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根据燃料形式、冷却剂种类等因素的不同,核电站反应堆的类型多种多样,作为一般读者,我们无需理解这些“高冷”名词背后的技术含义,只要知道这些实验性和原型核电站都属于第一代核电站就妥了。如今,第一代核电站由于技术落后、年代已久、发电量低、安全性和经济性差等先天不足,基本已经退出历史舞台。
英国1956年10月建成的卡德豪尔石墨气冷堆原型核电站,是世界第一座投入商业化运行的核电站。
第二代成为商用主力
到了上世纪60年代中后期,核电技术的迅速进步,使得核电站走上系列化、标准化、商业化建设和运行的大道。上世纪70年代爆发的两次石油危机,更是让核电建设如雨后春笋般发展壮大。1966~1980年间,全球共有242台核电机组投入运行,最快的时候平均每17天就有一座核电站并网发电。在这段井喷式发展时期诞生的核电站,采用的都是第二代核电技术,其单一核电机组的发电能力大幅提升达到千兆瓦级,是原型机组的上百倍。可以说,第二代核电站在技术可行的基础上,又进一步证明了核能发电的商业可行性。
时至今日,在全球430多台现役核电机组中,绝大多数仍然来自第二代核电站,但它们中的大部分已经步入“中老年”阶段。我国主要的第二代核电站,有大亚湾核电站、秦山核电站和田湾核电站等。
俄罗斯新西伯利亚化学浓缩工厂工作人员进行核反应堆燃料组装 。
第三代恶补安全性能
然而,时至今日,核电史上发生了3件令人担忧和恐惧的大事——1979年的美国三哩岛核事故、1986年的苏联切尔诺贝利核事故和2011年日本福岛核事故。这些灾难性环境事件,暴露出第二代核电站在安全设计上的薄弱之处,核电站的安全性受到强烈抨击和质疑,民间反核电呼声四起。
美国和欧洲总结前两次核事故的教训,于上世纪90年代分别制定和出台了《美国核电用户要求文件(URD)》和《欧洲核电用户要求文件(EUR)》,对新建核电站的安全性、经济性和先进性提出了明确要求:单机组发电功率进一步提升到1000~1500兆瓦;每个反应堆每年向环境释放大量放射性的概率不超过一百万分之一以下,堆芯(反应堆核芯的简称)熔化的概率不超过十万分之一,安全性比第二代核电机组提高了100倍;核燃料使用周期(即更换周期)长达18~24个月,减少了铀矿资源的消耗和高放射性废物的产生;设计寿命从40年延长到60年……总之,满足这一系列严苛要求的核电站,在发电效率、安全性、经济性和资源利用率等方面,都比第二代核电站先进得多,很多重要的结构设计也是第二代核电站不具备的,因此被称为第三代核电站。
核裂变反应原理示意图。图中灰色小球为中子,较大的“复合”球为铀原子核,较小的“复合”球为反应生成的新原子核。
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