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切尔诺贝利事故之后 俄罗斯核电的绝地复活

北极星电力网新闻中心  来源:核电工科女神  作者:王廷奎  2018/2/7 9:34:07  我要投稿  
所属频道: 核电   关键词: 核电站 核电机组 核电重启

北极星核电网讯:切尔诺贝利事故后,俄罗斯的核电的建设和发展并未就此完全停止,尤其在近几年呈现出极大的发展势头。 

作者简介:WANO(世界核运营者协会)香港办公室高级顾问,CPO(运行值绩效观察)队长。参加过全球26台新机组的启动评估,积累了40余次WANO评估活动经验,曾负责全球核电新机组启动评估计划。他是目前WANO组织中唯一参加过所有四大地区中心的新机组启动评估活动的评估员,亦是国内核电界中少数几位获得WANO同行评估队长资格认证的人员之一。

自上世纪50年代核能开始用于商用发电之后,核能发展史上经历了三次严重的核事故,即1979年三哩岛核事故(美国),1986年切尔诺贝利核事故(前苏联),2011年福岛核事故(日本)。这三次核事故对世界核电的发展产生了巨大冲击,但同时也推动了业界人士审慎反思事故原因,通过改进安全设计提高人员绩效等切实有效的措施,提升核电安全水平。

三哩岛核事故和福岛核事故都使得本国的核电发展策略发生了急剧逆转,如三哩岛核事故发生后,美国核电站建设完全停滞,直到2013年开始重启;福岛核事故后,日本关闭了全部核电站,六年之后才开始审评并重启了原来的五台机组。

切尔诺贝利核事故之后,前苏联政府停止了和切尔诺贝利核电站同样设计的其他九台石墨慢化轻水堆(RBMK-1000)的建设,并立即改进设计,消除了RBMK-1000堆型的安全缺陷,以保证仍在运行的石墨慢化轻水堆核电站的安全。但切尔诺贝利事故后,俄罗斯的核电的建设和发展并未就此完全停止,尤其在近几年呈现出极大的发展势头。

▲俄罗斯斯摩棱斯克核电站外景

切尔诺贝利核事故之后,俄罗斯核电如何绝地复活?

1954年,前苏联OBNINSK反应堆成为世界首台发电的核电机组。80年代中期,前苏联已有25台机组商运。1986年4月26日,切尔诺贝利核电站4号机组发生严重核事故。虽然前苏联政府停止了和切尔诺贝利核电站同样设计的其他九台石墨慢化轻水堆(RBMK-1000)的建设,并立即改进设计,消除了RBMK-1000堆型的安全缺陷,但核电的建设和发展并未就此完全停止。

1991年前苏联解体,许多核电项目由于缺乏资金被迫中断。但在90年代中期,仍有五台核电机组投产发电。到了90年代末期,随着核电机组出口伊朗,中国和印度,俄罗斯核电发展逐渐复苏。

2000年,ROSROV1机组建设重启,并于次年并网,极大提升了俄罗斯核电界的士气。2004-2011年,陆续有三台核电机组相继并网,至此,俄罗斯核电满血复活。

▲加里宁核电站

俄罗斯自然资源丰富,为什么还要发展核电?

可能有人会好奇,俄罗斯拥有丰富的自然资源,它完全可以不依赖核电就能满足本国的能源需求,那么俄罗斯为什么还要发展核电?答案是,钱!

目前,俄罗斯共有35台核电机组在运行,总装机容量26.983MWe。在俄罗斯电力结构中,煤水核气各自占比为百分之16,17,18,49。由于世界天然气价格是它国内燃气发电价格的五倍,所以俄罗斯政府宁愿在国内优先采用核能发电,可以将由此节省出的天然气等资源出口国际市场,以获得更多的经济利益。

此外,据统计,到2020年西伯利亚天然气田的产气量将会下降到四分之一,这也是俄罗斯政府开足马力建设新机组的动力之一。

俄罗斯不仅通过建设核电机组来扩大能源结构中的核电占比,还利用一切方法挖掘现有运行机组的潜力。机组延寿与扩容带来的巨大经济利益是俄罗斯积极开展这些工作的主要动力。根据多年的实际经验,俄罗斯机组延寿所需的设备更新的投资仅仅是延寿增收的五分之一左右。而机组扩容的经济价值更为突出,以ROSTOV-2机组为例,其建设成本为2400美元/千瓦,而扩容投资仅仅200美元/千瓦。

2000年,俄罗斯开始12台一代机组5.7GWe的延寿审评。早期的俄罗斯核电机组设计寿命30年,目前29台已经获得15年的延寿许可。2014年,俄罗斯的核电机组延寿审评标准跟国际标准接轨,并获得了国家批准。一般通过反应堆压力容器退火处理,或者通过更换老化设备(也有拆卸退役机组上性能尚佳的设备用于延寿机组)等手段,VVER-440机组从初始设计寿命30年延期到45年。VVER-1000机组的运行许可一般延至60年,延寿达30年之多。2015年,巴拉科夫1号机组完成延寿审评,后续3台机组也获得相同的延寿许可。

2012年俄罗斯能源当局制定核电机组扩容计划,VVER-440机组扩容到107%,RBMK机组扩容到105%,VVER-1000机组到104-110%(2013年修改计划到107-110%)。2016年底,所有VVER-1000机组完成扩容104%。2014年开始到2018年,以巴拉科夫4号机组为示范,通过使用TVS-2M改进型燃料进行扩容到107%,预计扩容费用会提高到570美元/KW。费用提高的主要因素是汽轮发电机组的更换。2015年完成VVER-440机组扩容到105%,其中KOLA4号机组扩容到107%。VVER-440机组维持12个月换料。VVER-1000机组最初设计是12个月换料,到2008年全部实现18个月换料。目前正在考虑在新建机组VVER-TOI引入24个月换料,主要通过提高燃料富集度,从4-4.5%提高到6-7%。

特别要说明的是,千万不要误认为俄罗斯为了追求经济利益最大化就忽略了核安全。以RBMK石墨堆的延寿与降功率运行为例,俄罗斯动力堆研究院最初设想通过增加燃料富集度从2.4%到3%来实现石墨堆的扩容。但是2012年,在列宁格勒一号机组发现,扩容到105%后石墨老化变形问题严重,直接导致压力管的变形。2013年,对列宁格勒一号机组进行一次石墨堆栈的几何形状的修整,拆除压力管后,径向切割石墨柱,使其几何形状满足最初设计要求。通过这次手术,该反应堆安全运行了三年。为安全考虑,俄罗斯决定所有的RBMK石墨反应堆降功率运行在80%平台。

▲库尔斯克核电站

俄罗斯在核电发展版图上的实力和雄心

俄罗斯国家原子能公司(ROSATOM),掌控着俄罗斯所有的核能技术和资产,是俄罗斯联邦最大的公司和纳税大户之一。它的发展目标是希望通过PRORYV(突破)工程,发展快堆形成燃料封闭循环为基础,到2050年实现核电占比百分之45到50,世纪末实现核电占比百分之70到80。此外,由于俄罗斯政府决定到2020年结束对核电建设的财政支持,这也极大地刺激了ROSATOM抢占世界市场的荷尔蒙。

目前ROSATOM承建的核电机组数量高居全球之首,共41台(8台在俄罗斯境内,33台在境外),核电出口已成为继武器出口,能源出口后的俄罗斯的第三大出口产品,目前已抢占了世界核电市场的最大份额。

正如《潘朵拉的承诺,你对核电的认知将完全被颠覆》一文所言,有人说,核能的发现和利用是人类科技史上最杰出的成就之一。但也有人说,核能的发展史常常伴随着核事故的发生,正如美艳的潘朵拉打开了那个给人类带来灾难的盒子。

核能是一把双刃剑,使用得当,给人类造福,如若不慎,伤及自身。骁勇善战的民族基因,决定了俄罗斯在遭遇核电发展重创之后的态度,不是退却,而是面对。无论世界核电版图的重心如何变化,这一战斗民族驾驭核能双刃剑的勇气和能力,值得业界学习。

原标题:切尔诺贝利事故之后 俄罗斯核电的绝地复活

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