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再次拿下世界第一!中国抢在美国前突破技术难题,英国立马求合作
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2023.08.24 广东

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文 | 渣叔

编辑 | 渣叔

前言

由于全球持续变暖,发展可靠、持续的清洁能源成为全球的头等大事,其中核电技术便是全球能源结构调整过程中一项非常重要的突破,不仅改变了过去只能依赖煤炭等不可再生能源发电的局面,还不受水力发电、风力发电等发电方式自然条件的限制

更重要的是,核能是一种接近无限的能源,利用过程中更不会对自然环境产生负面影响,当然利用核能发电并非没有坏处,安全性一直都是各国利用核能最大的顾虑,尤其是在三里岛核电站事故、切尔诺贝利核电站事故、福岛核电站事故发生后,时至今日这三个核电站带来的负面影响都没有消失。

为了更安全地利用核能,各国都在研制更加可靠的技术,就在各国还在为此踌躇时,中国已经在核电领域取得了巨大技术突破,甚至赶在美国之前突破了困扰各国多年的技术难题,英国更是主动找到中国求合作。

什么是核能发电

核能发电,顾名思义,是指利用核反应堆中核裂变所所释放出的热能进行发电,它是实现低碳发电的一种重要方式,核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热,将水加热成高温高压,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转,电就源源不断地产生出来,并通过电网送到四面八方。

核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多,相差约为百万倍,但所需要的燃料体积与火力电厂相比却少了很多。

举例来说,核电厂每年要用掉50吨的核燃料,只要2支标准货柜就可以运载,如果换成燃煤,则需要515万吨,每天要用20吨的大卡车运705车才够;如果使用天然气,也得需要143万吨,相当于每天烧掉20万桶家用瓦斯,换算起来,刚好接近全台湾692万户的瓦斯用量。

核燃料的储藏量远远超过化石燃料,能长期满足核能发电的需要,并且核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,不会造成空气污染,同时也不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。

此外,在核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,成本较不易受到国际经济情势影响,比其他发电方法稳定多了,这些优势使得核能发电成为各国竞相角逐的香饽饽

根据国际原子能机构2011年1月公布的数据显示,全球正在运行的核电机组共442座,核电发电量约占全球发电总量的16%,而拥有核电机组最多的国家依次为:美国、法国、日本和俄罗斯。

核能发电的历史

核能发电的开发与核电站建设起始于上世纪50年代,1951年12月,美国率先通过实验增殖堆1号利用核能发电,而在1954年,前苏联首次将核能发电投入实践,建成了世界上第一座装机容量为5兆瓦(电)的核电站

之后,英,美等国也不甘示弱,相继建成各种类型的核电站,到了1960年,就有5个国家建成20座核电站,装机容量1279兆瓦(电),这些成就证明了利用核能发电的技术可行性,而这一时期的核电站被国际统称第一代核电机组

随着核浓缩技术的发展,到1966年,核能发电的成本已低于火力发电的成本,也宣告着核能发电真正迈入实用阶段,同时,核电机组也逐渐演变成第二代,开始使用压水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等反应堆

到了90年代,为了解决三里岛和切尔诺贝利核电站的严重事故的负面影响,美国和欧洲先后出台了“先进轻水堆用户要求”,即URD文件和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”,即EUR文件,明确了预防与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求,而在这两个文件要求下建成的核电机组被称为第三代核电机组

21世纪开始,在美国能源部倡导下,各国开始进行第四代核能技术研究,以求建立起安全性和经济性更加优越,废物量极少,无需厂外应急,并具备固有的防止核扩散的能力的核电机组,而高温气冷堆,熔盐堆,纳冷快堆就是具有第四代特点的反应堆。

中国在核电领域的发展

中国在核电领域起步较晚,80年代才动工兴建核电站,1991年底,中国自行设计建造的30万千瓦(电)秦山核电站投入运行,结束了中国无核电的历史。

随后中国核电进入“适度发展”阶段,1996年,引进法国M310技术并消化改进的秦山核电厂二期2台650兆瓦机组工程开工建设,到了2004年两台机组全部投入商运。

从2006年开始,随着中国经济快速发展,能源电力需求不断攀升,中国将核电发展的方针由“适度发展”改为“积极发展”,确立了核电在中国经济与能源可持续发展中的战略地位,其间,中国引进欧美国家第三代核电技术AP1000和EPR1750,并在此基础上不断创新,形成了具有自主知识产权的第三代先进压水堆技术

而在2011年日本福岛核泄漏事件后,中国对核电发展的态度又从“积极发展”变成“安全高效发展”,中国核电也因此迎来了腾飞,截至2022年12月31日,我国运行核电机组也到达了55台(不含台湾地区),装机容量为56985.74MWe(额定装机容量)

中国实现弯道超车

经过40多年的砥砺奋进,中国核电在设计、制造、施工、安装、调试、运行、维修、后处理、运营管理、核燃料等各环节都取得了举世瞩目的成就,从世界核电大舞台的边缘逐渐走到了中央

不仅在第三代核电技术到达了世界先进水平,中国自主品牌“华龙一号”已投入商运,并出口国外,大容量三代核电技术“国和一号”也研发成功并开工建设,而且在第四代核电技术方面走到了前头,甚至抢在美国前面攻克了技术难题,赢得了全世界的瞩目

据悉,2021年我国在甘肃成功建成的钍核反应堆,是世界第一台采用第四代核发电技术的商业化反应堆,在全球核电领域具有划时代的意义,尽管这座钍核反应堆测试功率仅有2兆瓦,但却足以能为1000户居民供电,并且也意味着未来我国还会建造出规模和性能更为强大的钍核反应堆,并为更多的居民进行供电。

与此同时,山东华能石岛湾核电站也在同年落成,这是全球首座高温气冷堆核电站,并且同样采用了第四代核能发电技术,这说明中国已然走在了世界的前列。得知中国已经完成技术突破后,一向与美国“同舟共济”的英国选择抛弃美国,主动上门找到中国求合作

曾几何时,英国是全世界最早发展核电的国家之一,还建成了世界上第一座商业运营核电站,并且经过半个多世纪的攻坚历程,积累了世界领先的技术经验,更是倡导第四代核电技术的活跃力量。如今他们前来找到中国求合作,也变相的证明了中国已然处于行业领先位置。

对于英国的合作申请,中国政府表示欢迎,并强调愿意与各国共享科技成果,共同应对全球性挑战。中国外交部发言人表示:“中国政府一直致力于推动国际科技合作,共同解决全球性问题。我们欢迎英国政府在核电领域的合作提议,希望通过双方的共同努力,推动全球能源转型和可持续发展。

其实,中英双方在科技领域的合作由来已久,并在许多领域取得了丰硕的成果,想必这次也能擦出不一样的火花,为推动全球能源转型和可持续发展贡献力量。

结语

近年来,中国在核电领域取得了傲人的成果,除了第三代核电技术更加成熟,第四代核电技术实现突破外,海上浮动堆、一体化小型堆等各种先进核电技术正在齐头并进研发当中

中国自主研究的核聚变实验装置“人造太阳”也已取得了1.2亿摄氏度超高温度下运行超过100秒的重大突破创下持续运行101秒的纪录,该纪录不仅仅是中国的最佳纪录,也是世界上连续高温运转核聚变装置时间最长的纪录,至今都没有被打破。

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