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核能发电

核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电，它是实现低碳发电的一种重要方式。国际原子能机构2011年1月公布的数据显示，全球正在运行的核电机组共442座，核电发电量约占全球发电总量的16％。拥有核电机组最多的国家依次为：美国、法国、日本和俄罗斯。

2011年，日本福岛核电站事故影响了全球核电发展的步伐。当年德国和日本共减少了180太瓦时的核能发电量，核能发电占全球发电总量的比例下降为12%。此外，福岛核事故也促使一些国家纷纷重新审视和调整了各自的核电政策。

2011年，德国宣布所有的核电站都将按计划在2022年全部停运，它将成为近25年来首个放弃核能发电的主要工业化国家，意大利和瑞士也相继宣布将全面放弃核电。2012年9月，日本政府在其出台的“可再生能源及环境战略”草案中，提出“早日摆脱依赖核电”的目标。计划分两个阶段实现“零核电”，2030年核电发电比例低于15%，此后再力争废除核电。

美国、法国等国家则坚持发展核电的既定方针。美国核管理委员会提出了一系列建议，希望核电站有能力应对超出原设计标准的意外情况，包括长时间电力中断和多座反应堆同时受损。2012年2月，该委员会批准佐治亚州一座核电站可修建两个新的核反应堆，这是美国30多年来首次批准新建核反应堆。法国的核电占全国用电量的75%，是世界上核电使用比例最高的国家。法国政府表示不会放弃核电，认为采用核电是确保其能源独立必不可少的条件。英国也坚持继续发展核电。在其最新提出的核电建设计划中，准备新建总装机容量达1600万千瓦的核电站，并计划在2050年之前重新建设22座反应堆，以替代目前正在运行的20个反应堆。俄罗斯国内18%的电力供应来自核电，预计到2020年俄罗斯的核电装机将在目前的基础上增加一倍。印度核能发电目前占全国电力供应的3%，它计划2030年将这一比例提高到13%，2050年达到25%。

核电站的安全性和核能发电的成本是制约核电发展的两个重要因素。在美国，一座核电厂的正常运营成本是每兆瓦时23美元,其中包括每兆瓦时1美元的核废料基金，用于支付核燃料处理费用。据估算，每座核电厂退役的成本为5000万美元，其中包括废弃核燃料处置费用和核电站现场恢复费用。尽管核能发电存在潜在的安全隐患，甚至可能涉及核武器扩散问题，但面对全球变暖带来的严峻挑战，人类依然需要以积极稳妥的方式发展核电。

第三代核能发电厂较之前的核电厂更为安全可靠。一旦核反应堆发生紧急关闭的情况，在无法从外部获得应急电力和冷却水的情况下，新反应堆可以安全地冷却3天。其最终目标是实现被动式安全，在反应堆突然关闭时不需要外界的主动控制就可以基本保证反应堆的安全。

新建核电厂的均化成本约为每兆瓦时100到120美元，虽与天然气发电相比缺乏竞争力，但低于配备CCS技术的化石燃料电厂的成本。另一个挑战是，一座发电量为1.0到1.5GW的反应堆在配置冷却系统和电力配送设备后的体积较大。这种核发应堆的建设成本包括核工程设计费、采购和建造费、运营和维护费以及退役处理费等，每千瓦容量的平均成本约为6000到6600美元，相当于天然气发电平均成本的6倍。因此，建造这样一座核反应堆的总造价大约为60亿到100亿美元。此外，巨大的财务风险、建造风险和运营许可证被耽搁等因素都会增加核电厂的建设成本。

应美国核管制委员会的要求，目前美能源部积极推进装机容量为80到300百万瓦的小型模块化核反应堆开发和设计认证的研究。采用这种核反应堆，利用核能的方式可以更加安全。未来的核电厂可以由十几个经济可靠型的小型模块化反应堆组成，而不是采用以前一次性建造一个大型核反应堆的做法。与此同时，随着获得核电站运营许可证和建造工期延误等方面风险的减少，发展中小型核反应堆可能代表未来核电发展的一种新模式。

早在2011年5月美能源部就成立了“先进轻水反应堆模拟仿真联盟”，利用超级计算机来研究轻水反应堆的性能，并开发高度复杂的模型来进行模拟仿真，以加快传统核反应堆及小型模块化反应堆的开发和设计认证进程。今年1月，美国又宣布了一项为期5年、总金额达4.52亿美元的成本分摊计划，以支持首批两个小型模块化反应堆的设计、设计认证和许可证申请工作。

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