第三代核电技术助核电走得更远

      图①为应用EPR技术的法国阿海珐公司核电站。图②③分别为应用314型反应堆的比利时Doel4和Tihange3核电站。AP1000就是在314型反应堆基础上改进而来的。

      核电与火电、水电一起，并称为世界三大电力支柱，目前核能发电约占全世界总发电量的16%，是当今世界上大规模可持续供电的主要能源之一。截至2009年1月底，全世界共有438台运行中的核电机组，总装机容量达到3.7亿千瓦，有44台建设中的核电机组。其中美国有运行核电机组104座，总装机容量1亿千瓦；法国有运行核电机组59座，总装机容量6326千瓦，日本有运行核电机组55座，总装机容量4759千瓦。

      核电技术在探索中前进

      自1954年，前苏联建成电功率为5兆瓦的实验性核电站以来，核电技术的发展可以划分为三个阶段。

      第一代核电技术是和平利用核能研发阶段的试验堆和原型堆。各国在上世纪五十年代开发建设了实验性原型核电站，证明了利用核能发电的技术是可行的。以第一代核电技术为基础的核电站有1954年前苏联建成的奥布涅斯克实验性核电站、1956年英国建成的卡德豪尔石墨冷气堆原型核电站、1957年美国建成希平港压水堆原型核电站、1962年加拿大建成的重水堆原型核电站等。

      第二代核电技术被广泛应用于上世纪七十年代至今仍在运行的大部分商业核电站，它们大部分已实现标准化、系列化和批量建设，主要种类有压水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、重水堆（CANDU）和苏联设计的压水堆（VVER）和石墨水冷堆（RBMK）等。

      第二代核电站技术证明了发展核电在经济上是可行的。但是前苏联切尔诺贝利核电站和美国三哩岛核电站严重事故的发生，引起了公众对核电安全性的质疑，同时也让人们意识到第二代核电技术的不完善性，许多国家的核电发展也都因此一度停滞。

      第三代核电技术的诞生

      针对公众对核电安全性、经济性的疑虑，美国电力研究院在美国能源部和核管会的支持下，对进一步大力发展核电的可行性进行了研究，根据其研究成果制定出了《美国用户要求文件（URD）》，对新建核电站的安全性、经济型和先进性提出了要求。随后，欧洲也出台了《欧洲用户要求文件（EUR）》，表达了与URD文件相似的要求。

      第三代核电技术就是指满足URD或UAR，具有更好安全性的新一代先进核电站技术。它具有在经济上能与联合循环的天然气机组相竞争、在能源转换系统方面大量采用二代成熟技术的优势。第三代技术与第二代技术最为根本的一个差别，就是第三代核电技术把设置预防和缓解严重事故作为了设计核电站必须要满足的要求。

      截然相反的AP1000与EPR

      现今具有代表性的第三代核电技术大致有6种堆型。分别是美国西屋电气公司的先进非能动压水堆（AP1000）、法国阿海珐公司的欧洲压水堆（EPR）、美国通用电气公司的先进沸水堆（ABWR）和经济简化型沸水堆（ESBWR）、日本三菱公司的先进压水堆（APWR）和韩国电力工程公司的韩国先进压水堆（APR1400）。其中最具代表性的就是AP1000和EPR。

      作为第三代核电技术的代表，AP1000和EPR有一些不同。AP1000是在AP600的基础上产生的，因此与AP600有许多相似，但是它更加简洁，更多利用非能动技术。可以说，AP1000采用的是“减法”设计思路。它采用“非能动技术”理念，从根本上革新、利用自然界物质固有的规律来保障安全。利用物质的重力、流体的自然对流、扩散、蒸发、冷凝等原理在事故应急时冷却反应堆厂房和带走堆芯余热。按这种思路做出的设计，既简化了系统，减少了设备和部件，又大大提高了安全性。

      而EPR的产生思路与AP1000相反，它采取的是“增加专设安全系统”的“加法”思路。它在第二代的基础上再增加和强化专设安全系统，同时增设堆芯熔融物捕集和冷却系统以防止安全壳熔穿等。这样安全性能提高了，不过相应地核电站系统也就更为复杂，设备更多，工程量也更大了。

      第三代核电技术成为发展主流

      从目前的核电发展情况来看，说第三代核电技术是当今国际上核电发展的主流一点也不为过。因为世界上核电发达国家目前已经开工建设和已向核安全当局申请建设许可证的核电机组几乎都是第三代。而目前已向核安全当局申请建设许可证、在建和已运行的第三代核电站中，美国占了26座，日本有14座，俄罗斯有2座，法国和芬兰各有1座。其中美国有12台AP1000机组已向美国核监管委会申请建造运行许可证。6台AP1000机组的建造已经签订了总承包合同，其中三台计划在2016年商业运行；而法国更是宣布不会再新建第二代核电站。

      如今，第四代核电技术也进入了人们的视野，多个国家都在进行第四代核能利用系统的研究和开发。相信随着核电技术的不断发展，人类对核能的利用也会越来越好，核电也会迎来更大的发展。