講座名稱：核電技術(shù)當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r
報(bào)告人：葉奇蓁院士
報(bào)告單位：中國(guó)工程院
講座時(shí)長(zhǎng)：18:22
內(nèi)容簡(jiǎn)介:中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)核能發(fā)電分會(huì)2015年核電站新技術(shù)交流研討會(huì)
核電技術(shù)當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r

葉奇蓁院士發(fā)表“技術(shù)進(jìn)步確保核電安全高效發(fā)展”演講。我國(guó)建立了完整的核科研和核工業(yè)體系。通過(guò)30年發(fā)展，我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，在運(yùn)核電機(jī)組27臺(tái)，總裝機(jī)容量2549.8萬(wàn)千瓦，在建機(jī)組24臺(tái)，總裝機(jī)容量2636萬(wàn)千瓦，占世界在建總裝機(jī)容量的36%，居世界第一。
發(fā)展核電有利于減排改善環(huán)境，實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。
我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨著國(guó)內(nèi)資源環(huán)境制約日趨強(qiáng)化和應(yīng)對(duì)氣候變化減緩CO₂排放的雙重挑戰(zhàn)。當(dāng)前我國(guó)生態(tài)環(huán)境污染形勢(shì)已極其嚴(yán)峻，近年來(lái)PM_2.5彌漫造成的霧霾天氣已經(jīng)成為威脅人民健康和降低幸福指數(shù)的重要?dú)⑹?。治理霧霾和減排已成為中國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整刻不容緩的戰(zhàn)略任務(wù)。
　　核電從鈾礦開(kāi)采到廢物處置的全生命周期每度電碳排放量?jī)H為2-6克，與風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電相當(dāng)，核電鏈溫室氣體排放僅約為煤電鏈的1%。在全球碳減排的邊際成本中，核能的邊際成本遠(yuǎn)低于風(fēng)能、太陽(yáng)能、碳捕獲及封存等技術(shù)的邊際成本。鑒于核電是穩(wěn)定、潔凈、高能量密度的能源，發(fā)展核電將對(duì)我國(guó)突破資源環(huán)境的制約，保障能源安全，減緩CO₂排放，實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展具有不可替代的作用，核電將成為我國(guó)未來(lái)可持續(xù)能源體系中的重要支柱之一。
　　國(guó)家在核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中提出的目標(biāo)：2020年實(shí)現(xiàn)運(yùn)行5800萬(wàn)千瓦，在建3000萬(wàn)千瓦核電裝機(jī)，2030年實(shí)現(xiàn)1.5億千瓦，在建5000萬(wàn)千瓦核電裝機(jī)。為此每年需建造6-8臺(tái)機(jī)組，縱觀核電發(fā)展歷史，美國(guó)在核電建設(shè)高峰期，每年核電同時(shí)建設(shè)達(dá)6-8臺(tái)機(jī)組，個(gè)別年份甚至有10臺(tái)的記錄。
核電安全性有保障
　　我國(guó)核電安全標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)前國(guó)際核電最高安全標(biāo)準(zhǔn)接軌，并持續(xù)改進(jìn)，不斷提高；我國(guó)核電自秦山一期機(jī)組投運(yùn)二十年來(lái)，在運(yùn)機(jī)組安全水平進(jìn)一步提升，未發(fā)生二級(jí)及以上運(yùn)行事件（事故）；運(yùn)行業(yè)績(jī)良好，主要運(yùn)行指標(biāo)高于世界平均值，部分指標(biāo)處于國(guó)際前列，核電廠工作人員照射劑量低于國(guó)家容許標(biāo)準(zhǔn)，核電廠周圍環(huán)境輻射水平保持在天然本底范圍內(nèi)，沒(méi)有對(duì)公眾造成不良影響。
　　我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的華龍一號(hào)和CAP1400壓水堆機(jī)型，采用先進(jìn)的三代核電技術(shù)，有完善的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施，全面貫徹縱深防御原則，設(shè)置多道實(shí)體安全屏障，實(shí)現(xiàn)放射性物質(zhì)包容。
　　三代壓水堆核電機(jī)組采用雙層安全殼，外層安全殼能夠承受強(qiáng)地震、龍卷風(fēng)等外部自然災(zāi)害，以及火災(zāi)、爆炸等人為事故的破壞與襲擊，包括大型商用飛機(jī)惡意撞擊，內(nèi)層安全殼能耐受嚴(yán)重事故情況下所產(chǎn)生的內(nèi)部高溫高壓、高輻射等環(huán)境條件，安全殼的完整性保障了實(shí)際消除大量放射性物質(zhì)的釋放。
核電是清潔能源
　　核電不僅不排放溫室氣體、有害氣體、微塵，還對(duì)放射性流出物進(jìn)行嚴(yán)格處理和監(jiān)控。按照國(guó)家環(huán)境保護(hù)法規(guī)，依據(jù)管理部門批準(zhǔn)的排放限值，我國(guó)核電廠對(duì)放射性流出物的排放進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，對(duì)核電廠周圍環(huán)境進(jìn)行了有效監(jiān)控。 2013年運(yùn)行核電廠放射性流出物的監(jiān)察結(jié)果表明：我國(guó)商業(yè)運(yùn)行核電廠的放射性流出物均遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值。
　　核電廠工作人員的職業(yè)照射按國(guó)家規(guī)定，連續(xù)5年平均年有效劑量不超過(guò)20mSv；任何一年不超過(guò)50mSv。2013年數(shù)據(jù)表明：我國(guó)核電廠平均個(gè)人劑量與年度最大個(gè)人劑量均遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
　　中低放放射性固體廢物亦受到嚴(yán)格控制，規(guī)定每座核電廠年固體廢物不超過(guò)50立方米。中低放放射性固體廢物在核電廠暫存后，運(yùn)到永久處置場(chǎng)存放。上述固體廢物目前還存儲(chǔ)在核電廠，受到完全的監(jiān)控。相關(guān)地方正積極按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)永久處置場(chǎng)。
內(nèi)陸核電建設(shè)
　　我國(guó)建設(shè)內(nèi)陸核電勢(shì)在必行，內(nèi)陸地區(qū)經(jīng)濟(jì)有了很大發(fā)展，電網(wǎng)容量亦有很大發(fā)展，有些省份同樣缺乏煤炭和水力資源，2007年初南方各省發(fā)生了大面積、長(zhǎng)時(shí)間的雪災(zāi)，造成了廣大地區(qū)長(zhǎng)時(shí)間斷電，帶來(lái)嚴(yán)重的后果，僅依靠遠(yuǎn)距離輸電和長(zhǎng)途運(yùn)煤是難以保障用電安全，除提高電網(wǎng)的抗災(zāi)害能力，建設(shè)緊急情況下不依賴燃料運(yùn)輸?shù)闹坞娬?---核電站是很必要的。
　　內(nèi)陸核電廠大多采用冷卻塔閉式循環(huán)帶走余熱，不對(duì)水域產(chǎn)生熱污染，僅需蒸發(fā)補(bǔ)水1-2秒方，不與地方爭(zhēng)奪水資源；由于沒(méi)有循環(huán)冷卻水對(duì)放射性廢液的稀釋， GB－14587—修訂版征求意見(jiàn)稿，提出了100Bq/L的排放罐出口濃度控制值，以減少對(duì)江河稀釋要求。事實(shí)上目前工業(yè)化廢水凈化的技術(shù)已可凈化到20-30Bq/L，經(jīng)處理過(guò)的水完全可以在工藝上復(fù)用，從而實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”，或近“零排放”。凈化后的水如再進(jìn)行電滲透處理，可以凈化到2 Bq/L左右，相當(dāng)于天然本底。核電廠的廢水采用槽式排放，亦就是說(shuō)可控排放，可以根據(jù)廢水中的核素進(jìn)行必要專門處理，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成不良影響。
　　放射性廢氣排放亦是可控制。根據(jù)我國(guó)26個(gè)擬選內(nèi)陸廠址氣象條件的統(tǒng)計(jì)，較高的靜風(fēng)頻率是我國(guó)部分?jǐn)M選內(nèi)陸廠址的一個(gè)重要特征。對(duì)26個(gè)擬選內(nèi)陸廠址的長(zhǎng)期大氣彌散因子進(jìn)行計(jì)算，在規(guī)劃建設(shè)容量下，計(jì)算得到的運(yùn)行狀態(tài)下放射性物質(zhì)釋放導(dǎo)致廠址周圍公眾個(gè)人最大有效劑量和氣態(tài)途徑劑量占個(gè)人劑量約束值0.25mSv的份額均不超過(guò)40%，絕大多數(shù)低于20%，滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。針對(duì)以上26個(gè)廠址中的兩個(gè)典型內(nèi)陸廠址，開(kāi)展了示蹤物試驗(yàn)，詳細(xì)研究了廠址的大氣彌散情況。采用符合廠址實(shí)際情況的大氣彌散模式計(jì)算廠址年均彌散因子，進(jìn)一步計(jì)算分析表明：氣載放射性流出物對(duì)廠址周圍公眾個(gè)人所致的最大有效劑量為10-7--10-6Sv/a，不超過(guò)運(yùn)行狀態(tài)下劑量約束值（0.25mSv）的1%。
持續(xù)的核安全研究將不斷提高核電的安全性
　　我國(guó)和國(guó)際上都在進(jìn)行核電安全性研究，主要有實(shí)際消除大規(guī)模放射性釋放，保持安全殼完整性，嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解（包括：嚴(yán)重事故管理導(dǎo)則，極端自然災(zāi)害預(yù)防管理導(dǎo)則），耐事故燃料（ATF）研究等。其中耐事故燃料的研究集中于降低堆芯（燃料）熔化的風(fēng)險(xiǎn)，緩解或消除鋯水反應(yīng)導(dǎo)致的氫爆風(fēng)險(xiǎn)，提高事故下燃料對(duì)裂變產(chǎn)物的包容能力。2011年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)法案，要求能源部組織制定一項(xiàng)旨在提高現(xiàn)役電站核燃料抵抗嚴(yán)重事故能力研究；目標(biāo)是在2022年左右實(shí)現(xiàn)首個(gè)ATF燃料組件進(jìn)入商用反應(yīng)堆輻照；法國(guó)、日本、韓國(guó)等也在開(kāi)展耐事故燃料的研發(fā)；OECD組織了多次耐事故燃料國(guó)際會(huì)議，IAEA正在籌備一項(xiàng)“ATFOR”的合作研究項(xiàng)目。我國(guó)相關(guān)研究院所亦已開(kāi)展耐事故燃料的研發(fā)，我國(guó)有廣泛的碳纖維工業(yè)基礎(chǔ)，有SiC包覆燃料的工藝和經(jīng)驗(yàn)。耐事故燃料研究成功不僅將提高新建核電廠的安全性，而且將提高和改善已投產(chǎn)運(yùn)行的二代改進(jìn)型核電廠安全。
關(guān)于核廢物問(wèn)題
　　每個(gè)核電廠每年卸約20-30噸乏燃料，存貯在核電廠內(nèi)部乏燃料廠房中，乏燃料廠房存貯容量可滿足15-20年的卸料量和一個(gè)整堆燃料。壓水堆核電站乏燃料中含有：約95%鈾-238；約0.9%鈾-235；約1%Pu-239；約3%裂變產(chǎn)物；約0.1%次錒系元素。其中僅裂變產(chǎn)物和次錒系元素為高放和長(zhǎng)壽命放射性廢物，其它均是可再利用的戰(zhàn)略物資。我國(guó)實(shí)施閉式燃料循環(huán)技術(shù)路線，提取乏燃料中的鈾和钚作為快中子增殖堆的燃料。我國(guó)自主設(shè)計(jì)的第一座動(dòng)力堆乏燃料后處理中試廠熱試成功，正式投產(chǎn)；并正在規(guī)劃自主建設(shè)我國(guó)首個(gè)商業(yè)規(guī)模的乏燃料后處理示范工程，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)核燃料閉式循環(huán)奠定基礎(chǔ)。我國(guó)已建成快中子實(shí)驗(yàn)堆，并投入運(yùn)行；正在研發(fā)并建設(shè)大容量的快中子示范堆，開(kāi)發(fā)第四代核電技術(shù)，充分利用核資源，為下一代核電技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
　　乏燃料中的長(zhǎng)壽命次錒系元素可利用快堆或加速器驅(qū)動(dòng)的次臨界系統(tǒng)（ADS）來(lái)嬗變，使其變廢為寶，ADS具有較高的嬗變支持比（與快堆相比為12/5），中子能譜更硬，安全性較好。我國(guó)正在開(kāi)展ADS的研究。
　　高放廢物處置：裂變產(chǎn)物放射性核素含量或濃度高（4×10E10 Bq/L），釋熱量大（2kw/立米），含有毒性極大的核素。占所有廢物體積的1%，但占放射性總量的99%。高放廢物通過(guò)玻璃固化，采取三重工程屏障：玻璃固化體，廢物罐，緩沖材料；用以阻水，防止核素遷移。然后進(jìn)行與生物圈隔離的深地層埋藏。
　　可以說(shuō)核電廠乏燃料是嚴(yán)格受控的，不會(huì)出現(xiàn)任何安全問(wèn)題；高放廢物遠(yuǎn)小于煤電等廢棄物，經(jīng)玻璃固化和三重工程屏障處理，以及深地層最終處置不會(huì)對(duì)環(huán)境、人類帶來(lái)危害。
　　我國(guó)裝機(jī)容量世界第五，到2020年我們可能會(huì)第二，也可以說(shuō)是中國(guó)名副其實(shí)的核電大國(guó)?；仡櫠?，我們從無(wú)到有，再到今天的發(fā)展，總結(jié)兩個(gè)字——自主。面臨的是，我們不能做核電大國(guó)，要做核電強(qiáng)國(guó)，全世界都在看著我們，如何變?yōu)楹穗姀?qiáng)國(guó)，也是兩個(gè)字——創(chuàng)新，所以我們?cè)谧灾鲃?chuàng)新前提上，把我們的核電事業(yè)搞好，謝謝大家！