一、世界核电技术发展历程
世界核电技术的发展可以划分为下述四代。
(1)第一代核电技术。20世纪50~60年代,基于军用核反应堆技术,由美国、苏联、加拿大、英国等国家设计、开发、建造的首批原型堆或示范电站,验证了核能发电的技术可行性。
(2)第二代核电技术。在第一代核能系统的技术可行性得到验证以后,从20世纪70~90年代,对这些经验证的机型实施了标准化、系列化、批量化建设,至今仍在商业运行的核电厂,绝大部分属于第二代或二代改进型技术。这一时期是商用核电厂大发展的时期。
这一代的核电机组类型主要由美国设计的压水堆核电机型(PWR,System80)和沸水堆核电机型(BWR)、法国设计的压水堆核电机型(P4、M310)、俄罗斯设计的轻水堆核电机型(VVER),以及加拿大设计的重水堆核电机型(CANDU)等。
(3)第三代核电技术。派生于目前运行中的第二代核能系统。反应堆的设计基于同样的原理,并吸取了这些反应堆几十年的运行经验,进一步采用经过开发验证且可行的新技术,旨在提高现有反应堆的安全性,满足URD(美国核电用户要求)和EUR(欧洲核电用户要求)。第三代核能系统的开发始于20世纪90年代,第三代核电重在增加事故预防和缓解措施。降低事故概率并提高安全标准。第三代核电机型主要有AP1000、EPR、ABWR、APR1400、AES2006、ESBWR、CAP1400、华龙一号。
(4)第四代核电技术。未来新一代先进核能系统,无论是在反应堆还是在燃料循环方面都有重大的革新和发展。第四代核能系统的发展目标是增强能源的可持续性,核电厂的经济竞争性、安全和可靠性,以及防扩散和外部侵犯能力。第四代核能系统国际论坛(GIF)推荐的6种典型四代堆型分别为气冷快堆(GFR)、铅冷快堆(LFR)、钠冷快堆(SFR)、熔盐堆(MSR)、超临界水冷堆(SCWR)和超高温气冷堆(VHTR)。
二、我国核电技术发展历程
(1)核电起步阶段(1970—1993年)
20世纪70年代初,中国决定发展核电。1983年,中国确定了发展压水堆核电的技术路线,明确了中国核电发展的基本方向。1984年,中国第一座自主设计和建造的秦山核电站开工建设;1991年12月15日,该电站成功并网发电,结束了中国无核电的历史。
(2)适度发展阶段(1994—2005年)
这个阶段,核电发展方针为“适度发展”。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;2004年两台机组全部投入商运。这个时期,研发自主知识产权的核电技术。
(3)积极发展阶段(2006—2011年)
随着中国经济快速发展,能源电力需求不断攀升。2006年《核电中长期发展规划(2005—2020年)》明确指出“积极推进核电建设”,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。
(4)安全高效发展阶段(2011年至今)
2011年日本福岛核泄漏事件后,国家对所有在运在建核电项目开展全面安全隐患大排查,针对排查出来的潜在隐患研究方案并采取改进措施,并加强顶层设计,制定了最严格的安全标准,建立健全国家核应急综合体系。在织密核电安全网后,2021年《政府工作报告》正式提出,要“在确保安全的前提下积极有序发展核电”。中国核电进入了安全高效发展的新阶段。
(5)中国核电技术现状
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步走到了中央。目前,中国自主品牌三代核电技术“华龙一号”已投入商运,并出口国外。自主技术四代核电高温气冷堆示范工程已成功并网发电。大容量三代核电技术“国和一号”研发成功并开工建设。四代核电600兆瓦快堆示范工程也在建造当中。还有海上浮动堆、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。未来的核电明星是聚变堆。中国自主研究的核聚变实验装置“人造太阳”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。可以说,经过40多年的持续引进、学习和建设,中国核电已从核电技术的追赶者,变为核电技术的并跑者,部分环节已是领跑者。