理论教育 核能开发利用的必由之路:我国走向第四代核能系统

核能开发利用的必由之路:我国走向第四代核能系统

时间:2023-06-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:重核的裂变能是指铀、钚等重元素的原子核发生链式裂变核反应时释放出的巨大能量。核能的利用是解决能源可持续问题的必由之路。然而,核能的开发利用是一个循序渐进的长期过程。我国已建成的高温气冷堆试验核电站和正在建设的快堆试验核电站以及对一体化超临界水堆和闭式核燃料循环系统已进行的研究开发工作,有力地推动着我国迈向第四代核能利用系统的进程。

核能开发利用的必由之路:我国走向第四代核能系统

核能包括重核的裂变和轻核的聚变能。重核的裂变能是指铀、钚等重元素的原子核发生链式裂变核反应时释放出的巨大能量。核裂变能能量密度高,一个铀原子核裂变时释放出的能量约是一个碳原子氧化时放出能源的5×107倍,即1kg235U裂变时释放出的能源相当于2500t(标煤);对大气污染小、燃料运输量小、发电综合成本低且开发技术成熟,目前已大量应用于工业能源生产。核裂变能主要用于发电和供热,由于核裂变能的上述优越性,核电事业有较大发展,但由于自然界中所含的核原料有限,并且核裂变产生的放射性废物会构成对环境污染的威胁,并可能引起核扩散,因此核裂变能并非理想的长期能源。

轻核的聚变能指两个轻原子核聚合成一个较重原子核所释放出来的能量。常用的核聚变燃料是氘和氚。核聚变能具有较核裂变能更高的能量密度,单位质量的氘聚变时放出的能量相当于300L汽油完全燃烧时放出的能量,地球表面海水储量约为1018t,即使考虑能源消耗水平的逐年增加,地球上的氘也足够使用1000亿年以上。此外,核聚变能还是一种较核裂变能更清洁、更安全的能源,这主要是因为核聚变反应物基本没有放射性,反应产物适当处理后对环境没有严重的污染问题,反应过程中一旦出现问题,反应会自动地迅速停止。轻核聚变能是一种非常理想的可供人类长期使用的潜在能源,受控热核聚变是当前科学界正在积极研究的一项重大课题,它的成功将为人类找到一条有效的长期稳定的能源供应途径。

表5-14所示为2008年部分国家核电占发电总量的比重。

表5-14 2008年部分国家核电占发电总量的比重

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注:数据摘自重大技术装备网,(取自于国际原子能机构2009年底统计数据)。(www.daowen.com)

核电是一种清洁、安全、技术成熟、供应能力强,能大规模采用的发电方式。加快我国核电建设,提高核电在电力供给中的比重,有助于缓解燃煤电站对采煤、运煤与环境保护压力。发展核电对带动高科技产业和装备制造业的发展,促进经济增长,调整能源结构,保障能源安全,实施可持续发展战略,都具有重要意义。

国家确定,今后我国核电发展应尽快实现大型机组的自主化、国产化,贯彻“采用先进技术,统一技术路线”的方针,结合我国具体情况,积极推进核电的发展。

核能的利用是解决能源可持续问题的必由之路。它在能源中的比例将逐步加大,从而改善能源结构,并有望在将来彻底解决人类对能源的需求。

然而,核能的开发利用是一个循序渐进的长期过程。按其科技难度的不同,大致可以分为热中子反应堆、快中子增殖堆、可控聚变堆三步,这三步需要互相衔接,逐步进入实用阶段,并且充分利用我国已积累的核电技术和经验,并充分吸取国际先进技术和经验,通过新的核电工程实践项目,在较短时间内达到自主设计和建造百万千瓦级大型先进核电机组的目标,早日进入第三代核电机组发展阶段。我国已建成的高温气冷堆试验核电站和正在建设的快堆试验核电站以及对一体化超临界水堆和闭式核燃料循环系统已进行的研究开发工作,有力地推动着我国迈向第四代核能利用系统的进程。我国在热核聚变方面取得的研究成果和积极参与国际合作的走向也是十分令人鼓舞的。

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