中國為何要建第三代核電站?從二代跨入三代,國和一號解決核洩漏

正值祖國71歲華誕之際,歷經17年,中國第三代核電技術發展終於宣告完結,國產三代核電型號“國和一號“的誕生,表明我國第三代核電僅靠引進的時代一去不復返。那麼第三代核電技術是什麼?與前兩代相比有什麼區別?國和一號為什麼是中國核電發展50年成果的集中體現?

中國為何要建第三代核電站?從二代跨入三代,國和一號解決核洩漏

從1945年美國試爆全球首顆原子彈以來,“核反應”開始被各國重視,透過核反應發展而來的“不可控核裂變”技術,可以用來造原子彈。此外人類利用“可控核裂變”開始發展“核能”、“原子能”,這就是核電站的前身。

上世紀50年代至60年代,以美蘇為首的西方國家,首先嚐試建設原型堆核電站,比如美國希平港核電站、法國舒慈核電站核德國奧伯利海母核電站,這些便是第一代核電站,各國研發的目的也是驗證核電的可行性,此時核電作為一種新興的能源技術,仍處於工程試驗階段,還未進入到商業化。

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而核電逐漸邁入商業化始於上世紀70年代,由於石油大規模的漲價,促使了核電技術的迅猛發展,截止到現在,全球400多套在執行的核電站,絕大部分是在這個時期建成的,其中有56%的反應堆型是壓水堆,21%是沸水堆,7%是重水堆。人類核電的發展到第二代才算大規模商業化利用,反應堆也從第一代的原堆型增加至多種堆型。但隨著蘇聯切爾諾貝利核電站和日本福島核電站核洩漏事件的發生,第二代核電站在安全性方面存在著不完善性,特別是在核反應堆的日常執行和維護上。

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於是為了進一步提高核電站的安全性,美國核電URD和和歐洲核電EUR,率先提出第三代核電站的技術標準,大體上分為改進型核電站和非能動型核電站兩類。其中改進型核電站配備有獨立的交流電源與電網併網,如果停止全部供水,燃料堆在兩小時內是沒有損壞的。如果核電站被切斷交流電源,至少在8小時內燃料堆不會損壞。而非能動型核電站的安全性要更高,它並不需要額外為安全系統配備交流電源,而且特定情況下在3天內不需要人為操作,並可以自動處理一些潛在的安全事故等。

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隨著各種核洩漏事故頻發,國際原子能機構重新頒發了更加嚴格的安全規範,而且第二代核電技術在安全性上不僅不滿足這個規範,在應對事故方面也不符合我國新頒佈的標準,所以從2003年開始我國就開啟了第三代核電技術的研發工作,而在初期我國主要以“引進來“為主。

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當時國家電力投資集團花巨資從美國西屋公司,引進了AP1000核電站,這種電站屬於非能動型核電站。而中國廣核集團則從法國引入了EPR核電站,屬於改進型核電站的範疇,特別是與西屋公司的合作上,西屋完全轉讓了AP1000的設計、製造和成套技術,這為第三代大型非能動核電站技術國產化打下基礎。

由此看來我們在初期主要以引進第三代核電技術來進行消化吸收。

中國為何要建第三代核電站?從二代跨入三代,國和一號解決核洩漏

而國內第三代核電技術主要有兩個,分別是“華龍一號”和“國和一號”。與國和一號不同,華龍一號核電技術是中國核工業集團和中國廣核集團聯合研發的成果,在華龍一號之前,中核已經有ACP1000、中廣核有ACPR1000+技術作為基礎,華龍一號就是兩種技術融合而成的。

如果說中核與中廣核聯合研發的華龍一號,主打國際核電市場的話,那麼國和一號更像是主推國內市場,中國第三代核電技術的路線為“一主一輔”。研發國和一號的國家電力投資集團,最開始成立時主要以引進海外核電技術為主,比如上文提到的AP1000核電站。但從2008年開始,國家電投開始自主研發第三代核電技術“國和一號”,這家海外核電投資公司也實實在在變成了實打實的核電企業。

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國和一號也被稱為CAP1400,其研發雖然歷經12年,卻是集中了我國幾代核電50年的發展成果,參與研發的單位和技術人員覆蓋全國,由上海核工程研究設計院——鄭明光擔任總設計師。國和一號的核電機組最大功率達到了150萬千瓦,是我國目前最大的核電機組,最高使用壽命為60年,其研發獲得的產權成果高達6513項,可以說國和一號填補了國內第三代核電技術的空白,使得國產第三代核電技術從實驗室,邁向了市場產業化。

2020年9月28日,國家電投正式宣佈,國產第三代核電技術國和一號研發完成,作為我國十六個重大科技專項之一,標誌著我國已經完全攻克第三代核電技術,中國核電也從第二代成功跨越到了第三代,為我國第三代核電站的規模化打下基礎。