成就挑战展望―国内外核电发展现状和趋势

成就挑战展望—国内外核电发展现状和趋势国防科工委专家咨询委张华祝2007年6月国内外核电发展现状和趋势1.成就—国内外核电发展现状2.挑战—核电发展需要面对的问题3.展望—世界核电发展趋势1.成就—国内外核电发展现状1.1在世界能源发展战略中，核电具有不可替代的作用1.2世界核电发展经历了几个重要阶段1.3我国核电进入加快发展的新时期1.1在世界能源发展战略中，核电具有不可替代的作用(1)核能的发现与广泛应用是20世纪科学技术最伟大的成就之一。作为一种清洁安全的能源，核电与火电、水电一起构成了当今世界电力的三大支柱。截止2005年底，全球在役运行的核电机组443座，核电总装机容量为3.66亿千瓦，在建机组26台，核电年发电量2.62万亿千瓦时，占世界发电总量的16%，1986年以来一直与全球电力的稳步增长保持同步。1.1在世界能源发展战略中，核电具有不可替代的作用(2)核电主要分布在工业化国家,全世界运行的核电机组，405个（或91％）在经济合作与发展组织(OECD)国家或经济转型国家，占全球核电总装机容量的95％。核发电在这些国家的电力生产中扮演主要角色，以2004年为例：法国为78.1%，德国为31.8%，日本为29.3%，美国为20%，俄罗斯为15.6%，韩国为38%。但是，就新建机组而言，情况刚好相反，26个新建机组中16个、2000万千瓦中的1100万千瓦（53％）在发展中国家。累计超过12000多个堆年的运行实践证明，核电技术成熟，安全性能良好，有较好经济竞争力。对于世界经济社会发展，具有不可替代的作用。1.2世界核电发展经历了几个重要阶段1.2.1核电起始于上个世纪五六十年代，七八十年代达到发展高峰1.2.2上世纪80年代中期至本世纪初—核电建设减速甚至停滞，核电站技术性能提升，三代核电技术问世1.2.3进入新世纪—核电开始复苏1.2.1核电起始于上个世纪五六十年代，七八十年代进入快速发展期上个世纪50年代后半期至60年代初建造第一批原型核电站——第一代核电技术。上世纪60年代后期，美国开始批量建设核电；日本和西欧（法、德等）一些国家相继从美国引进技术，建立本国研发体系。1973年，第一次石油危机进一步推动了核电的发展，八十年代中期之前建成投产的核电机组构成目前世界上商业运行的四百多座核电机组的主体。——第二代核电技术。1966年—2005年世界核电容量及发电量增长状况1.2.2上世纪80年代中期至本世纪初—停滞、改进性能、开发新技术1979年三里岛事故和1986年切尔诺贝利事故对世界核电发展造成致命冲击，核电在全球发展减速，在西欧、北美处于长期停滞状态。为了摆脱严重事故的恶劣影响，全球核电界一直在为核电复苏进行不懈的努力。上世纪八十年代以来，主要做了两件事：（1）科学管理与技术改造使在役核电站技术性能得到显著改善（2）“用户要求”推动第三代核电技术问世（1）改进管理与技术改造使在役核电站技术性能得到显著改善（1）改进管理方面：大力提倡核安全文化，建立健全质量保证和安全管理体系，加强人员培训与再培训，开展有组织的、规范化的运行经验反馈。技术改造方面：针对机组的薄弱环节，利用新技术、新材料，在每次停堆换料中，安排系统和设备更新改造。（1）改进管理与技术改造使在役核电站技术性能得到显著改善（2）经济性能得到提升—15年来发电增量的2/3来自性能改进：（1）改进管理与技术改造使在役核电站技术性能得到显著改善（3）安全性能得到改善：WANO—世界核电运行者协会公开发表的安全指标不断得到刷新。2004年和1990年相比，每临界7000小时计划外紧急停堆次数由平均1.8降至0.6，核电厂百万人时工业事故由5次降至1次。美国核电站从业人员的累计辐照剂量，比1980年减少了80%。核电站设计寿期得到延长：由原来的40年，延长到60年。（2）“用户要求”推动第三代核电技术问世（1）上世纪80年代开始，为解决三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响，世界核电界集中力量对严重事故的预防和后果缓解进行了研究和攻关。九十年代，美国和欧洲先后出台“先进轻水堆用户要求”文件和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”，进一步明确了防范与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。（2）“用户要求”推动第三代核电技术问世（2）“用户要求”对核电站提出更高的安全指标和经济指标：（1）堆芯熔化概率由小于1×10-4减少到小于1×10-5；（2）大规模放射性释放概率由小于1×10-6减少到小于1×10-7）；（3）核电站设计寿期60年；（4）机组可利用率大于87%；（5）建设周期不大于54个月，等等。（2）“用户要求”推动第三代核电技术问世（3）市场开发情况：先进沸水堆（ABWR）上世纪九十年代已经在日本成功建设营运，除台4外无其他用户；第一台EPR被芬兰TVO电力公司订购，目前正在建造中，第二台被法国电力公司订购，将于今年年底开工建设；AP1000除我国外，尚无其它用户订货。1.2.3进入新世纪—核电在全球开始复苏（1）进入21世纪以来，受高油价和全球变暖的影响，包括美国、俄罗斯在内的许多国家重新审视核电在各国能源安全中的战略地位，把发展核电作为满足能源需求、增进能源安全的重要选择，并纷纷推出本国核电发展规划。据IAEA预测，到2020年全球核电装机容量按低估值预计，将达到4.16亿千瓦，比2005年增加13.6%（表1）：1.2.3进入新世纪—核电在全球开始复苏（2）1.3我国核电进入加快发展的新时期（1）1.3.1过去20多年，完成起步到小批量建设上世纪八十年代中期开始自主设计建造秦山一期30万千瓦压水堆核电机组；引进法国技术建造大亚湾两台90万千瓦压水堆核电机组，分别于1991年和1994年建成。“九五”期间，先后有四个项目八台机组开工建设，并在十五期间陆续投产六台，今年最后两台（田湾）今年内建成投产。1.3我国核电进入加快发展的新时期（2）1.3.2我国核电进入加快发展的新时期（1）自主建设二代改进型，引进建设三代（2）实施科技重大专项，提高自主创新能力（3）建设与规划状况：在建四台330万；二代改4台（辽宁2台，福建宁德2台）；AP10004台（浙江三门2台，山东海阳2台）；EPR2台（广东阳江）。在建和进入“十一五”规划的共1530万千瓦。国内外核电发展现状和趋势1.成就—国内外核电发展现状2.挑战—核电发展需要面对的问题3.展望—世界核电发展趋势2.挑战—核电发展需要面对的问题1—安全性切尔诺贝利事故虽已过去20多年，但是，它对环境所造成的严重后果，至今仍深深地影响着公众对核电安全性的看法。2.挑战—核电发展需要面对的问题2—经济性现有核电在经济上的竞争力已经无可置疑。但是，投资成本高和建设期太长仍然是新建核电厂在财务上的主要障碍，新建核电厂的单位造价（$1500-2000/kW，是化石燃料电厂单位造价的2~4倍）和较长的建造时间、审批时间、退役时间，与其它电力生产方式是不能相比的。对于新建项目，“核电是经济的吗”这个问题没有统一的答案。2.挑战—核电发展需要面对的问题3—可持续性一是资源的可持续问题—已探明和将被探明的资源，能满足多大规模的核电的多长时间需求？裂变能的持续利用必须依靠快堆技术发展。二是环境的可持续问题。公众普遍担心核废物长期贮存是否安全。从技术层面看，不存在解决不了的问题；但是从政治或从公众的心理接受层面看，很多问题难以逾越。2.挑战—核电发展需要面对的问题4—防扩散能力传统的防止核扩散体系正面临前所未有的严峻挑战（朝鲜核问题、伊朗核问题），非传统安全领域中又出现涉核恐怖袭击可能，成为近年来国际社会关注的焦点问题。2挑战—核电发展需要面对的问题综上所述，核电向前发展必须全面应对上述四个问题，通过技术研发，使新一代技术同时具备以下特点：（1）、安全性和可靠性：核电站场内无论发生何种事故，无论事故严重到什么程度，都应尽量避免疏散周边的居民；（2）、经济性:与其它能源比较，新核能系统在电价方面都应具有竞争力；（3）、可持续性:节约资源,保护环境（提高资源利用率，尽可能降低长寿放射性废物的数量）；（4）、易于防范核扩散和外部袭击。国内外核电发展现状和趋势1.成就—国内外核电发展现状2.挑战—核电发展需要面对的问题3.展望—世界核电发展趋势3.展望—世界核电发展趋势3.1新一代核能技术要满足更安全、更经济、可持续、防扩散的要求3.2ITER—彻底解决人类能源问题的必由道路3.3我国核能利用的未来趋势3.1新一代核能技术要满足更安全、更经济、可持续、防扩散的要求（1）3.1.1第四代核能系统国际论坛（GIF）1999年IAEA设立革新性反应堆和燃料循环国际项目（INPRO）开展相关政策与技术研究，目前有24个成员国。2000年1月，在美国能源部的倡议下，由法国、日本和美国等10个国家及欧盟共同成立了第四代反应堆国际论坛（GIF），规划研究第四代核能系统。我国和俄罗斯去年加入该论坛。3.1.1第四代核能系统国际论坛GIF（1）GIF提出第四代核能系统的具体技术目标，主要是：1、核电机组比投资不大于1000美元/千瓦，发电厂成本不大于3美分/千瓦时，建设周期不超过3年；2、非常低的堆芯熔化概率和燃料破损率，人为错误不会导致严重事故，不需要厂外应急相应措施；3、尽可能减少从业人员的职业受照剂量，尽可能减少核废物产生量，对核废物要有一个完整的处理处置方案，其安全性要能为公众所接受；4、核电站本身要有很强的防扩散能力，核电和核燃料技术难于被恐怖主义组织所利用；5、要有全寿期和全环节的管理系统。3.1.1第四代核能系统国际论坛GIF（2）2002年5月，GIF选定了六种反应堆的概念设计，作为优先研究开发的对象。三种热中子堆是：1、超临界水冷堆SCWR，SupercriticalWater-CooledReactorSystem2、超高温气冷堆VHTR，Very-High-TemperatureReactorSystem3、熔盐反应堆MSR，MoltenSaltReactorSystem三种快中子堆是：1、钠冷快堆SFR，Sodium-CooledFastReactorSystem2、铅冷快堆LFR，Lead-CooledFastReactorSystem3、气冷快堆GFR，Gas-CooledFastReactorSystem3.1新一代核能技术要满足更安全、更经济、可持续、防扩散的要求（2）3.1.2全球核能伙伴计划GNEP（GlobalNuclearEnergyPartnership）2006年2月6日，美国向法、英、日、俄、中提出“全球核能合作伙伴计划GNEP”的倡议。GNEP关注的焦点是，通过世界核能发达国家的合作，促进先进核反应堆及先进核燃料循环技术的进步，为合作伙伴国的核电发展提供安全的、有保障的反应堆技术及相关的核燃料服务，同时减少核扩散风险。3.1.2全球核能伙伴计划GNEP（1）首先，GNEP是一个国际政治外交的倡议，要对现有防扩散机制做出重大调整。GNEP建议建立一个国际联合体，希望将核燃料循环设施仅集中在国际联合体成员国家内，采用完整的核燃料循环技术和先进的钚燃烧反应堆，为所有利用核能的国家提供服务；而国际联合体以外的国家，无需建设燃料制造、乏燃料后处理或废物储存场等设施，他们所需的新燃料从国际联合体成员国租用，并把使用过的乏燃料送回国际联合体成员国进行再循环。3.1.2全球核能伙伴计划GNEP（2）其次，GNEP也是一个国际技术合作项目，主要研发领域包括：1、先进焚烧反应堆的早期开发2、先进乏燃料循环技术在工程上的早期验证3、由锕系元素化合物组成的先进燃料的开发4、可接受的废物长期管理和处置方法研究3.2ITER—彻底解决人类能源问题的必由道路（1）2006年，欧盟、中国、美国、俄罗斯、日本、韩国和印度七方代表签署了国际热核聚变实验反应堆（ITER）计划的相关协定。根据协议，热核聚变实验反应堆将建在法国南部小城卡达拉什，项目预计持续30年，前10年用于建设，后20年用于操作实验。这一项目总花费