5 月 25 日,广东太平岭核电项目1 号机组常规岛安装工程正式动工。
近期继首期示范工程——福清核电站全部并网发电,出口到巴基斯坦的两座核电站成功运行之后,我国自主研发的第三代核电机组“华龙一号”传来的又一喜讯。
目前,我国的核电站在建数目和发电量,已经是世界第一,其中占据多数的,也是以“华龙一号”为代表的第三代核电站。
但是本来是开心的时候,却有人说:中国核电技术是来自美国,要不是当初老美把技术穿给我们,我们压根做不到这个成绩,而且这个说法,从很早之前就有了,一直流传至今。
但是,这真的是事实吗?答案可能并非如此。
今天,我们就借第三代核电站来讲清楚这件事。
什么是第三代核电站?从1945年,第一颗原子弹爆炸之后,人类就开始尝试和平利用原子能毁天灭地的力量,比如说,拿来烧开水发电。
1950年代,第一代具有实验性质的核电站开始出现,1954年,前苏联建成电功率为五千千瓦的实验性核电站;1957年,美国建成电功率为九万千瓦的希平港原型核电站。
这些核电站主要是为了验证核能发电的可行性,功率比较低,安全措施也处在起步阶段,所幸这些核电站的运行时间也比较短,现在已经全部退役,退出运行了。
在第一代核电站实验可行的基础上,1970年代到1990年代,大量的第二代核电站建立起来,并投入运行。
与第一代核电站带有实验性质不同,第二代核电站是核电站商业化的开始,也就是说,核电站开始能赚钱了。
第二代核电站的功率,基本都在30万千瓦以上,大部分都是用普通水作为冷却剂的压水堆和沸水堆。
直到今天,运行中的大部分核电站,都是第二代核电站。
但是,第二代核电站由于设计上存在部分缺陷,再加上人为的操作失误,出现了多次重大核事故。
包括美国的三里岛核事故,前苏联的切尔诺贝利核事故,离我们最近的,就是日本的福岛核事故。
1990年代,在美国三里岛核事故和前苏联切尔诺贝利核事故接连发生之后,国际社会开始探索研发新一代更先进,更安全也更高效的核电站,也就是第三代核电站。
以“华龙一号”为例,在安全设计上,除了第二代核电站有的所有技术之外。
“华龙一号”还加入了全新的双层安全壳和非能动核安全的设计。
“华龙一号”的双层安全壳,仅外部的安全壳,就有4层钢筋保护层,可以抵抗17级的超强台风和9级地震。
而非能动安全技术,简单来说,在各种安全措施之外。
华龙一号更是直接给发电机组加了一个超大的水箱。
在遇到不可抗力,前面的所有防线都失效之后,水箱里的水,还能够在重力势能的作用下,直接流进反应堆进行冷却。
可以说,只要万有引力定律还能生效,只要地球上还存在重力,这套系统都能保证不出现核泄漏事故。
而在经济性上,华龙一号的堆芯燃料棒,从以往传统的157根,增加到了177根,使得机组的发电功率提高了5%到10%,单位发电成本也随之降低了近一成。
从“万国牌”到“出口海外”虽然现在我们的核电站建设如火如荼,但其实中国的核电站建设起步相当晚,1991年12月15日,中国大陆第一座核电站——秦山核电站才正式并网发电。
此时国际上的核电技术,已经发展了将近40年,第三代核电站的概念都已经提出来了。
当然,起步晚也有起步晚的好处,我们的核电站从一开始,就采用了国际上最成熟可靠的核电技术。
从秦山核电站开始,为了满足社会发展对电力的巨大需求,我们加快了核电站的建设速度。
从国际上各个核电大国引进技术,成为当时的潮流。
到2010年左右,我们开始探索第三代核电站技术时,引进的技术就有来自美国西屋电气的AP1000,来自法国阿海珐集团的EPR,来自俄罗斯的VVER系列,来自加拿大的CANDU 6。
中国核电一时间成为了名副其实的“万国牌”,场面堪比建国之初的军队武器系统。
很多人说中国的核电技术来自老美,源头就在这里。
但是很多不知道的事,其实我们反而是被不靠谱的老美坑了。
2007年,国电投花了5亿美元,从西屋电气引进了AP1000 技术,光技术资料就重达20吨,最后在浙江三门选址建造。
这一项目,最初是我国唯一指定的第三代核电站技术,因为美国当时已经近三十年没有建设核电站了。
所以,西屋电气同意转让全套的技术资料,而且我们吸收消化之后的升级版CAP1400,中国将拥有全部的知识产权。
三门核电站还是第一次由中核、中广核、国电投三大核电巨头共同投资建设,共享技术成果的核电项目。
结果,先是美国的西屋电气对核电站设计进行多次修改,接着美国的设备供应商又发生主泵供应延期的问题。
导致三门核电站从2009年正式开工建设,直到2018年6月30日才并网发电,成为我国建设时间最长的核电站,甚至比第一座核电站——秦山核电站的建设时间还长。
AP1000的难产,直接导致了中国第三代核电站技术路线出现分歧。
时间不等人,大量的第三代核电站建设项目都在嗷嗷待哺,不可能等AP1000技术落地再去建设。
三大核电集团都开始另寻出路,中核集团在引进的法国M310型核电站技术上,发展出了ACP1000技术;中广核则自研了ACPR1000+技术。
至此,中国的核电建设,不仅出现了“万国牌”的现象,还进入了“三国鼎立”的局面。
这样的局面显然不利于我们的核电发展,最后,在2014年,由国家能源局等有关部门牵头,中核集团与中广核集团开始进行技术融合,统一。
在此基础上,第一座国产第三代核电站“华龙一号”诞生。
事实证明,自力更生才是核电技术的真正出路,“华龙一号”诞生之后,迅速走向成熟。
2021年,第一台“华龙一号”核电机组成功在福清并网发电。
从立项到并网发电,只花了不到7年时间,并且首座反应堆的国产化率就超过了85%,之后更是提高到了接近100%。
而且“华龙一号”还成功走向海外,出口到了巴基斯坦、阿根廷等国家,成为第一项走出国门的中国核电技术。
在建数量第一,我们为什么要大力建设核电站?截止到去年年底,中国在建核电站数量,达到了16台,总装机容量1750万千瓦,无论是在建数量还是发电量,都是世界第一。
在日本、德国等国大力推动去核电化之时,我们为什么反倒加大了建设核电站的力度?原因有很多,首先,核裂变的能量巨大,相比传统的火电站,核电站所需的燃料要少得多。
一座百万千瓦级的核电站,每年只需要30吨左右的核燃料,而同样规模的火电站,每年需要烧300多万吨的煤。
两者之间,是10万倍的差距。
核电站的消耗,如果说是一块大石头的话,那火电站的消耗,就需要挖空一整座山。
对生态环境的破坏程度,完全不在一个等级上。
其次,在污染物排放上,低碳环保上,核电站也有着巨大的优势。
一座百万千瓦级的火电站,每年会产生600多万吨的二氧化碳,32万吨的灰尘,2.5万吨的二氧化硫等污染物。
啥概念呢?光这些二氧化碳,就得种45000亩森林才能吸收,更不用说32万吨灰尘会提高多少pm2.5了。
而相同等级的核电站,运行中的废气排放,是零。
如果中国的核电占比,达到美国的水平——19%,那每年可以节省燃煤5.5亿吨,减少碳排放11亿吨。
相当于减少了全国十分一的碳排放,碳中和目标直接完成了五分之一,在低碳环保成为共识的时代背景下,核电代替火电可以为我们赢得更多的发展空间。
然后,就是核电站的区位优势。
现今主流的第二代、第三代核电站,发电过程中都需要大量水资源。
所以,一般核电站的选址,都位于沿海沿江地区,靠近用电大户。
相比受到地形限制的水电,以及远在西北内陆地区的风电光伏,核电站输送电的损失更小,也更方便进行调配。
最后,在可预见的未来里,唯一有希望真正应用的未来能源,就是核聚变。
而核电站采用的核裂变技术,就是通向核聚变的阶梯。
所以,核电技术,才是通向真正“新能源”的阶梯,掌握了最先进的核电技术,就是掌握了未来。
核电的未来我国的核电站发展,现在遵循的是热堆——快堆——聚变堆,三步走的技术发展路线。
就是从现在大部分核电站使用的热中子堆,到第四代核电站中的快中子堆,再到核聚变反应堆的核电站发展路线。
可控核聚变清洁无污染,能量巨大,而且原料丰富,可以使用数百万年。
在可预见的未来里,这是人类最有可能实现的未来能源。
如果我们掌握了这项潜力无限的技术,就等于说,掌握了近乎无限的廉价能源。
想象一下会发生什么?我们可以用这些能源大量淡化海水,然后输送到缺水的内陆地区,西北地区无边的沙漠,将会变成无边的良田。
南方人也可以在冬天用上暖气了,或者直接用电取暖而不用担心电费。
北方人也可以尽情享受空调,甚至可以用核聚变巨大的能量,让整个城市都温暖如春。
廉价的能源还将带来新的工业革命,塑料、钢铁、汽车、电器都会变得像现在的大米一样便宜。
现如今的许多问题,到那时都将不是问题。
但是,要建造核聚变反应堆,技术上还存在许多困难,以至于实现可控核聚变的时间,被戏称为“永远的五十年”。
想要解决可控核聚变的诸多问题,只能通过不断的研发和实验,这其中,先进的核裂变发电技术就是一把非常关键的钥匙。
所以,我们可以看到,2012年,时隔近三十年,美国重启了核电站建设工程,将在本土修建6座新的核电站。
而传统的核电大国,法国,在2022年2月,也宣布将新建6座最新一代的核电站,未来更是考虑再建造8座核电站。
核电技术上的竞争,正变得越发激烈,而这次掉队的人,甚至有可能失去未来能源的入场券。