀芯块1千多万块堆芯。此外，这种反应堆的堆芯还有控制棒和含硼的冷却水（冷却剂）。控制棒用银铟镉材料制成，外面套有不锈钢包壳，可以吸收反应堆中的中子，它的粗细与燃料棒差不多。把多根控制棒组成棒束型，用来控制反应堆核反应的快慢。如果反应堆发生故障，立即把足够多的控制棒插入堆芯，在很短时间内反应堆就会停止工作，这就保证了反应堆运行的安全。

　　轻水堆：沸水堆电站

　　沸水堆核电站 沸水堆核电站工作流程是：冷却剂（水）从堆芯下部流进，在沿堆芯上升的过程中，从燃料棒那里得到了热量，使冷却剂变成了蒸汽和水的混合物，经过汽水分离器和蒸汽干燥器，将分离出的蒸汽来推动汽轮发电机组发电。

　　沸水堆是由压力容器及其中间的燃料元件、十字形控制棒和汽水分离器等组成。汽水分离器在堆芯的上部，它的作用是把蒸汽和水滴分开、防止水进入汽轮机，造成汽轮机叶片损坏。沸水堆所用的燃料和燃料组件与压水堆相同。沸腾水既作慢化剂又作冷却剂。

　　沸水堆与压水堆不同之处在于冷却水保持在较低的压力（约为70个大气压）下，水通过堆芯变成约285℃的蒸汽，并直接被引入汽轮机。所以，沸水堆只有一个回路，省去了容易发生泄漏的蒸汽发生器，因而显得很简单。

　　总之，轻水堆核电站的最大优点是结构和运行都比较简单，尺寸较小，造价也低廉，燃料也比较经济，具有良好的安全性、可靠性与经济性。它的缺点是必须使用低浓铀，目前采用轻水堆的国家，在核燃料供应上大多依赖美国和独联体。此外，轻水堆对天然铀的利用率低。如果系列地发展轻水堆要比系列地发展重水堆多用天然铀50%以上。

　　从维修来看，压水堆因为一回路和蒸汽系统分开，汽轮机未受放射性的沾污，所以，容易维修。而沸水堆是堆内产生的蒸汽直接进入汽轮机，这样，汽轮机会受到放射性的沾污，所以在这方面的设计与维修都比压水堆要麻烦一些。

　　重水堆核电站

　　重水堆按其结构型式可分为压力壳式和压力管式两种。压力壳式的冷却剂只用重水，它的内部结构材料比压力管式少，但中子经济性好，生成新燃料钚－239的净产量比较高。这种堆一般用天然铀作燃料，结构类似压水堆，但因栅格节距大，压力壳比同样功率的压水堆要大得多，因此单堆功率最大只能做到30万千瓦。

　　因为管式重水堆的冷却剂不受限制，可用重水、轻水、气体或有机化合物。它的尺寸也不受限制，虽然压力管带来了伴生吸收中子损失，但由于堆芯大，可使中子的泄漏损失减小。此外，这种堆便于实行不停堆装卸和连续换料，可省去补偿燃耗的控制棒。

　　压力管式重水堆主要包括重水慢化、重水冷却和重水慢化、沸腾轻水冷却两种反应堆。这两种堆的结构大致相同。

　　重水堆的突出优点是能最有效地利用天然铀。由于重水慢化性能好，吸收中子少，这不仅可直接用天然铀作燃料，而且燃料烧得比较透。重水堆比轻水堆消耗天然铀的量要少，如果采用低浓度铀，可节省天然铀38%。在各种热中子堆中，重水堆需要的天然铀量最小。此外，重水堆对燃料的适应性强，能很容易地改用另一种核燃料。它的主要缺点是，体积比轻水堆大。建造费用高，重水昂贵，发电成本也比较高。

　　核电站的结构

　　核电站是怎样发电的呢？简而言之，它是以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，来加热水使之变成蒸汽。蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电。一般说来，核电站的汽轮发电机及电器设备与普通火电站大同小异，其奥妙主要在于核反应堆。

　　核电站除了关键设备——核反应堆外，还有许多与之配合的重要设备。以压水堆核电站为例，它们是主泵，稳压器，蒸汽发生器，安全壳，汽轮发电机和危急冷却系统等。它们在核电站中有各自的特殊功能。

　　主泵　如果把反应堆中的冷却剂比做人体血液的话，那主泵则是心脏。它的功用是把冷却剂送进堆内，然后流过蒸汽发生器，以保证裂变反应产生的热量及时传递出来。

　　稳压器　又称压力平衡器，是用来控制反应堆系统压力变化的设备。在正常运行时，起保持压力的作用；在发生事故时，提供超压保护。稳压器里设有加热器和喷淋系统，当反应堆里压力过高时，喷洒冷水降压；当堆内压力太低时，加热器自动通电加热使水蒸发以增加压力。

　　蒸汽发生器　它的作用是把通过反应堆的冷却剂的热量传给二次回路水，并使之变成蒸汽，再通入汽轮发电机的汽缸作功。

　　安全壳　用来控制和限制放射性物质从反应堆扩散出去，以保护公众免遭放射性物质的伤害。万一发生罕见的反应堆一回路水外逸的失水事故时，安全壳是防止裂变产物释放到周围的最后一道屏障。安全壳一般是内衬钢板的预应力混凝土厚壁容器。

　　汽轮发电机核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力低，汽轮发电机体积比常规火电站的大。

　　危急冷却系统 为了应付核电站一回路主管道破裂的极端失水事故的发生，近代核电站都设有危急冷却系统。它是由注射系统和安全壳喷淋系统组成。一旦接到极端失水事故的信号后，安全注射系统向反应堆内注射高压含硼水，喷淋系统向安全壳喷水和化学药剂。便可缓解事故后果，限制事故蔓延。