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核電技術演變曆程
根據國際原子能機構(IAEA)官方數據,2020年,全球有32個國家在使用核能發電,共有442台在運核電機組,總裝機容量近4億千瓦,約占全球總電力裝機容量的5%;全球共有53台在建機組。全球核能總發電量約2600億千瓦時,約占世界總發電量的10%。
根據中國核能行業協會發布的《中國核能發展報告2021》藍皮書數據,2020年,中國核電在運機組48台,總裝機容量4988萬千瓦,年發電量3662億千瓦時;在建機組17台,裝機容量1853萬千瓦。
反應燃料從哪來?
我國是世界上鈾資源比較豐富的國家之一,通過鈾礦地質專家估算,我國有資源總量可能超過200萬噸。一台百萬千瓦核電機組全壽命(60年)運行大約需要天然鈾1萬噸,這意味着國内鈾資源量可以滿足200台百萬千瓦核電機組全壽期的需求。
第一代核電技術
(20世紀50年代初期~60年代中期)
第 一 代 核 電 技 術 即 早 期 原 型 反應堆,主要目的是為驗證核電在工程實施上的可行性。上世紀50年代,前蘇聯、美國等建造了第一批原型核電機組,國際上稱為第一代核電機組。
第二代核電技術
(20世紀60年代末~20世紀末)
美國、前蘇聯陸續開發建設了電功率在30萬千瓦及以上的壓水堆、沸水堆、重水堆等系列核電機組,單機組的功率水平在第一代核電技術基礎上大幅提高,并實現了商業化、标準化,證明了經濟上的可行性。目前,世界上商運的400多座核電站絕大部分在此階段建成。
第三代核電技術
(21世紀)
第三代核技術進一步明确了預防與緩解嚴重事故、提高安全可靠性等方面的要求。采用“非能動”安全系統冷卻反應堆堆芯,帶走堆芯餘熱,并對安全殼外部實施噴淋,從而恢複核電站的安全狀态。由我國自主研發的CAP1400核電站以及引進的美國非能動AP1000核電站、法國EPR核電站都屬于第三代核電站。
第四代核電技術
第四代核電技術的總體目标是在 2030 年左右,向市場提供能夠解決核能經濟性、安全性、廢物處理和防止核擴散問題的新型反應堆。超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆、熔鹽堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、鈉冷快堆是具有第四代特點的反應堆。
第一代核電站:
美國 Shippingport 核電站
前蘇聯 Obninsk 核電站
第二代核電站:
大亞灣核電(M310)
秦山核電二期(CNP650)
田灣核電一期(AES-91)
第三代核電站:
三門核電(AP1000)
海陽核電(AP1000)
台山核電(EPR)
第四代核電站:
石島灣核電(HTR-PM)
氣冷快堆系統(GFR)
鉛合金液态金屬冷卻快堆系統(LFR)
熔鹽反應堆系統(MSR)
液态鈉冷卻快堆系統(SFR)
超高溫氣冷堆系統(VHTR)
超臨界水冷堆系統(SCWR)
具有第四代核能系統安全特性的石島灣高溫氣冷堆示範工程
示範工程采用耐高溫的陶瓷堆芯結構、全陶瓷型的包覆顆粒燃料元件、兩套獨立的反應堆停堆系統以及非能動餘熱排出系統等獨特設計,使得反應堆具有高度的固有安全性,是國際上公認具有良好安全性的先進堆型之一。
燃料元件具有耐高溫特性。
氦氣作為冷卻劑化學特性優異。
慢化劑和結構材料具備高度穩定性。
堆芯熱容量、熱慣性及負反應性溫度系數的反應性補償能力大。
餘熱排出系統采用非能動設計。
燃料循環實現不停堆換料。