本刊記者 奚大華 肖吉德

自1951年12月美國實驗增殖堆1號（EBR-1）首次利用核能發(fā)電以來，人類利用核能進(jìn)行電能開發(fā)已有50年的歷史。在過去的半個世紀(jì)里，人類利用核電的能力和規(guī)模取得了快速的發(fā)展。BP公司的《世界能源統(tǒng)計》表明，1965年全球的核電消費量已達(dá)257億kW·h，2006年達(dá)到最高點28079億kW·h，增長了108倍。

2010年全球核電消費量為27672億kW·h，同比增長2.0%，占全球發(fā)電量的13.2%。2010年核電消費量最多的是美國、法國和日本，分別占全球核電消費量的30.7%、15.5%和10.6%，這3個國家的核電消費量占全球的比重達(dá)到56.8%，是全球核電利用的絕對主力，俄羅斯作為全球第4大核電利用國，2010年核電消費量占全球的6.2%。

中國是核電開發(fā)的遲到者，在《世界能源統(tǒng)計》里，到1993年才有中國的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。中國核電開發(fā)的歷史雖然不長，但在今天全球新一代核電開發(fā)中卻居于最重要的位置，2010年中國核電消費量為739億kW·h，占全球的2.7%，是全球第9大核電利用國，是全球在建核電規(guī)模最大的國家。

今年日本“3·11”百年難遇的特大地震引發(fā)了巨大的海嘯，從而導(dǎo)致了日本福島核電站發(fā)生了自1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故以來全球最嚴(yán)重的放射性物質(zhì)泄漏危機(jī)。這兩次核電事故都是7級，是核電事故的最高級別，再加上1979年美國三里島核電站發(fā)生的5級事故，人類核電利用史上已發(fā)生了3次重大事故。

日本福島核電危機(jī)發(fā)生后，核電事故造成的巨大災(zāi)難引起了人類的深思。在全球氣候變暖，迫切需要減少化石能源消耗的大背景下，到底需不需要繼續(xù)大規(guī)模開發(fā)利用核電又進(jìn)行了一次空前的爭論。中國作為全球核電進(jìn)一步開發(fā)的中心成為這次爭論的焦點。

在這樣的背景下，記者采訪了原機(jī)械工業(yè)部副部長、中國電工技術(shù)學(xué)會理事長、國家核電技術(shù)公司專家委員會副主任孫昌基先生。

在確保安全的前提下繼續(xù)發(fā)展核電

孫昌基指出，日本“3·11”地震和海嘯導(dǎo)致的福島核電站事故讓人類再次認(rèn)識到核電可能對人類造成的重大損害，但并不代表人類就應(yīng)該考慮停止繼續(xù)使用核電，要做的應(yīng)該是進(jìn)行創(chuàng)新，進(jìn)一步提高核電的安全性。核電作為一種先進(jìn)的發(fā)電方式，有突出的優(yōu)點，特別是在氣候變暖和人類生存環(huán)境繼續(xù)惡化，迫切需要減少化石能源消耗的大背景下，核電的優(yōu)點就更加突出。

沒有人會懷疑科技進(jìn)步在人類發(fā)展過程中的重要作用，但科技進(jìn)步往往是在曲折中前行的，電的發(fā)明和開始應(yīng)用就是這樣的。發(fā)明大王美國人愛迪生發(fā)明電燈后，在美國開始推廣應(yīng)用。在推廣應(yīng)用的初期，并不成熟的電力系統(tǒng)出現(xiàn)電死人等眾多的讓人難以接受的現(xiàn)象。但隨著時間的流逝，電力技術(shù)越來越成熟，電的安全性很快就得到了解決，越來越多的人認(rèn)識到電的好處，于是電能在全球進(jìn)行了全面的推廣應(yīng)用。今天再也不會有人會提出停止使用電能了，實際上是人類的生產(chǎn)生活活動一刻也離不開電。很多科技的進(jìn)步也是這樣的，交通領(lǐng)域就是一個很突出的例證，汽車的使用會對人們的生命造成傷害，但并沒有妨礙汽車應(yīng)用的快速推廣發(fā)展；飛機(jī)有可能掉下來對眾多的生命帶來致命的傷害，人類要做的是進(jìn)一步提高飛機(jī)的可靠性；火車的速度越來越快，發(fā)生事故造成的損害可能會更嚴(yán)重，但人類會努力提高鐵路系統(tǒng)的可靠性，今天快速發(fā)展的高鐵系統(tǒng)也正處在進(jìn)一步完善的進(jìn)程中，絕對不會因為出了重大事故就停止高鐵的發(fā)展。

核電科技的進(jìn)步和發(fā)展也是同樣的道理，不應(yīng)該因為幾次事故就停止進(jìn)一步的發(fā)展。核電的開發(fā)和利用是當(dāng)今人類生活的一項重要高科技技術(shù)，她的進(jìn)步也是一步步前進(jìn)的，前進(jìn)的過程中遇到挫折也是正常的。今天，不同的國家對于核電進(jìn)一步發(fā)展的態(tài)度有分岐，存在很多的爭論，但人類不會放棄核電的進(jìn)一步開發(fā)和利用。廣大科技工作者正在致力于提高核電技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性，并已取得了重大的進(jìn)展。在半個世紀(jì)的核電發(fā)展歷史中，核電技術(shù)大致可以分四代。其實在核電的升級換代中，最重要的標(biāo)準(zhǔn)就核電系統(tǒng)可靠性的提高。

核電站的開發(fā)與建設(shè)開始于20世紀(jì)50年代。1954年，前蘇聯(lián)建成功率為5MW的實驗性核電站，1957年，美國建成功率為9萬kW的shipping port 原型核電站。國際上把上述實驗性和原型核電機(jī)組稱為第一代核電機(jī)組。

20世紀(jì)60年代后期，在實驗性和原型核電機(jī)組基礎(chǔ)上，陸續(xù)建成電功率在30萬kW的壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核電機(jī)組，它們在進(jìn)一步證明核能發(fā)電技術(shù)可行性的同時，使核電的經(jīng)濟(jì)性也得以證明。20世紀(jì)70年代，因石油漲價引發(fā)的能源危機(jī)促進(jìn)了核電的大發(fā)展。目前世界上商業(yè)運行的核電機(jī)組絕大部分是在這段時期建成的，稱為第二代核電機(jī)組。

20世紀(jì)90年代，為了解決三里島和切爾諾貝利核電站的嚴(yán)重事故的負(fù)面影響，世界核電業(yè)界集中力量對嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解進(jìn)行了研究和攻關(guān)，美國和歐洲先后出臺了“先進(jìn)輕水堆用戶要求”文件，即URD文件和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”，即（EUR）文，進(jìn)一步明確了預(yù)防與緩解嚴(yán)重事故、提高安全可靠性等方面的要求。國際上通常把滿足URD文件或EUR文件的核電機(jī)組稱為第三代核電機(jī)組。

2000年，在美國能源部的倡議下，美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷等十個有意發(fā)展核能的國家，聯(lián)合組成了“第四代國際核能論壇”（GIF），并于2001年7月簽署了合約，約定共同合作研究開發(fā)第四代核能技術(shù)。根據(jù)設(shè)想，第四代核能方案的安全性和經(jīng)濟(jì)性將更加優(yōu)越，廢物量極少，無需廠外應(yīng)急，并具備固有的防止核擴(kuò)散的能力。高溫氣冷堆、熔鹽堆、鈉冷快堆等就是具有第四代特點的反應(yīng)堆。

目前世界上正在運行的核電站絕大部分屬于第二代核電站，二代半的核電技術(shù)也在一些地區(qū)有應(yīng)用。第三代核電站的安全性和經(jīng)濟(jì)性均較第二代有所提高，目前世界上正在或準(zhǔn)備建造核電站主要是這一代。第四代核電站強(qiáng)化了防止核擴(kuò)散等方面的要求，目前處在原型堆技術(shù)研發(fā)階段。

這次出事的日本福島核電站就屬于第二代核電，采用40年前美國一家公司的技術(shù)建造的，屬于沸水堆機(jī)組。從今天成熟的第三代核電技術(shù)來看，日本福島核電站的可靠性確實存在嚴(yán)重的缺陷，在應(yīng)對疊加的嚴(yán)重自然災(zāi)害面前出現(xiàn)了重大事故，更為嚴(yán)重的是這座核電站還存在超期服役的問題。目前正在對歐洲的核電進(jìn)行壓力測試，即根據(jù)需要提出一個標(biāo)準(zhǔn)，所有的核電站用這個標(biāo)準(zhǔn)來衡量，查找差距，進(jìn)行風(fēng)險評估。歐洲的壓力測試最終結(jié)果預(yù)計要到2012年2月。

相對于第二代核電站，第三代核電技術(shù)在可靠性上有了重大的進(jìn)步，是安全可靠的。核電的堆芯需要冷卻，否則會融化，堆芯融化就會出現(xiàn)嚴(yán)重的問題。日本福島地震引發(fā)的海嘯把冷卻用的柴油機(jī)淹沒，柴油機(jī)不能工作，最終出現(xiàn)了災(zāi)難。

三代核電技術(shù)，以美國的AP1000為例，主要對安全系統(tǒng)進(jìn)行了徹底地改革，在做減法的基礎(chǔ)上提高了可靠性，即在外部環(huán)境造成系統(tǒng)停電后，非能動的冷卻系統(tǒng)能確保72h安全，解決了堆芯的冷卻問題。

三代核電技術(shù)正處在開發(fā)應(yīng)用的時候，而以中國為代表的國家正在進(jìn)行屬于第四代核電的高溫氣冷堆的工程應(yīng)用。高溫氣冷堆從根本上解決了堆芯融化的難題，但缺點是容量不大，現(xiàn)在的20萬kW的高溫氣冷堆機(jī)組已經(jīng)與100萬kW的壓水堆機(jī)組體積差不多。

由于核電系統(tǒng)的特殊性，對可靠性的要求特別高，因此一座核電站建造的周期長達(dá)10年?？傮w上看，第三代核電和高溫氣冷堆是今后核電的發(fā)展趨勢。在核電技術(shù)處于領(lǐng)先地位的美國業(yè)界有一個值得注意的思路，就是在主要國家都在核電應(yīng)用徘徊的時候，要加緊突破技術(shù)，到時核電加速發(fā)展時美國又能處在最領(lǐng)先的地位。

中國核電應(yīng)用引領(lǐng)全球

孫昌基指出，從國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、資源情況、能源結(jié)構(gòu)等各個方面分析，中國都還需要發(fā)展核電，關(guān)鍵的問題如何在確保安全的前提下發(fā)展。

近年來，中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的電力彈性系數(shù)都大于1，就是電能的發(fā)展速度要快于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。而中國經(jīng)濟(jì)還處在高能耗的發(fā)展階段，中國經(jīng)濟(jì)要繼續(xù)發(fā)展，能源的消耗仍然需要快速增長，從能源效率提高的角度考慮，電能的增長速度會快于能源的增長速度。就是電力彈性系數(shù)小于1了，GDP的繼續(xù)發(fā)展仍然需要電力進(jìn)行較快的發(fā)展。

目前，中國一年的耗能已經(jīng)達(dá)到40億t標(biāo)準(zhǔn)煤，在今天的大環(huán)境下，需要多種能源協(xié)調(diào)發(fā)展，而電能是其中的核心。中國的水電資源集中在西南地區(qū)，新開發(fā)的水電也多是高水頭的，發(fā)展的空間有限，何況水電的移民問題也很突出，今后水電再發(fā)展的規(guī)模也就1～2億kW的空間。中國的風(fēng)電這幾年發(fā)展的速度確實很快，但是風(fēng)電的發(fā)展也存在不小的問題，一個是越建越高，技術(shù)上有難度，特別還有并網(wǎng)的難題，風(fēng)電能不能成為主力發(fā)電品種還不好說。煤電是目前中國的主力，雖然資源有，但環(huán)境污染嚴(yán)重，中國已允諾碳排放要減下來。中國需要發(fā)展核電，核電這條路是非走不可，問題是如何確保安全地大規(guī)模發(fā)展核電。

中國的核電開發(fā)時間還不長，投入使用的規(guī)模也不大。2010年底中國的核電裝機(jī)容量僅1082萬kW，僅占總裝機(jī)容量的1.12%，核電發(fā)電量占全國發(fā)電量的比重不到2%，和全球核電在整個電源中的地位相比有很大的差距。中國的核電有巨大的發(fā)展空間，并已進(jìn)入快速發(fā)展的時候，目前中國在建的核電居全球第一。

由于進(jìn)入核電開發(fā)的時間晚，中國的核電技術(shù)沒能如火電技術(shù)一樣走在世界的前列，但在第三代核電和高溫氣冷堆等先進(jìn)的核電技術(shù)的工程應(yīng)用領(lǐng)域處于全球的最前列。目前全球的發(fā)電技術(shù)主要源自美國的通用電氣和西屋，核電技術(shù)的兩大流派也源于這兩大公司。20世紀(jì)70年代中國引進(jìn)發(fā)電技術(shù)談判時，就是在這兩家之間選擇，最后引進(jìn)了西屋的技術(shù)。21世紀(jì)初中國決定引進(jìn)核電技術(shù)時，最后引進(jìn)的也是西屋的壓水堆核電技術(shù)。

作為全球核電技術(shù)的先進(jìn)代表，高溫氣冷堆目前全球只有一臺1萬kW的在中國投入運行。位于北京昌平的1萬kW高溫氣冷堆由清華大學(xué)于20世紀(jì)90年代開始建造，2002年投運發(fā)電，目前運行良好。國外研究高溫氣冷堆技術(shù)比中國早得多，特別是德國處于全球領(lǐng)先地位，但由于各種原因沒有繼續(xù)進(jìn)行研究。高溫氣冷堆出來的壓力溫度相當(dāng)于亞臨界或超臨界的蒸汽壓力，中國對技術(shù)進(jìn)行了重大改進(jìn)，攻克了一系列的技術(shù)難關(guān)，并進(jìn)行了工程應(yīng)用。

全世界都在看中國的核電的進(jìn)一步發(fā)展情況。目前中國正處在全球核電應(yīng)用的最前列，不但是全球在建核電規(guī)模最大的國家，也是全球核電最先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行商業(yè)化運行的實驗田，全球第一臺第三代核電站AP1000和20萬kW高溫氣冷堆的建造都在中國進(jìn)行。

日前，科技部公布了《國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》，明確了核電領(lǐng)域國家科技重大專項——大型先進(jìn)壓水堆和高溫氣冷堆“十二五”期間的發(fā)展安排。同時，第四代核能、氫能作為先進(jìn)能源技術(shù)發(fā)展的重點之一將得到進(jìn)一步探索研發(fā)。

《國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》表明，中國要突破先進(jìn)壓水堆和高溫氣冷堆技術(shù)，完善標(biāo)準(zhǔn)體系，搭建技術(shù)平臺，提升核電產(chǎn)業(yè)國際競爭力。要依托裝機(jī)容量為1000MW的先進(jìn)非能動核電技術(shù)（AP1000）核電站建設(shè)項目，全面掌握AP1000核電關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備材料制造技術(shù)，自主完成內(nèi)陸廠址標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。完成中國的裝機(jī)容量為1400MW的先進(jìn)非能動核電技術(shù)（CAP1400）標(biāo)準(zhǔn)體系設(shè)計并建設(shè)示范電站。完成高溫氣冷堆關(guān)鍵技術(shù)研究，2013年前后示范電站建成并試運行。加強(qiáng)壓水堆及高溫氣冷堆安全技術(shù)支撐和核電站乏燃料后處理科研攻關(guān)，保障核電安全。探索第四代核能、氫能也是“十二五”期間先進(jìn)能源技術(shù)發(fā)展的重點之一。

目前，中國的AP1000依托項目四臺機(jī)組建設(shè)正穩(wěn)步推進(jìn)。比AP1000功率更高、具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的CAP1400核電站的概念設(shè)計在2010年底通過了國家評審。到2011年3月， CAP1400核電站示范工程初步設(shè)計已經(jīng)全面開展，廠址勘查、總平面布置優(yōu)化設(shè)計，以及可行性研究報告和環(huán)境影響、廠址安全“兩評”報告的編制與報評也已經(jīng)完成。CAP1400示范電站具有功率大、壽命長、安全性好、可利用率高、簡化型設(shè)計、模塊化施工等特點，是正在開發(fā)的目前世界上功率最大的非能動壓水堆核電站。高溫氣冷堆能大大提升發(fā)電效率，其良好的固有安全性能保證反應(yīng)堆在任何事故下不發(fā)生堆芯熔化和放射性大量釋放。排除了由于反應(yīng)堆剩余發(fā)熱導(dǎo)致堆芯熔化的可能性，在技術(shù)上不需要采取廠外應(yīng)急措施，達(dá)到第四代核能系統(tǒng)核安全目標(biāo)。目前世界上確定的六種四代核能系統(tǒng)中，我國正在研發(fā)和建設(shè)的有三種，包括鈉冷快堆、高溫氣冷堆以及釷基熔鹽堆。

2011年3月日本福島核泄漏事故后，國務(wù)院在3月16日召開常務(wù)會議，決定立即組織對全國的核設(shè)施進(jìn)行安全檢查，包括正在運行的核設(shè)施，以及在建核電站。同時抓緊編制核安全規(guī)劃，調(diào)整完善核電發(fā)展中長期規(guī)劃，核安全規(guī)劃批準(zhǔn)前，暫停審批核電項目包括開展前期工作的項目。

目前，已運行核電站的檢查工作已完成，正在撰寫調(diào)查報告，在建核電站的檢查工作已接近完成。然后要根據(jù)在歐洲、美國等的壓力測試的結(jié)果，結(jié)合新的規(guī)則和準(zhǔn)則，結(jié)合中國的實際情況，建立中國新的核電準(zhǔn)則和安全規(guī)則，再來制定中國核電今后的發(fā)展規(guī)劃。

以AP1000和高溫氣冷堆技術(shù)為代表，中國正在進(jìn)行以安全第一的全球核電應(yīng)用突破的努力工作，中國的企業(yè)正在進(jìn)行核電技術(shù)的引進(jìn)、消化和再創(chuàng)新的路上。相信不久，中國將成為全球核電應(yīng)用的大國和強(qiáng)國，并成為全球核電技術(shù)的主要出口國。