2013年多數(shù)國家仍將繼續(xù)按原計劃建造核電站,并將進一步加強核安全監(jiān)管,檢查核設(shè)施防災(zāi)能力,調(diào)整核應(yīng)急措施,積極開發(fā)先進核電技術(shù)。
·日本
日本計劃建造更多核電站。1月2日日本新首相安倍晉三表示,他將批準建造更多的核反應(yīng)堆。
這與野田佳彥領(lǐng)導(dǎo)的民主黨前政府的政策完全相反,上屆政府曾于去年9月份宣布,到本世紀30年代實現(xiàn)“零核”目標。
自2011年3月福島核電站事故后,日本關(guān)閉了全部50座反應(yīng)堆,當前僅有兩座恢復(fù)運行。
在自民黨去年12月16日贏得大選后,安倍表示,支持重新考慮日本核能政策。
共同社援引安倍的話報道說,“新反應(yīng)堆將與東電公司福島第一核電站導(dǎo)致核危機的反應(yīng)堆完全不同。我們將在日本人民的贊同下建造反應(yīng)堆。”作為后福島時代的措施之一,野田政府禁止建造規(guī)劃中的9臺機組。
日本開展輕水堆新設(shè)計概念,提高钚增殖率。日本研究人員成功開發(fā)出世界首個钚增殖率高、輕水冷卻的概念反應(yīng)堆設(shè)計。該設(shè)計采用新型燃料組件,燃料棒緊密排列以減少反應(yīng)堆冷卻劑與燃料體積的比例,從而提高增殖率。
研究人員通過計算分析,成功獲得輕水冷卻情況下的高钚增殖率。這項研究將開啟快堆商業(yè)化,以及成熟的輕水冷卻技術(shù)為基礎(chǔ)、和平利用核能為目的的核燃料循環(huán)方式。該研究結(jié)果已發(fā)表在日本原子能學會(AESJ)核科學與技術(shù)雜志。
快中子增殖反應(yīng)堆(FBR)除了發(fā)電,產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物多于消耗的。FBR主要的發(fā)展路線是液態(tài)金屬冷卻的快中子增殖反應(yīng)堆。然而,由于采用液態(tài)納做為冷卻劑使反應(yīng)堆工藝復(fù)雜,快堆還未實現(xiàn)商業(yè)運行。核燃料循環(huán)商業(yè)化與快中子增殖反應(yīng)堆可有效減少輕水堆的乏燃料,并提高鈾資源利用率。
輕水為冷卻劑、提高钚增殖率的反應(yīng)堆研究已歷經(jīng)多年,但還未實現(xiàn)。核電站將水作為冷卻劑。水冷技術(shù)為快堆發(fā)展提供了很好的基礎(chǔ)。
日本開始組裝核聚變發(fā)電試驗裝置。日本原子能機構(gòu)開始組裝有助于實現(xiàn)核聚變發(fā)電的JT-60SA試驗裝置,該裝置由日本和歐洲國家聯(lián)合制造。該裝置座落于東京東北部茨城縣那珂核聚變研究所,安裝工期為6年。
該實驗室計劃在2019年3月開展實驗,將燃料轉(zhuǎn)變成為高壓等離子態(tài),通過再現(xiàn)太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)發(fā)電。該裝置內(nèi)的超導(dǎo)線圈和真空容器將分布強磁場和強電流,能夠控制等離子體。1克氘氚燃料發(fā)生核聚變反應(yīng),產(chǎn)生相當于8噸石油燃燒的能量。
通過國際熱核實驗反應(yīng)堆(ITER)項目,日本和歐洲國家向該實驗投資7.18億美元。參與該項目的國家都希望最早在本世紀中葉這種新型發(fā)電方式能夠商業(yè)運行。核聚變發(fā)電只會產(chǎn)生少量核廢物。
日本開發(fā)世界上首個輕水冷卻高钚增殖堆概念設(shè)計。日本早稻田大學Yoshiaki Oka教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已經(jīng)成功開發(fā)了世界上首個輕水冷卻高钚增殖堆概念設(shè)計。他的團隊設(shè)計了一種新的燃料組件,使燃料棒緊密結(jié)合在一起,從而減少反應(yīng)堆冷卻劑,達到高增殖。通過計算分析,Yoshiaki Oka教授的輕水冷卻高钚增殖堆概念設(shè)計取得了成功。
快中子增殖反應(yīng)堆(FBRs) 能在消耗易裂變核素的同時生產(chǎn)易裂變核素,且所產(chǎn)多于所耗,是一種“理想的核能”。FBR的主要發(fā)展方向一直是液態(tài)金屬冷卻快增殖反應(yīng)堆(LMFBRs)。然而, 由于使用液態(tài)鈉作為冷卻劑對核電站來說非常復(fù)雜,因此沒有得到商業(yè)化應(yīng)用。
FBRs對減少輕水反應(yīng)堆的乏燃料(LWRs)和實現(xiàn)鈾資源的有效利用非常重要。發(fā)展中國家正在積極的發(fā)展核能,發(fā)達國家乏燃料后處理的商業(yè)化可以增強世界的核安全。
日本關(guān)閉最后一座核反應(yīng)堆。日本唯一在運行的核電機組將于9月16日前關(guān)閉以接受維護。自此,日本40年來第二次喪失核能供電。
關(guān)西電力公司將關(guān)閉位于日本西部福井縣的大飯核電站四號反應(yīng)堆機組。該機組關(guān)閉后,日本所有50座核反應(yīng)堆全部停運。
日本政府未就任何一座核反應(yīng)堆的恢復(fù)運行給出說法。全部核反應(yīng)堆停運也是意料之中的事。
2012年5月,位于北海道的泊核電站3號機組關(guān)閉,日本因此全國沒有運行的反應(yīng)堆。
·比利時
1月,比利時重新運行兩座核電廠。雖然比利時的Tihange-2 and Doel-3核電廠反應(yīng)堆容器被發(fā)現(xiàn)存在裂痕,但科學家仍為反應(yīng)堆重新運行打開了放行綠燈。
比利時核安全管理局(AFCN)尚未對此消息給予確認?!锻碛崍蟆吩龥]有確認來源的消息報道說,“應(yīng)要求,材料方面的專家為這兩座核電站的今后命運提交了肯定性的報告。”
AFCN表示,將向政府提交一份有關(guān)是否在一月中旬重新開始運行反應(yīng)堆的報告。AFCN已收到來自比利時電力公司的一份肯定性的報告。《晚訊報》說,專家仍要求加強檢查。
去年初在對靠近安特衛(wèi)普市北部的Doel-3核電廠反應(yīng)堆容器底部進行檢查中,發(fā)現(xiàn)有很多“潛在的裂痕”,該核電廠已在六月份關(guān)閉,此外在列日市南部附近的Tihange-2核電廠也發(fā)現(xiàn)有同樣問題。在發(fā)現(xiàn)Doel-3的問題很輕微后,檢查在八月份停止了。 安裝反應(yīng)堆堆芯的容器,由現(xiàn)已沒有業(yè)務(wù)往來的荷蘭RDM公司在70年代建造的。RDM公司為約20座核電廠提供了設(shè)備,一半提供給歐洲。
·印度
印度努力提高核電水平。經(jīng)歷過日本福島核事故之后,全球核能市場陷入蕭條。然而,2011年7月18日,能源匱乏的印度繼續(xù)開始在拉賈斯坦邦Rawatbhata地區(qū)建造該國第25座核電站。
隨著未來二十年常規(guī)能源大幅減少的前景,核能作為一種可行的能源,其應(yīng)用將更普遍。印度是全球第六大核能生產(chǎn)國(注:指機組數(shù)量,不是總裝機容量),核電裝機容量為4780MW。隨著未來5年內(nèi)6座新反應(yīng)堆建設(shè),總裝機容量將增至9580 MW。
目前,印度總能源需求中核能僅占2.6%。該國政府正計劃到2020年將核能份額增至10%,到2050年增至25%。這意味著到2020年,核能發(fā)電能力將從現(xiàn)有的水平大幅提高到20000MW。為達成這一目標,該國政府已宣布從2010年到2020年,投資770億美元新建核電站。
印度原型快堆將在2014年9月以前臨界。位于卡爾帕卡姆核場址附近正在建設(shè)中的印度國家核計劃中第一個500兆瓦快中子增殖反應(yīng)堆,將于2014年9月之前達到臨界狀態(tài)。
印度Nabhikiya Vidyut Nigam有限公司(BHAVINI)董事長兼總經(jīng)理庫馬爾稱,“原型快中子增殖反應(yīng)堆 (PFBR)的實際進度已經(jīng)完成超過了95%,工廠在2014年9月之前一定能達到臨界狀態(tài)。”臨界狀態(tài)是指一個核反應(yīng)堆達到自持連鎖反應(yīng)的狀態(tài)。
當被問及工程現(xiàn)狀時,庫馬爾稱,他預(yù)計一些位于卡爾帕卡姆核場址的設(shè)備到位后,今年10月將完成工程?;裘?middot;巴巴博士曾制定了印度國家核電計劃的三個階段- 首先是加壓重水堆( PHWR),第二階段是快中子增殖反應(yīng)堆,最后階段是先進的重水反應(yīng)堆(AHWR)。
2013年7月印度最大核電站開始發(fā)電。印度最大的核電站Kudankulam在經(jīng)歷了強烈抗議和多次推遲后,于2013年7月13日達到臨界狀態(tài),意味著核裂變鏈式反應(yīng)鏈進入自持狀態(tài)。該核電站所發(fā)電將用于印度南部四個州的電力供應(yīng),最大受益者為核電站所在泰米爾德州。
Kudankulam核電站于1988年開始籌劃,由俄羅斯建設(shè),是印度最大的核電站,其目的是為滿足印度這個經(jīng)常停電的亞洲第三大經(jīng)濟體日益增長的電力需求。該核電站最初計劃于2011年開始運營,由于受到當?shù)負暮溯椛涞拿癖姷募ち曳磳Χ黄葘覍彝七t。有反對者稱該核電站所處地域為地震敏感區(qū),可能導(dǎo)致類似日本福島核電站核事故傷及千萬人。Kudankulam核電站附近主要居住的是漁民,他們也十分擔心核電站會影響到海洋生物。直至2013年年初印度最高法院以核電站建設(shè)是“為民眾謀福利”的說法給予核電站建設(shè)予以通行。
Kudankulam核電站是印度為實現(xiàn)到本國2030年核能發(fā)電量達63 GW目標的組成部分,而此目標發(fā)電量相比當前水平而言增長近15倍。
·阿聯(lián)酋
阿聯(lián)酋國家通訊社WAM2013年1月14日報道報道,阿根廷總統(tǒng)克里斯蒂娜?基什內(nèi)爾在訪問阿聯(lián)酋期間,兩國簽署了一項有關(guān)和平利用核能的協(xié)議。阿聯(lián)酋外交部長謝赫阿卜杜拉與阿根廷外交部長Timerman簽署了諒解備忘錄。
阿聯(lián)酋在去年7月中旬宣布,該國計劃與韓國公司合作建造4座核電反應(yīng)堆,將先建造2座,每座裝機容量為1400MW,計劃從2017年開始發(fā)電。
盡管是一個主要的石油出口國,阿聯(lián)酋還選擇發(fā)展核能,將其作為一種成熟、有環(huán)境前途和商業(yè)競爭力的能源,并通過核能進行海水淡化。
到2020年這4座核電反應(yīng)堆開始運營時,阿聯(lián)酋希望核能能夠提供該國四分之一的電力需求,預(yù)計其總發(fā)電量從現(xiàn)在的15.5GW快速提升到40GW。
·西班牙
西班牙研究人員設(shè)計新型核聚變反應(yīng)堆。西班牙馬德里科技大學(UPM)的一位研究人員已申請了慣性約束聚變反應(yīng)堆的專利,除了可以用來發(fā)電,還可以用于艦船動力推進。
UPM海軍工程高技術(shù)學院教授岡薩雷斯?迭斯發(fā)明了這項技術(shù),有助于解決核電帶來污染風險的問題。該設(shè)計是激光點火的聚變反應(yīng)堆,功率為1000MWe。該反應(yīng)堆的氫同位素燃料從水中提取,可極大節(jié)省燃料。
多年來,因為其在安全和資金等問題上的顯著優(yōu)勢,研究人員研究核聚變代替核裂變發(fā)電。然而,時至今日也沒有任何聚變反應(yīng)堆發(fā)電。
岡薩雷斯?迭斯的聚變發(fā)電項目,設(shè)計出了可將燃料全部轉(zhuǎn)換為能量的慣性約束聚變反應(yīng)堆原型。該項目還帶動了一個模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計,實現(xiàn)不同種類聚變反應(yīng)堆的連接,能夠最大限度發(fā)電,解決目前高能源需求的問題。此外,該發(fā)明還可確定核動力船舶應(yīng)用聚變反應(yīng)堆的特性。
·美國
福島事故后,美國尋求開發(fā)先進小型反應(yīng)堆。兩年前,一些人認為核能發(fā)展將會陷入窘境。但是最近有公司通過了監(jiān)管部門批準,得到美國政府資金支持的4座小型反應(yīng)堆獲得建造許可證。
這個100MW模塊反應(yīng)堆的創(chuàng)造者想將該設(shè)計先推向美國,然后才是沒有大型輸電基礎(chǔ)設(shè)施的欠發(fā)達國家。
美國能源部長朱棣文稱,“重啟美國核工業(yè)和先進小型模塊式反應(yīng)堆技術(shù),將有助于創(chuàng)造新的就業(yè)和出口機會,并確保我們繼續(xù)采取上述所有方法進行能源生產(chǎn)。”
為此,奧巴馬政府正在與Babcock &Wilcox公司、Bechtel公司合作開發(fā)小型堆。能源部預(yù)計為該項目投資4.5億美元,相當于總成本的一半,上述公司將投資另一半。
Bechtel公司制造出100MW的小型堆,該堆可串聯(lián)使用,達到1000MW的功率。該公司總裁巴布科克稱,預(yù)計這些機組可在2020年前運行。
美能源部鼓勵創(chuàng)新型小型模塊化反應(yīng)堆盡快實現(xiàn)應(yīng)用。作為奧巴馬政府加速推進可持續(xù)能源戰(zhàn)略的一部分,美國能源部今天發(fā)布了一項新的科研資金資助計劃來幫助美國工業(yè)界設(shè)計和驗證創(chuàng)新型小型模塊化核反應(yīng)堆。與2012年11月公布的成本共享協(xié)議一起,該項后續(xù)計劃將面向其他公司和制造商,重點是提升小型模塊化反應(yīng)堆的效率、操作和設(shè)計。
能源部長朱棣文說:“奧巴馬總統(tǒng)在國情咨文中表示,政府致力于加速過渡到更可持續(xù)的能源。創(chuàng)新能源技術(shù),包括小型模塊化反應(yīng)堆,將幫助為美國家庭和企業(yè)提供低碳能源,也給我們國家在全球清潔能源競賽中提供一個關(guān)鍵的競爭優(yōu)勢。今天宣布的科研資金資助計劃專注于把創(chuàng)新型小型模塊化反應(yīng)堆推向市場,在美國創(chuàng)造新的就業(yè)機會和企業(yè)。”
目前,美國已計劃建造2座小型模塊化反應(yīng)堆。美國田納西谷管理局(TVA)的下一代核反應(yīng)堆可能在一座工廠建造后,通過卡車或火車運至田納西河流域。超過30年建造越來越大、越來越貴核電站的歷程之后,TVA的官員都在思考下一代更小型的反應(yīng)堆。TVA正與世界上最大的兩家核電承包商——巴威公司和柏克德公司合作,測試名為mPower的小型模塊堆。
TVA尚未決定是否最終制造新型反應(yīng)堆,但已獲得聯(lián)邦政府提供的1.5億美元的資金支持。TVA與上述公司已同意首先測試mPower設(shè)計,并于明年提交方案使監(jiān)管機構(gòu)批準在橡樹嶺克林奇河建造2座新反應(yīng)堆。如果監(jiān)管機構(gòu)和TVA董事會批準,到2020年該180兆瓦反應(yīng)堆發(fā)的電足夠橡樹嶺地區(qū)使用。開發(fā)人員希望更小、更簡單的設(shè)計允許工廠能夠生產(chǎn)大多數(shù)核電站部件。簡單的被動冷卻設(shè)計也允許反應(yīng)堆埋于地下,建造工期更短,成本更低。
已有三家公司向美國能源部提交小型模塊化反應(yīng)堆研究資助申請。美國能源部(DOE)計劃通過成本共擔,資助兩種小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)設(shè)計,支持SMR的工程設(shè)計、設(shè)計驗證和許可證申請工作。2012年11月,Babcock &Wilcox (B&W) mPower reactor公司贏得第一輪SMR資助,獲得7900萬美元,目標是在2022年前對其SMR設(shè)計進行商業(yè)驗證。
DOE在2013年3月宣布將進行第二輪資助,申請期限設(shè)定為7月1日。在第一輪資助中失敗的3家公司——西屋公司、NuScale Power公司和Holtec國際公司分別確認,已經(jīng)提交了有關(guān)第二輪資助的申請書。
DOE預(yù)計將于2014年1月中旬授予這些資助。第一輪和第二輪中,每輪可以獲得的最高資助額度為2.26億美元。
美國能源部投資進一步研究高溫氣冷堆。美國能源部(DOE)已投資100萬美元繼續(xù)研究高溫氣冷堆(HTGR)。
下一代核電站(NGNP)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟稱,已獲得費用平攤的注資合同,繼續(xù)進行使用HTGR技術(shù)的商業(yè)和經(jīng)濟分析。除了發(fā)電外,該反應(yīng)堆還可用來制氫、提煉石油和生物燃料、海水淡化、化肥生產(chǎn)、頁巖油回收,以及熱電聯(lián)供。
2005年美國能源政策法確立了NGNP項目并建造HTGR原型堆,發(fā)電和制氫設(shè)施在2021年開始運行。美國愛達荷國家實驗室(INL)負責該項目,并與私營企業(yè)簽訂成本分攤合同。目前該項目總成本估計約為40億美元。
NGNP產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟由14家公司組成,涉及主要的反應(yīng)堆供應(yīng)商和可能的最終用戶。反應(yīng)堆供應(yīng)商包括阿?,m集團、西屋公司、Entergy公用事業(yè)公司。最終用戶包括陶氏化學公司和康菲石油公司。
美國研究新型熔鹽反應(yīng)堆。隸屬麻省理工學院的美國原子能轉(zhuǎn)換公司(TransAtomic)正在開發(fā)一種新型核反應(yīng)堆,它預(yù)計將使核電站的總體成本減少一半。這是一種高度耐熔毀的新型熔鹽反應(yīng)堆。
在60年代,熔鹽反應(yīng)堆技術(shù)已經(jīng)在美國橡樹嶺國家實驗室得到了驗證,在那里,有一座試驗性熔鹽反應(yīng)堆運行了6年,但這項技術(shù)一直沒有投入商業(yè)使用。
最新的反應(yīng)堆設(shè)計目前為止仍處于理論階段,按照橡樹嶺的技術(shù)參數(shù),能生產(chǎn)同等體積的核反應(yīng)堆20倍的發(fā)電量。
這意味著反應(yīng)堆相對體積小,但功率大,可以以較為低廉的價格在工廠生產(chǎn),并可通過鐵路運輸?shù)綀鲋?,而不是像傳統(tǒng)反應(yīng)堆那樣必須在現(xiàn)場建造。
Transatomic修改了原始熔鹽反應(yīng)堆的設(shè)計,允許它運行核廢物。
由于核電站建設(shè)的高成本,加上對核電安全和廢物處置的關(guān)切,美國和其他一些國家已經(jīng)基本停滯建設(shè)新的核電站。
一些公司正試圖解決核電站的成本問題,發(fā)展小型模塊化反應(yīng)堆。但小型堆通常功率為200兆瓦,而傳統(tǒng)反應(yīng)堆功率超過1000兆瓦。
美國計劃于2016年運行新核電機組。美國核管會批準在佐治亞州建造兩座新的核電機組,并分別于2016年和2017年運行,此舉無疑是對美國核科技發(fā)展極大的鼓舞。
美國運行的104個核電機組有一半運行期已經(jīng)超過30年,而自1978年以來美國便不曾發(fā)放新核電站建造許可證。1979年三哩島核事故使得美國對新建核電站的態(tài)度更為謹慎。
美國目前18%的電力供應(yīng)源自核電,考慮到核電站的新舊替代及增建,至2035年該份額有望增至20%。盡管如此,核能發(fā)電的經(jīng)濟優(yōu)勢及環(huán)境影響仍存爭議。
美國總統(tǒng)奧巴馬批準能源部提供83億美元貸款,用于扶持新核電站的建設(shè)融資。
新的核電站將采用西屋公司的AP1000設(shè)計,該設(shè)計使用的是非能動冷卻系統(tǒng),該系統(tǒng)通過重力和冷凝來冷卻燃料棒,這種設(shè)計有效杜絕了類似日本福島核電站的核事故發(fā)生。
責任編輯: 江曉蓓