核电 第8期

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目前，人类实际应用的主要能源还是化石能源.煤、石油、天然气等化石能源的利用，对人类生存、发展、进步产生过巨大的影响.进入21世纪后，人们更加注重生存环境和生存空间的质量.大量燃用化石能源产生的温室效应、酸雨现象对人类生存环境造成了严重破坏.同时，化石能源经长期开采，其资源日趋枯竭，已不足以支撑全球经济的发展.在寻找替代能源的过程中，人们开始越来越重视核能的应用，而核能最主要的应用就是核能发电.自1951年12月美国实验增殖堆1号（EBR-1）首次利用核能发电以来，世界核电至今已有60多年的发展历史.截止到2011年年底，全世界核电运行机组共有500多台，其发电量约占世界发电总量的17%.

发电流程

核电站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，使核能转变成内能来加热水产生蒸气.利用蒸气通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电，使机械能转变成电能.从课本上的火力发电和核能发电的流程看出，火力发电是将煤的化学能最终变为电能，核能发电是将核能最终变为电能.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.

核心原理

核反应堆，又称为原子反应堆或反应堆，是装配了核燃料以实现大规模可控制裂变链式反应的装置.

原子由原子核与核外电子组成.原子核由质子与中子组成.当铀235（铀是地球上一种相当普通的元素，在地球形成时就存在于这个行星中了）有一个奇特的特性让它既可以用于核能发电也可以用于制造核弹.如果一个自由中子撞击铀-235的原子核，它的原子核将会立即吸收这个中子而变得不稳定，并马上分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2-3个中子.裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变.如此持续进行就是裂变的链式反应.链式反应产生大量内能.

不难看出核反应堆是核电站的心脏，反应堆产生大量的热量，用循环水（或其他物质）带走热量才能避免反应堆因过热烧毁.导出的热量可以使水变成水蒸气，推动气轮机发电.水蒸气多余的热可以通过冷凝管液化后再次回到蒸气发生器中，反复进行先汽化后液化的循环，起到了搬运热量的作用，此环节与冰箱中的氟利昂作用很类似.

核电站缺点：

1.核能电厂会产生放射性废料，虽然所占体积不大，但因其具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰.

2.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重.

3.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高.

核电站优点：

1.核电站是高效能源，耗费资源少

火电站利用化石燃料的燃烧所释放出的化学能来发电，核电站则利用核燃料的核裂变反应所释放的核能来发电.核能要比化学能大得多，所以核电站所消耗的核燃料比同样功率的火电厂所消耗的化石燃料要少得多.例如，一座百万千瓦级的煤电厂每年要消耗约300万吨原煤，而一座同样功率的核电站每年仅需补充约30吨核燃料，后者仅为前者的十万分之一.核电站一年仅需补充30吨核燃料，一辆重型车即可拉走.煤电厂一年消耗300万吨原煤，相当于每天要有一列40节车厢的火车为它拉煤.

2.核电是安全能源，发生事故的可能性小

许多人对前苏联切尔诺贝利核泄露事件还心有余悸.在大多数人眼中，核电站和辐射是紧密相连的，认为核电站存在着辐射，心理上难以接受核电这种能源方式.其实，大家都想错了，核电站并没有想象当中的那样可怕.核电是世界上最安全的行业之一.全世界60年来500多座核电反应堆在其运行过程中，只在上世纪七八十年生过两起堆芯熔化的严重事故.现在，核电站的安全性能更好，发生事故的可能性更小.

3.核电是清洁能源，对环境影响小

环保、清洁是核电的最大优点.按一年100亿千瓦时的发电量计算，火电需要燃烧339万吨标准煤，核电只需要52吨核燃料;火电将排放7.78万吨二氧化硫、203万吨二氧化碳，产生大量煤灰等废弃物，而核电为零排放.

核电站排出物都要经过严格的控制和处理.如，废气经过滤、吸附、衰变，通过高空扩散排放;废水经过滤、蒸发、离子交换稀释排放;固体废物经由水泥固化、密封包装，最终在地下深埋，环境保护效果良好.以秦山二期为例，与国家标准相比，废气排放低二个数量级;废水中氚低一个数量级，其他低两个数量级；工作人员受到的辐射量也远低于国家标准.

我国及其他国家使用核电

的现状以及发展前景

核电与水电、火电一起构成世界能源的三大支柱，在世界能源结构中占有重要地位.核电站提供了世界上大约17%的电能.一些国家或地区对核电的依赖要比其他发电方式更高.在法国，大约75%的电是由核电站生产的，比利时为67%，瑞典为50%，瑞士和西德两国分别为39%和30%，日本和美国两国分别为25%和17%.全世界共有超过500座核电站，而其中有超过100座在美国.

我国发电装机容量已达2.54亿千瓦，居世界第二位，其中核电装机容量仅占0.8％，核能在一次能源消费中仅占0.4％，远低于世界7.3％的平均水平.世界运行中的核电反应堆500多座，中国仅6座.核电发达国家，主要包括美国、法国、俄罗斯、日本、加拿大、韩国等.与这些国家相比，我国核电的最大差距还是体现在研发能力上.无论是核电新技术的研发、核电主要设备的研制、核燃料技术的研发，还是乏燃料后处理技术、核电站的运行检修技术及保障服务水平等，我国都还有相当大的差距.

我国的核电站均建在沿海地带，一方面它能满足大量用水的需求，以带走电站排出的余热，另外它有良好的大气扩散条件，使电站排出的气体容易消散，等等.目前，国际上大部分核电站建设在内陆.法国65.1%的核电站建设在内陆，美国有75.7%的核电站建设在内陆.我国建设内陆核电站势在必行.原因在于：内陆地区经济有了很大发展，电网容量亦有很大发展;有些省份缺乏煤炭和水力资源;2008年初南方各省发生了大面积、长时间的雪灾，造成许多地区长时间断电，带来了严重后果，这表明依靠远距离输电和长途运煤难以保障用电安全.因此，建设不依赖燃料运输的支撑电站——核电站是很必要的.技术方面，发展内陆核电站也完全成熟.从安全和环保要求看，内陆核电站和沿海核电站没有本质的差别，目前成熟的核电站设计和建造技术完全可用到内陆核电站.

加速发展核电是必要的，是满足我国能源发展需要的现实途径，也是解决我国能源环境污染、实现温室气体减排目标的重要途径.我国在核电发展方面制定了中长期发展目标：2020年核电总装机规模达到7000万千瓦，核电装机占电力总装机的4.6%，核发电量将占总电量的7.0%左右.2030年达到2亿千瓦，核电装机占电力总装机的10%，核发电量占总电量的15%.2050年达到4亿千瓦，核电装机占电力总装机的16%，核发电量占总发电量的比重为24%.

作为可替代化石能源的核电，是安全、清洁、高效的能源，具有突出的环境效益，相比风电、太阳能发电，核电更具稳定性和可靠性，是除水电外最经济的新能源.世界离不开核电，发展核电是保证能源安全及经济可持续发展的基础.