重估中国核电的安全和发展

  • 来源:小康
  • 关键字:中国,核电,安全,发展
  • 发布时间:2011-04-13 13:03
  在自主研发和引进国外先进技术之间,争议不断的中国核电在“十一五”期间飞速发展着。突如其来的日本核危机,让中国不得不放慢了开发核电的脚步,重估核电安全将成为今后政府发展核能源的重心

  文|《小康》记者朱文强

  东京时间3月11日14点46分,一场里氏9.0级地震袭击日本。随着地震的发生,日本福岛第一核电站停止运行,核电站1号、2号、3号反应堆冷却系统失灵,随之而来的海啸导致所有应急柴油发电机出现故障,核泄漏危机降临。

  中国从未如此近距离感受到核泄漏的危险,而核电正是未来五年要重点发展的新能源。中国核动力研究设计院一位研究员说:“日本这次核危机势必对中国目前核电发展造成影响,但大的方向不会改变。”

  3月16日,国务院总理温家宝主持召开常务会议,决定全面审查在建核电站,暂停审批核电项目。

  之前公布的“十二五”规划中,中国的核电产业却是另一番景象:预计到2020年,中国核电装机容量将从既定目标4000万千瓦提高到7000万至8000万千瓦。目前,中国有6座核电站的13台机组正在运行,加上12座在建核电站和24座筹建核电站,如按期建成运行,届时,中国将有超过140台核电机组运行。

  蓄势待发的中国核电产业开始重新审视自己的发展之路。

  中国核电为何选用“西方制造”

  福岛核危机后第三天,中国广东核电集团召开紧急会议,部署对在建和在运核电站进行安全评估。评估的重点是在运核电站的专设安全设施、应急电源、重要厂用水源等应急设施的有效性。

  3月14日,中广核董事长贺禹在大亚湾核电基地组织运营公司、工程公司主要领导和技术专家召开福岛核电站事故初步分析及同类事故应对策略研讨会。随后,中广核成立了6个检查组,对集团所属在建、在运核电站全面展开核电安全大检查。

  在此期间,日本福岛核危机不断升级。3月18日,日本原子力安全安保院将福岛核泄漏事故等级从4级提升至5级。这一危机成为继1986年前苏联切尔诺贝利核电站核泄漏后最严重的一次核危机。

  日本核危机重燃了中国核电技术的派别之争。

  纵观之前的中国核电之路,用30年时间走过了“三轮引进”之路。1980年代,第一轮发展确立了以“引进+国产化”为主的路线;1990年代,经历了以纯粹购买电容为目的第二轮引进;2002年末至2003年初确定的新一轮核电发展路线,是比前两轮引进更彻底的全盘引进。

  2000年后,政府高层提出全盘引进的方针,其理由就是当时我国已掌握的二代改进型核电技术落后、不安全,在严重事故预防、缓解措施等方面与国际上新的核安全标准还存在差距。需要通过国际招标,全套引进国外更为先进第三代核电技术。

  在世界普遍使用的第二代核技术中,压水堆(QWR)和沸水堆(BWR)是主要堆型,而福岛第一核电站的6个机组全部采用沸水堆。这类沸水堆没有蒸发器,只有一个蒸汽回路,一旦发生问题,就会出现严重后果。中国目前除秦山核电站一期仍采用第一代核技术外,其余5座正在运行的核电站均采用了第二代压水堆技术。中国核动力研究设计院党委工作部副部长陶伟表示,第二代压水堆技术均有反应堆冷却系统和蒸汽动力转换系统两个回路。“不会出现日本福岛那样的情况。”

  安全性的考虑伴随着世界核电的发展历程,自切尔诺贝利核电站核泄漏事故后,世界各国开始研讨核电技术的升级换代。

  更高的安全要求,必然伴随着技术的改进,中国核电自主化依托项目第三代技术招标工作于2004年9月2日发出招标书。在近半年的招标谈判过程中,美国西屋和法国法玛通在中国第三代核电招标的争夺空前激烈。

  美国西屋的AP1000主打“非能动安全”设计理念,该设计拥有72小时断电反应时差,即在断电的情况下,也可以自动启动冷却功能。法国法玛通EPR仍然延续了第二代技术中的能动安全思路,通过增加冗余和增加裕度来建立安全防护。

  最终,专家组采用了被国际普遍认可的“非能动安全”的美国西屋AP1000。

  2006年12月16日,国家发改委主任马凯和美国能源部长鲍德曼代表中美两国政府签署了《中华人民共和国和美利坚合众国政府关于在中国合作建设先进压水堆核电项目及相关技术转让的谅解备忘录》,国家核电技术招标机构宣布选择美国西屋公司(WestinghouseElectricCo.)和肖工程公司(ShawGroupInc.)联合体作为优先中标方。

  在建的浙江三门核电站成为国际上首座采用美国西屋AP1000技术建设的核电站。这种技术采用了爆破阀,在没有任何外界电源的情况下可自动爆炸,放出二回路蒸汽到顶上水箱减压,顶上水箱下泄水冷却,这在设计上保证即使堆芯都熔化,压力容器也不会烧穿,将放射性物质控制在容器内。三门核电站一期工程总投资400多亿元人民币,共有2台机组,2号机组计划2014年建成发电。

  “这应该是国家大的政策方向,目前国内还没有一个统一的标准,而AP1000已经获得国际认可。”中国核动力研究院一位研究员说,“新的技术也仅仅是针对特定情况的安全,其实代际并不明显。他的设计也主要是考虑了经济性和安全性。”

  根据《核电中长期发展规划(2005~2020年)》,中国确定了“积极推进核电建设”的电力发展基本方针,统一核电发展技术路线,注重核电的安全性和经济性,坚持以我为主,中外合作,以市场换技术,引进国外先进技术,国内统一组织消化吸收,并再创新,实现先进压水堆核电站工程设计、设备制造、工程建设和运营管理的自主化。

  此前的2月份,山东海阳核电项目3、4号机组核岛工程、彭泽核电项目一期工程核岛的承包施工协议签订,国家核电技术公司官网宣布这“标志着我国AP1000三代核电技术引进、消化、吸收工作取得了阶段性成果。”

  核电专家张禄庆则表示,实际上中国在第四代核电技术的发展上已经走在世界前列。

  2002年,国际权威期刊《核工程和设计》(NuclearEngineeringandDesign)发表了介绍中国清华大学10兆瓦模块式高温气冷堆(theHTR-10)的专刊。该刊主编、模块式高温气冷堆概念原创者之一的G.Lohnert在编者按中说:“事实上,theHTR-10是世界上第一个有理由被称为‘固有安全’的反应堆。因此,这是第一个第四代反应堆--它不仅存在于纸面上,而且存在于现实中。当然,它只是一个小反应堆。但重要的是要注意到,实际上它的所有部件,与正处于设计阶段并将生产250兆瓦以上电力的原型堆,具有同样的尺寸并遵循同样的设计原则。”

  2004年9月30日,在国际原子能机构的安排下,世界第一座模块式高温气冷核反应堆在北京首次对外进行了核安全实验演示,来自30多个国家的60余位国际原子能专家在现场观看了“不插入控制棒下反应堆丧失冷却”的核安全实验演示。

  引进与自主研发之争,二代与三代技术之争目前仍未停息。福岛核危机之后的核电技术安全性愈显重要,在未来的核电发展中,第四代核电技术会否由中国制造主导,现在仍是未知数。

  核废料隐忧

  核电除去自身技术的安全隐忧外,核废料的处理是一个相生相伴的难题。

  公开数据显示,每百万千瓦核电站每年可产生约550立方米低放固体废物。以未来我国7000万千瓦核电装机计算,每年可产生约3.85万立方米低放固体废物。中国核废料存储空间上的压力会在2030年前后出现,那时,仅核电站产生的高放射核废料(乏燃料),每年就将高达3200吨。

  所谓核废料,是指核电站在运行中产生的含有放射性的物质。从技术层面来看,核废料主要分为高放射性、中放射性、低放射性三类。

  国际上对高放射核废料有两种处理方式,一种是直接把乏燃料当核废料,经过处理装在罐子里直接深埋地下,一种是将装有核废料的金属罐投入选定海域4000米以下的海底。目前,中国对中、低放射性核废料的处理,按国家标准和国际原子能机构的要求处理,不论是固体核废料还是液体核废料,都要进行固化处理,然后装在200升的不锈钢桶里,放在浅地层的处置库里。对高放射废物采取的是后处理方式,即先把乏燃料送到处置场进行玻璃固化,之后再放到至少500米深的地层内深埋。

  但中国仅有两座中、低放射核废料处置库在运行,还没有高放射处置库。已建成的两座中低放射核废料处置库,甘肃玉门西北处置场位于原核工业404厂区内。2000年建成的广东北龙处置场位于大鹏半岛排牙山东侧,距大亚湾核电站5公里,距岭澳核电站4公里。占地近21公顷,设计总处置容量为8万立方米,工程造价约8000万元。主要接收和处置广东省核电站产生的低中水平的放射性固体废物。

  中国广东核电集团一位研究员说:“目前中国核废料都是采取区域处理的办法,规划中将建成西北、西南、华北、华南、华东五个处理库,高放的处理库应该规划在甘肃。”

  2005年,国防科工委专门召开处置高放射物质研讨会,着手进行中长期核废料处置规划,并组成了一个专家委员会,最后确定中国将建设一座永久性高放射物质处置库,设计寿命10000年,容量要能储存100至200年间全中国产生的核废料,在满了之后就永久封掉。

  2010年11月,中国核工业集团与法国法玛通公司签署协议,在中国西北建设一座年处理规模达到800吨的乏燃料后处理基地,该项目基本选定在甘肃省嘉峪关以北。

  与各地争上核电项目的冲动相比,地方政府对于在当地建设处置场有着不小的抵触情绪。华东处置场的选址就是由于这一原因而一直没有能够定下来。据测算,建造一个中、低放处置场,大约需要2亿元的资金。

  但一位从事能源行业的业内人士说:“核废料的半衰期从几万年到10万年不等,一座高放处置库必须确保至少10万年内安全,这不仅仅是技术问题,更需要大量资金。”美国的尤卡山核废料处置库工程预算达962亿美元。

  另一个潜在问题是,中国核电站大多位于东南沿海,核电站与核废料处置库之间相隔数千公里,运输耗时较长。这种核电站与核废料处置库分置的布局特点,使得核废料处理过程中隐藏了更大的风险。

  核电大跃进

  在此前三十多年的经济高速发展中,能源短缺始终像幽灵一样徘徊左右。

  我国一次能源以煤炭为主,煤电发电量占总发电量的80%以上。如果保持现在的煤电比例,2020年电煤需求将突破20亿吨。

  核电作为新能源的一种发展方向,逐渐受到了重视。1983年初,国务院安排召开了北京回龙观会议,确定我国核电走压水堆技术路线。2007年,《核电中长期发展规划(2005~2020年)》发布,确定了到2020年核电运行装机容量争取达到4000万千瓦;核电年发电量达到2600~2800亿千瓦时的目标。

  2007年后,中国核电开始大发展,29台机组相继上马,各地争相为核电项目大开绿灯。

  但引进与自主研发两条发展路径仍然争论不休。在实际操作中,两种路径其实仍在并行。隐含的利益之争更达到白热化。2007年3月,国家核电技术公司(筹)与美国西屋在北京签署第三代核电自主化依托项目核岛采购及技术转让框架合同,美国第三代核技术AP1000正式登陆中国。同年5月,负责引进第三代技术的国家核电技术公司正式成立。这在一定意义上加剧了中国核电技术的竞争态势。

  中核集团的CNP1000因没有拿到国家核安全局的批文,根本没有进入此次招标行列。实际上,当时这两家公司的第三代核电技术并未在世界上有成功应用的经验,却拿走了中国核电数百亿美元的份额。

  “那个时候,我们基本没什么事可做,这几年才慢慢好起来了。”中国核动力研究设计院一位研究员说。从那时开始,中国自己拥有核电技术知识产权的中国核动力研究设计院被日益边缘化,中国自主研发的第三代核反应堆技术逐渐沦为看客。

  这场旨在通过引进国外先进技术来统一国内技术路线的招标结束后,中国广东核电集团就被批准购买了法国法玛通的EPR,原定采用美国西屋AP1000的广东阳江核电站也被中国电力投资集团公司控股的山东海阳核电站取代。广东阳江核电站转而使用中广核自主研发的第三代CRP1000压水堆。

  这次变动的原因并未对外公布,但却使中国核电技术呈现全面开花的局面。

  2009年,中核集团总经理康日新因干涉核电招标被调查,一年后因受贿罪被判无期徒刑,此事成为中国核电历史上最大黑幕。

  但中国发展核电的脚步却并未因此受阻,按照15年内新开工建设和投产的核电建设规模估算,核电项目建设资金需求总量约为4500亿元人民币,其中,15年内项目资本金需求量为900亿元,平均每年要投入企业自有资金54多亿元。

  “随着我国在建和拟建的核电项目规模不断扩大,人才、燃料、装备制造、安全监管等制约因素开始凸显。如果不顾实际条件,过多过快上马核电项目,无疑会牺牲技术先进性和长期安全性。”国家核电技术公司董事长王炳华称一定要处理好核电高效发展与高速发展的关系。

  但地方政府更多的看重了核电项目长期的回报,近几年,内陆省份湖南、湖北、安徽、四川、江西等相继提出上马核电项目。两会期间,云南省委常委、常务副省长罗正富说:“现在,中核集团、中广核集团已经与云南省有一定的协议,云南省欢迎他们到云南发展核电。中核、中广核已经对核电站的基地选址方面做了一些工作,比如到红河、楚雄、昭通这些地方,他们都已经做了一些了解。实质性的工作还没有开展,但是意向性的工作已经展开。”

  国家原子能机构秘书局秘书长王敏正也表示,会全力支持云南省建设核电站。“3月20日之前,我国的十二五核工业规划将会正式公布。”时间已过,此规划并未如期发布。在日本核危机后,中央高层开始重审核电项目,预计一年之内核安全规划将会有新的调整和布局。
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