《科学文化系列:科学与中国院士专家巡讲团报告集(第九辑)》:
第三代核电,现在也是压水堆,有两种,一种是改进型,在第二代基础上的改进型,叫做EPR,是法国的公司的产品;另一种是非能动型,叫AP1000,是美国西欧公司的产品。现在这两种机型,在我们国家都有引进,正在建设。这个AP1000采用非能动的安全设计。日本福岛核泄漏的主要问题是,地震把电力供应给切断了,而海啸除了把反应堆的一部分淹没了,还把电厂的自备电源——柴油发电机也给搞坏了,这样就没电了。没电以后,它的冷却系统就不能运作。而核电厂虽然是不发电了,但是核燃料反应的过程没有终止,还有热量放出来。由于不能得到冷却,热量就不断地升高,升高到一定程度,就产生一种所谓的锆水反应,所以产生了爆炸。爆炸以后整个厂房就破坏了,破坏了以后,如果底下反应堆得不到冷却,温度继续升高的话,可能造成它的反应堆部分堆芯的熔化。尽管采取了很多措施,但是这个过程确实很难马上终止下来,这个就是它们的问题。而AP1000它不是这个概念,没有电也行,它的最核心的一个设想,就是把一个大的水箱,放在反应堆的上头,一旦没电,停堆了,有问题了,那么它上面的水,自然靠重力就下来了,去冷却反应堆,依靠热力的循环进行堆蕊冷却,所以没有电也能够在一定时间内保持这个系统的安全。这就是AP1000系统的概念。另外,EPR是常规在系统基础上加倍,采用加的设计概念,增加冗余度,原来是一个系统变成两个系统,一个出问题了,另外还有一个运行,安全系统全部由两个系列增加到四个系列,更可靠了。它们都达到了堆心出现熔化的这种严重故障的概率是106~107分之一这样一个等级,有很高的安全性。这是第三代核电技术,我们国家在建设,美国也在建设,到现在为止,还没有一台正式商业运行,两三年以后运行。其中两个电厂,一个是在浙江的三门县,另一个是在山东的海阳,都是在海边上。
第四代核电,实际上主要就是快中子反应,它的安全性、经济性、可持续性,主要是燃料的利用率大幅度提高,废物很少。核扩散的风险很低,我们现在核力发电用的原料是铀矿。自然界存在的铀是一种天然铀矿,铀-235只占0.7%,比例很低,这个自然铀可以拿来核发电。现在我们有一种加拿大引进的核反应堆,叫做Candu,它是利用天然的铀矿,但是一般我们不是这样用,而是要经过浓缩,浓缩以后变成了3%~4%的含量。这个时候就拿来在热中子反应堆发电,经过慢化剂的控制,来取得它这个裂变能。但是90%以上的铀238不能被裂变,所以它就是浪费了。关于核废料的处理就是现在反应堆很大的问题,怎么办?第四代核电站就想办法,用一种快中子来撞击使铀-238,使铀-238在这个地方变成了铀-239,铀-239很快变成了钚-239,这个钚-239就和铀-235是一样的,它是可以裂变的,所以它的原料的使用率,也就大大地提高,提高了几十倍,这就是第四代核电。第四代核电有没有呢?有。法国在二三十年前就有一个实验堆,他们叫做凤凰堆。这是将来我们的一个很重要的发展方向。
7.天然气发电
还有一个天然气发电,刚才讲天然气发电热效率高,它使用燃气~蒸汽联合循环。什么叫燃气一蒸汽联合循环?就是说,天然气在燃气轮机上燃烧带动发电机发电,它的排气,把预热的锅炉烧成蒸汽,蒸汽推动汽轮机带动发电机发电,这个叫联合循环。那么它的效率就不仅仅是一个蒸汽发电的效率,也不是单一燃气发电的效率,它的效率可以提高到50%~60%,这个也是很高了。还有它的排放,排放水平也比较低,占地面积又少,耗水量又少,装机容量投资也少。
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