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杜祥琬院士:中国核电奏响三部曲

时间:2019-01-08 11:22:40 来源:诺亚彩票 作者:匿名



中国核工业集团公司正式宣布,由中核原子能科学研究院自主研发的中国首个快中子反应堆——中国实验快堆(CEFR)于7月21日首次发现。

“快堆实现实际应用还需要很长时间。现在它只是实验反应堆。经过示范反应堆和商业反应堆的几个发展阶段后,它将投入实际应用。“中国工程院院士杜翔宇接受了采访《科学时报》。

然而,达到快堆的关键点确实表明中国的第四代先进核能系统技术取得了重大突破,并已成为世界上第八个拥有快速反应堆技术的国家之一,仅次于美国,英国,法国和其他国家。

“快堆达到临界点,这意味着中国的核能发展已进入'第二首歌'的前奏。”杜翔宇作为“中国能源中长期(2030年,2050年)发展战略研究”的团队负责人,认为核能可以解决中国能源可持续发展的重要清洁能源问题。随着核能技术的发展,中国电力核电比例和对中国能源的贡献率将逐步提高。

杜翔宇透露,到2020年,中国的核电装机容量将达到7000万至8000万千瓦。到2030年,核电装机容量将增加到2亿千瓦,并在2050年将增加到4亿千瓦。

核电发展三部曲

杜翔宇解释了中国核三部曲的发展路线图。

第一部分是以热中子反应堆为核心的核电站。在这方面,中国选择了压水反应堆技术来支持核能的快速发展。由于热中子反应堆燃烧铀235(铀同位素之一),铀235的天然铀含量非常低,仅为0.7%。因此,必须进一步发展第二首歌。

第二部分是以快堆为代表的桩型,其特点是使用同位素铀238.天然铀矿中铀238的含量比铀235高几倍,且利用效率快与压水反应堆相比,核燃料反应堆可增加约60倍。 “如果热反应堆可以工作数十年,快堆可以使用数百年甚至数千年,”杜翔宇说。

然而,第一首和第二首歌都属于核裂变反应堆,但它们使用不同的铀同位素。第三部分是核聚变反应堆,核聚变燃料是锶和钡,海水主要含有锶,锶是由金属锂制成。第三部分分为两个步骤:第一步是实现氘和氚的融合,第二步是实现氘和氘的融合。 “如果我们能够实现氘和氘的融合,核能将是可持续的。”杜翔宇说。

现在世界上所有国家都在争取控制核聚变研究的突破,中国也不例外。更乐观的说法是,核聚变可以在50年内成为实际能源,而这50年必须经历几个阶段,如实验反应堆,示范反应堆和商业反应堆。即使它是保守的,预计受控核聚变技术的突破应该在100年内。

杜翔宇认为,核能发展在中国具有重要的战略地位,既可以建立可持续的,可持续的能源体系,也可以从保护环境和发展清洁能源的角度出发。

目前,中国的核能发展仍处于起步阶段,中国的核电仅占总发电量的1%。但是,中国发展核能的思路非常明确。

到2020年,中国的核电装机容量将达到7000万至8000万千瓦,届时,它将占整个电力的7%左右;到2030年,核电装机容量将增加到2亿千瓦;到2050年,改善到4亿千瓦,核电装机容量将占整个电力行业的15%。由于核电每年可以运行七八千小时,远远高于每年2000小时的风速,发电的贡献率将达到22%。

“2030年之前,核电的实际贡献依赖于压水反应堆技术。我们希望到2030年,快堆将开始做出实际的发电贡献,”杜翔宇说。

自主创新和国际合作并不是相互排斥的

在核电发展过程中,自主创新问题一直是热门话题。

“快堆达到了临界点,这并不意味着我们已经完全掌握了快堆技术。中国已完成实验快堆,正在与俄罗斯合作开展示范快堆的技术研究。”杜翔宇透露。

杜翔宇认为,在核能发展中,自主创新与国际合作并不是相互排斥的。

在20世纪70年代,核电在中国开始起飞。最初,中国选择了自行设计的自建模型。它采用了完全独立的技术路线,建成了一座30万千瓦的秦山核电站。之后,中国在法国,加拿大和俄罗斯购买了一整套核电站。中国大亚湾核电站采用进口技术。 2006年,中国从美国和法国引进了第三代压水堆技术—— AP1000技术。“因为它的安全性和效率更高。我们可以在引进国外先进技术的基础上吸收,消化和再创新。”杜翔宇认为,国际合作与自主创新并不矛盾,从引进和消化开始,然后走向自主创新,这条路线更符合中国的现实。

不仅如此,核能发展的第三部分,即聚变反应堆的发展,需要国际合作。不仅中国,甚至美国和西欧的发达国家都很难建立一个拥有一个国家力量的聚变反应堆。

2006年,欧盟,美国,中国,日本,韩国,俄罗斯和印度决定在南部的卡达拉什建立国际热核实验反应堆(ITER),也称为“人工太阳”计划。法国。目标是将热核燃料加热到1亿摄氏度,使其成为第一个产生比消耗更多能量的聚变反应堆。

“可以说,中国核能发展的”三部曲“包括国际合作。”杜翔宇说,在开展国际合作的同时,中国也需要通过不断的技术创新来加强本土化,这样才不会受到人们的影响。

完善产业链

尽管核能已经在中国发展了近40年,但到目前为止,中国还没有核废料处理厂。

杜翔宇认为,这主要是因为中国目前的核电规模非常有限,核废料的规模还不足以支撑一个行业。目前,中国主要通过深层分级处理核废料,将核废料中的长寿命元素转化为短寿命元素,经过玻璃固化和分层处理后。这也是目前的国际惯例。

但是,到2050年,如果中国的核电装机容量达到4亿千瓦,它将超过世界核电总量。届时,中国的核电发展将从东南沿海地区延伸到内陆地区,核废料的处置也将成为一个重要问题。

杜翔宇认为,核电的发展不仅仅是建立核废料处理厂的问题。对于核电的发展,安全永远是第一位的。其次,核电的发展也应该关注整个产业链的协调,而不仅仅是制造业的协调。

“发展核电应该从前端核燃料加工和再循环,到后端的核废料处理,建立完整的产业链。否则,很难与核电的发展相匹配。”杜翔宇指出。