【正文】 現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的前景展望 , 大致可分為三個階段 : 第一階段是熱中子反應(yīng)堆 ,第二階段是快中子增殖堆 , 第三階段是可控聚變堆 。這三階段需要互相銜接和交叉 , 逐步進(jìn)入實(shí)用 , 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化 。第 5 期 　　　　　　　　歐陽予 , 等 : 國際核能應(yīng)用及其前景展望與我國核電的發(fā)展9551　熱中子堆目前,世界上有447座核電機(jī)組在運(yùn)行發(fā)電,除4座是快堆外, 443座都是熱中子堆 。這就是說,核能的產(chǎn)業(yè)化利用目前還處于第一階段 。443座商用熱中子堆核電機(jī)組中,壓水堆有268座,約占60 %。我國已建成發(fā)電和正在調(diào)試的11套機(jī)組中有9套是壓水堆, 2套(秦山三期)是重水堆 。我國政府已于1983年確定壓水堆是我國發(fā)展核電的主力堆型, 20多年來的經(jīng)驗(yàn)證明,這一決定是正確的 。壓水堆具有技術(shù)成熟 、結(jié)構(gòu)緊湊 、安全性較高 、運(yùn)行維修較方便等優(yōu)點(diǎn),今后相當(dāng)長一段時間內(nèi)壓水堆都將是我國核電的主力堆型 。但是,無論壓水堆 、沸水堆或重水堆核電機(jī)組,它們的汽輪機(jī)工作介質(zhì)都是飽和蒸汽,溫度不超過280℃,這就決定了它們的發(fā)電熱效率只能到達(dá)36 %左右 。從提高熱效率出發(fā),壓水堆和沸水堆的發(fā)展前景是走向超臨界水冷 堆( SCWR , Supercritical Water2cooled Reac2tor)。超臨界水冷堆核電機(jī)組熱效率可高達(dá)44 %～45 % ,系統(tǒng)也顯著簡化,因此,電站造價和發(fā)電成本將顯著降低,估計(jì)每kW造價約900＄,kW?h電價約0129＄。另一有發(fā)展前途的熱中子堆是高溫汽冷堆 。美 、德 、俄 、日本 、南非都在積極研究,我國列入 “863”規(guī)劃的重點(diǎn)項(xiàng)目 “10 MW模塊式實(shí)驗(yàn)高溫氣冷堆”已于2002年在清華大學(xué)核能設(shè)計(jì)研究院內(nèi)建成,它在技術(shù)上是走在世界前列的 。在此基礎(chǔ)上,我國中長期科技發(fā)展綱要的重大專項(xiàng)《大型先進(jìn)壓水堆和高溫氣冷堆核電站》中已規(guī)定,將建造一座電功率為20萬kW的模塊式示范性高溫氣冷堆核電機(jī)組,促使高溫氣冷堆向商用化目標(biāo)推進(jìn) 。高溫氣冷堆還將向超高溫氣冷堆(V H TR )發(fā)展,其冷卻堆芯的氦氣出口溫度達(dá)1 000℃,可用于制氫,也可用于石油 、化工 、煉鋼等工藝供熱,用于發(fā)電 、熱效率可達(dá)50 %。但高性能燃料元件技術(shù) 、氦氣透平直接循環(huán)發(fā)電及高溫堆熱制氫等技術(shù)尚有待克服 。12　快中子堆熱中子堆的主要缺點(diǎn)是核燃料利用率很低,在開采精煉出來的鈾中,只有大約1 %～2 %的燃料能夠在熱中子堆中產(chǎn)生核能,其余約98 %～99 %的鈾238都將積壓下來,要等到快中子堆才加以利用 ?？熘凶佣炎畲蟮膬?yōu)點(diǎn)就是能夠充分利用核燃料,它在消耗裂變?nèi)剂蟻懋a(chǎn)生核能的同時,還能夠產(chǎn)生相當(dāng)于消耗量1使得熱堆積壓下來的鈾快堆中利用 。有鑒于此65 MW ,電功率為子堆列為前沿技術(shù)項(xiàng)目握快堆設(shè)計(jì)及核心技術(shù)術(shù),廢物 。應(yīng)該指出,美國為首的10壇( GIF)中的3種(其余3快堆) ,進(jìn)去,共享 。513　可控?zé)岷司圩兌讯尫藕四艿姆磻?yīng)堆,而,溫度約1500萬 ℃,以有這樣大的高溫高壓的33萬倍,高壓下,每4核,帶正電,力,產(chǎn)生聚變,少幾千萬 ℃乃至上億 ℃種類型的試驗(yàn)裝置共臺磁約束裝置) ,勝利的曙光:12～1238的,我國25 MW,通過,突破鈉循環(huán)等關(guān)鍵技術(shù),國際上已在合作開發(fā)并分擔(dān)一定的任務(wù),實(shí)現(xiàn)持續(xù)的可控聚變,壓力約,(多臺16倍的裂變?nèi)剂?60 %～70 %能在863高科技規(guī)劃已決定 在 中 國 原 子 能 研 究 院 建 造 一 座 熱 功 率 為的實(shí)驗(yàn)快堆核電機(jī)組,該工程現(xiàn)已進(jìn)入安裝和調(diào)試高潮,預(yù)計(jì)2009年建成 。我國中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要中已將快中65 MW實(shí)驗(yàn)快堆的建設(shè)和運(yùn)行試驗(yàn)以及相關(guān)的科研改關(guān),研究并掌相關(guān)燃料和結(jié)構(gòu)材料技為建設(shè)示范性商用快堆核電站打下基礎(chǔ) ?？於蚜硪挥猛臼欠贌L壽命和強(qiáng)放射性的裂變產(chǎn)物和錒系元素,處置高放上述超臨界水冷堆,超高溫氣冷堆和帶有先進(jìn)燃料循環(huán)的鈉冷快堆正是國際上以個國家組成的第四代國際核能論選定著重開發(fā)的第四代6種先進(jìn)堆型種為熔鹽堆 、氣冷快堆和鉛冷,我國應(yīng)積極參加做到成果和知識產(chǎn)權(quán)聚變堆是利用氫的同位素氘 、氚等聚變成氦聚變反應(yīng)堆成功后,水中的氘足以滿足人類幾十億年對能源的需求 。然難度非常大 。太陽就是一個巨大的聚變反應(yīng)堆 。太陽中心3000億Pa。太陽之所是因?yàn)樗馁|(zhì)量是地球引力特別巨大之故 。在這樣的高溫個氫原子核能聚變?yōu)?個氦原子放出大量能量 。但在地球上,由于原子核都它們之間的靜電斥力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于質(zhì)量引不能像太陽那樣靠引力把原子核約束在一起故在地球上只能靠人工條件來實(shí)現(xiàn)可控聚變 。關(guān)鍵問題是要把氘 、氚原子核加溫到至已是等離子體) ,并把它們約束在一起 。目前主要研究的有磁約束,激光慣性約束等途徑實(shí)現(xiàn)可控聚變 。各國已建造多200(我國也已建成4向可控聚變目標(biāo)探索,已露出國際上的磁約束聚變試驗(yàn)裝置已得10華 北 電 力 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) 　　　　　　　　　　　　　　　　　2007 年到了輸出功率大于輸入功率的成果 , 原則上證實(shí)了可 控 聚 變 堆 的 科 學(xué) 可 行 性 。為 此 , 美 、俄 、日 、歐共體等聯(lián)合開發(fā)的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆( I TER , International Thermof usion ExperimentalReactor ) , 已 完 成 設(shè) 計(jì) , 決 定 在 法 國 卡 達(dá) 拉 舍(Catalache) 建設(shè) , 在 2015 年左右建成 。專家估計(jì)到 2050 年前后人類有可能實(shí)現(xiàn)原型示范的可控聚變堆核電站發(fā)電 。核聚變堆要發(fā)展到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的階段還有一段相當(dāng)長的艱辛的道路 , 但它的前景是光明的 。我國中長期科技發(fā)展規(guī)劃已將磁約束核聚變列為前沿技術(shù)項(xiàng)目 , 并已決定參加I TER 項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)行 , 在科技前沿上與國際合作 , 與國內(nèi)的可控聚變研究緊密結(jié)合 , 推動我國聚變核能利用的發(fā)展 。圖 6 　ITER 示意圖Fig16 　ITER schematic drawiong我國從事可控?zé)岷司圩冄芯康膯挝挥?2 個 :一是位于成都的核工業(yè)西南物理研究院 , 一是位于合肥的中科院等離子體研究所 。他們新建成的托卡馬克磁約束聚變研究裝置 HL 2A 和 EAST 1 標(biāo)志著我國聚變研究已進(jìn)入大規(guī)模裝置試驗(yàn)的新階段 , 具備了在高層次上參與國際合作與競爭的基礎(chǔ) 。專家將參加 I TER 的建造和運(yùn)行 。6 　結(jié) 　論國際上 , 核電經(jīng)歷了 20 世紀(jì) 80 、90 年代的低潮后 , 正在走向復(fù)蘇 。保護(hù)環(huán)境 ( 減少二氧化碳 、二氧化硫等的排放) 和合理利用資源是發(fā)展核電的主要推動力 , 而安全性和經(jīng)濟(jì)性則是能否大規(guī)模發(fā)展核電的決定因素 。我國發(fā)展核電要采用先進(jìn)技術(shù) , 統(tǒng)一技術(shù)路線 , 實(shí)現(xiàn)自主化 、國產(chǎn)化的方針 , 也是基于從根本上提高安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求來考慮的 。國家《核電中長期發(fā)展 規(guī) 劃 ( 2005 ～ 2020年) 》已明確了到 2020 年我國核電發(fā)展的目標(biāo)和完成規(guī)劃目標(biāo)所應(yīng)采取的措施 。 國家《中長期科技發(fā)展規(guī)劃綱要》已將 “大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站”列為重大專項(xiàng) 。 據(jù)此 , 國家各有關(guān)方面正在制定具體實(shí)施方案 , 以期充分利用我國已積累的核電技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)并充分吸取國際先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn) , 在較短時間內(nèi)既完成自主設(shè)計(jì)和建造一定數(shù)量的第二代改進(jìn)的核電機(jī)組 , 又早日進(jìn)入第三代先進(jìn)核電機(jī)組發(fā)展階段 , 并創(chuàng)建中國品牌的大型先進(jìn)核電機(jī)組 , 更加優(yōu)質(zhì)高速發(fā)展核電。我國已建成的實(shí)驗(yàn)高溫氣冷堆和正在建設(shè)的實(shí)驗(yàn)快堆核電站和閉式核燃料循環(huán)系統(tǒng)等研究開發(fā)工作正推動著我國核能利用邁向更高的層次 。在熱核聚變方面取得的研究成果和積極參與國際合作的走向也是令人鼓舞的 ?？傊?, 我國核能利用的發(fā)展前景將越來越廣闊 。但這終究是一個長期的 , 巨大的系統(tǒng)工程 ,既要解決近期為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)的大量技術(shù)課題 ,又要為下一步和長遠(yuǎn)發(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)的預(yù)研 , 開展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究 。 牽涉到的學(xué)科范圍也十分廣泛和相互交叉 。因此 , 必須遠(yuǎn)近結(jié)合 , 高瞻遠(yuǎn)矚 , 全面考慮 , 統(tǒng)籌安排 , 認(rèn)真落實(shí) , 力爭在較短時間內(nèi)能與國際先進(jìn)水平并駕齊驅(qū) 。我們相信 , 在科學(xué)發(fā)展觀的指引和國家的統(tǒng)一規(guī)劃下 ,經(jīng)過努力 , 我國核能的開發(fā)利用必將結(jié)出豐碩成果 。參考文獻(xiàn) :[ 1 ] 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