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    1 中國核電工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要性

    1 .1 國家能源安全和環(huán)境安全對核電的強勁需求

    按2020年我國GDP翻兩番的經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)估計，我國能源總需求將從目前的14億tce增長到2020年的30億tce，我國發(fā)電裝機(jī)容量需要從現(xiàn)在的400GWe提高到2020年的960GWe左右，需要新增加560GWe。

    我國能源供應(yīng)面臨三大挑戰(zhàn)，第一，能源供需矛盾極為尖銳；第二，能源發(fā)展需求與我國能源資源儲量的人均擁有量不足之間的矛盾；第三，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)不合理，大量燃煤造成嚴(yán)重環(huán)境污染，還產(chǎn)生嚴(yán)重的溫室氣體問題。為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，我國必須采取積極措施，逐步改變目前不合理的能源結(jié)構(gòu)。

    我國目前的電力供應(yīng)中煤電占74％，水電占24％，核電僅占1．6％。通過大力發(fā)展水電、加快發(fā)展核電、積極發(fā)展非水可再生能源(尤其是風(fēng)能)等舉措，可以逐步降低化石燃料的份額，逐步改善能源結(jié)構(gòu)。考慮到我國能源結(jié)構(gòu)的歷史與現(xiàn)實狀況，2020年之前我國能源供應(yīng)仍將無法擺脫以煤炭為主的格局，即在新增加560GWe中將有一半以上仍依賴于煤電，2020年水電裝機(jī)容量即使新增160GWe左右，電力需求仍存在較大缺口，這個缺口將主要由核電來填補，即2020年我國核電裝機(jī)容量應(yīng)達(dá)到4000萬kW左右(屆時約占全國總裝機(jī)容量的4％)。這需要在今后10年期間新開工建設(shè)30臺左右的百萬級核電機(jī)組，要求從現(xiàn)在起每年要開工建設(shè)2-3臺百萬千瓦級的核電站，任務(wù)非常艱巨。

    考慮到國家安全、能源安全、環(huán)境安全等問題，考慮到2020年以后石油和天然氣將更多地依賴國際市場，燃煤發(fā)電對環(huán)境的壓力將更大，水能的開發(fā)也將無太多余地，因此，作為可大規(guī)模發(fā)展的替代能源，核能肯定將會有一個更大規(guī)模的發(fā)展，它在我國能源發(fā)展中的重要地位是毋庸置疑的。據(jù)專家估計，到本世紀(jì)中葉，如果我國核能發(fā)電比例要達(dá)到現(xiàn)在的世界平均水平(16％)，總裝機(jī)容量將為15000-24000萬kW。偌大的核電市場需求是我國核能工業(yè)生存和發(fā)展的依據(jù)，同時也對我國核能工業(yè)的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展提出了更高的要求。

    1．2 先進(jìn)核能技術(shù)必須與燃料循環(huán)技術(shù)協(xié)調(diào)發(fā)展

    任何能源工業(yè)都必須以相應(yīng)的燃料工業(yè)為基礎(chǔ)。把核電技術(shù)和核燃料循環(huán)技術(shù)作為一個系統(tǒng)工程進(jìn)行部署，是世界核電工業(yè)發(fā)展歷史所證明了的，也是當(dāng)今國際先進(jìn)核能技術(shù)研究開發(fā)的一個顯著特點。國際原子能機(jī)構(gòu)的“先進(jìn)核反應(yīng)堆和燃料循環(huán)國際項目(INPRO)”的最主要結(jié)論之一是：核燃料循環(huán)(自鈾資源開采，燃料生產(chǎn)，電力生產(chǎn)，直至廢物處理處置)是推進(jìn)核能發(fā)展的一個核心問題。第一，對發(fā)展中國家而言，一方面，對核電需求很強烈，而另一方面，相關(guān)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)很薄弱；第二，核擴(kuò)散和核廢物處置更是公眾關(guān)注的焦點。“第四代核能國際論壇(GIF)”確定的開發(fā)目標(biāo)是：良好的經(jīng)濟(jì)性、更高的安全性、核燃料資源的持久性、核廢物最少化和可靠的防擴(kuò)散性。這些都表明，必須與先進(jìn)核燃料循環(huán)技術(shù)配套協(xié)調(diào)發(fā)展，核能發(fā)展才可維持經(jīng)久不衰的生命力。

    結(jié)合我國已有的技術(shù)基礎(chǔ)和潛在用戶的意向，大型先進(jìn)壓水堆是適應(yīng)2020年、乃至2030年前我國核電市場規(guī)模發(fā)展最為現(xiàn)實的主導(dǎo)產(chǎn)品。在“中外合作、引進(jìn)技術(shù)”的基礎(chǔ)上，及早形成自主的產(chǎn)業(yè)平臺，具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會意義；同時，也只有掌握配套的先進(jìn)核燃料循環(huán)技術(shù)，在技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面與國際接軌，具有較好的競爭力，才可以在新的水平上滿足“十一五”開始的核電規(guī)模發(fā)展對核燃料的需求。

    結(jié)合我國鈾資源實際狀況，快堆作為先進(jìn)壓水堆的后續(xù)發(fā)展堆型，并適時進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用，是符合我國工業(yè)基礎(chǔ)和核燃料循環(huán)基礎(chǔ)的一種最佳的選擇。這有利于實施閉合燃料循環(huán)、提高核燃料的利用率和減少核廢物的產(chǎn)生量。發(fā)展快堆，是維持我國核能可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，也符合國際發(fā)展的趨勢。“第四代核能國際論壇”上，經(jīng)國際專家評估所選擇的六種有發(fā)展前景的堆型中，就有三種是快中子堆，足見為保持核能可持續(xù)發(fā)展的后勁，普遍對快堆技術(shù)寄于厚望。應(yīng)該說，核能專家在半個世紀(jì)前就充分認(rèn)識了實施循環(huán)經(jīng)濟(jì)對核電工業(yè)發(fā)展的重要性，因為壓水堆和快堆匹配，并實現(xiàn)鈾一钚封閉循環(huán)，可將鈾資源的利用率從單單發(fā)展壓水堆的1％左右提高到60％-70％，可使同樣的鈾資源儲量可提供多達(dá)60-70倍的核電裝機(jī)容量的燃料需求。另外，隨著核電裝機(jī)容量的增長，次錒系核素(MA)和長壽命裂變產(chǎn)物(LLFP)的積累是對環(huán)境的潛在威脅。快堆可用以嬗變長壽命放射性廢物，可大大減少放射性廢物的最終處置量。

    綜上所述，先進(jìn)核能技術(shù)與核燃料循環(huán)技術(shù)的協(xié)調(diào)、配套發(fā)展，必須作為一個完整的系統(tǒng)工程統(tǒng)籌安排，只有這樣，才能適應(yīng)我國能源發(fā)展對核電的強勁需求，才能更好地符合國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提出的循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。這是推進(jìn)我國核電工業(yè)趕上國際先進(jìn)水平、保證可持續(xù)發(fā)展必須遵循的一個戰(zhàn)略方針。

    2 核電工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的可能性

    2．1 良好的運行業(yè)績

    我國正在運行核電廠的概況，見表1。

    目前，我國核發(fā)電量占中國大陸總發(fā)電量的2．3％，浙江、廣東兩省的核電比例已經(jīng)達(dá)到l 3％，接近世界平均水平16％。我國所有核電站的運行業(yè)績良好，部分運行指標(biāo)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。第一座自主建設(shè)的秦山一期核電站已經(jīng)安全運行13年。秦山二期核電站全面建成投產(chǎn)，實現(xiàn)了我國自主建設(shè)商用核電站的重大跨越，比投資1330美元／kW，國產(chǎn)化率55％，經(jīng)受住了初步運行考驗。秦山三期重水堆核電站提前建成投產(chǎn)，創(chuàng)造了國際同類型核電站建設(shè)的多項紀(jì)錄。大亞灣核電站保持10年安全穩(wěn)定運行：嶺澳核電站也已經(jīng)全面建成投產(chǎn)，并在國際同類電站運行業(yè)績評比中名列前茅。

    2．2 必要的工業(yè)基礎(chǔ)

    我國發(fā)展核電工業(yè)已有近20年的歷史，通過已建和在建核電項目的實施及關(guān)鍵技術(shù)的研究，我國在核電技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計、設(shè)備制造、工程建設(shè)、項目管理、核電站運行維修等方面已經(jīng)具有較好的基礎(chǔ)和較強的實力，掌握了主要的成熟的核電設(shè)計技術(shù)。已經(jīng)具備30萬kW核電站的成套出口能力和60萬kW核電站的自主設(shè)計建設(shè)能力，已經(jīng)基本具備以我為主、中外合作建設(shè)大型壓水堆核電站的設(shè)計能力，部分設(shè)備的制造能力，以及自主建設(shè)和運行管理能力，也已具備基本配套的研究開發(fā)能力(包括計算機(jī)軟件、試驗設(shè)施和人才資源)。早在2000年，我們中核集團(tuán)就完成了CNP1000的方案設(shè)計，并已作為大型先進(jìn)壓水堆的范例之一，列入國際原子能機(jī)構(gòu)正式出版的“先進(jìn)水冷堆發(fā)展現(xiàn)狀”文集。此后，又利用核電新項目尚未開工的若干年問隙，進(jìn)一步拓展了CNP系列設(shè)計的深度和廣度，以更好地適應(yīng)用戶的需求。目前國家核安全當(dāng)局正在對CNP1000設(shè)計進(jìn)行預(yù)審評。預(yù)計2007年可以開工首臺機(jī)組。CNP系列的設(shè)計與國際上正在運行的壓水堆核電站技術(shù)水平相當(dāng)，屬于改進(jìn)的“第二代”核電站，可以說，核電發(fā)展歷史上10000多堆年的良好運行記錄就是它們創(chuàng)造的。考慮到國內(nèi)核電市場的緊迫需求，我們還應(yīng)不失時機(jī)地建設(shè)一批改進(jìn)型的“第二代”大型壓水堆核電站。當(dāng)然與發(fā)達(dá)國家相比，我們在核電設(shè)計和制造水平方面還存在一定差距。

    2．3 有利的發(fā)展機(jī)遇

    我們正在充分利用改革開放的機(jī)遇，積極開拓國際合作新局面，盡快縮短與世界水平的差距，爭取及早實現(xiàn)跨越式發(fā)展。通過國際合作，引進(jìn)技術(shù)，我們可以把大型先進(jìn)(符合國際上第三代技術(shù)水平)壓水堆核電技術(shù)的自主化和產(chǎn)業(yè)化的起點構(gòu)筑在新的更高的平臺基礎(chǔ)上，并盡快具備自主設(shè)計、自主制造、自主建設(shè)、自主運行大型先進(jìn)壓水堆核電站的能力，逐步形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核電品牌。我們一不能等，二不能靠，在國際合作遇到不可接受的風(fēng)險時，也有充分的信心，堅持開發(fā)創(chuàng)新，在2020年以前具備批量建設(shè)符合國際上第三代技術(shù)要求的核電站。按照這一思路編制申報的國家重大科技工程專項，已經(jīng)取得了各方面的理解和支持，有希望列入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃，獲得國家財政的充分支持。

    我國壓水堆核燃料組件技術(shù)已具有較好的配套能力，但隨著核電事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，我國核燃料技術(shù)的差距越來越明顯。在已有的技術(shù)基礎(chǔ)上，瞄準(zhǔn)影響核燃料產(chǎn)品技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性的主要環(huán)節(jié)，通過科研攻關(guān)和適度技術(shù)改造，重點突破關(guān)鍵技術(shù)(如先進(jìn)鈾資源勘查／采冶、鈾同位素分離、高性能燃料組件和乏燃料后處理技術(shù)等)，使國產(chǎn)的核燃料產(chǎn)品對國外產(chǎn)品有競爭力，對國內(nèi)用戶有吸引力。并且根據(jù)我國快堆技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程及時掌握先進(jìn)的燃料循環(huán)技術(shù)(包括：MOX燃料元件制造、先進(jìn)的后處理和放射性廢物處理處置技術(shù)等)。我們完全可以在實現(xiàn)大型先進(jìn)壓水堆批量化建設(shè)的同時，逐步形成國產(chǎn)化先進(jìn)高性能燃料組件的供貨能力，及早實現(xiàn)封閉燃料循環(huán)，為快堆的發(fā)展、并為最終實施鈾一钚閉合循環(huán)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

    我國的實驗快堆正在加緊建設(shè)，預(yù)期“十一五”可建成并投入運行，這將為快堆技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供技術(shù)和人才基礎(chǔ)，并可利用有利的國際合作機(jī)遇(包括快堆工程技術(shù)和相關(guān)的核燃料循環(huán)技術(shù))，加快大型快堆技術(shù)的開發(fā)步伐，爭取實現(xiàn)跨越式發(fā)展。力爭2020年左右建成中等規(guī)模的原型快堆電站，并具備相應(yīng)的閉合燃料循環(huán)支持能力。希望在2035年左右能建設(shè)具有國際上第四代核電技術(shù)特點的商用核電站，2040年后批量建設(shè)。

    綜上所述，以壓水堆為主的熱堆核電站是我國近中期核電的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，在改進(jìn)型的“第二代”大型壓水堆核電站產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的同時，抓住有利的國際合作機(jī)遇。通過引進(jìn)技術(shù)、消化吸收、自主創(chuàng)新，2015年以后掌握“第三代”大型先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)，逐步成為我國核電規(guī)模化、批量化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的主力機(jī)型，其發(fā)展的生命力可延續(xù)至2030年，乃至2040年。

    快堆作為先進(jìn)壓水堆的后續(xù)發(fā)展堆型，在203 5年前后進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用是適宜的。為此，計劃在2020年左右建成原型快堆，使快堆核能系統(tǒng)在2040年以后得以批量發(fā)展，并在2050年以后逐步成為我國核能主力。相應(yīng)的核燃料閉合循環(huán)系統(tǒng)(包括高放廢物處理處置)也必須同步協(xié)調(diào)發(fā)展。

    我們認(rèn)為，只有這樣的部署，我國的核電工業(yè)才能符合全面、協(xié)調(diào)的科學(xué)發(fā)展觀的要求，不僅可以適時趕上國際先進(jìn)水平，而且將具備可持續(xù)發(fā)展的充足的后勁。

信息來源：中國科技信息