新能源介绍

【专家解说】：按广泛被接受的观点，已有的核能系统分为三代: (1)上个世纪50年代末至60年代初建造的第一批原型核电站; (2)60年代至70年代大批建造的单机容量在600~1400 MW的标准型核电站，它们是目前世界上正在运行的439座核电站(2002年6月统计数)的主体; (3)80年代开始发展、在90年代末开始投入市场的先进轻水堆(ALWR)核电站。 Gen-IV的概念最先是在1999年6月召开的美国核学会年会上提出的。在当年11月该学会冬季年会上，进一步明确了发展Gen-IV的设想。美国、法国、日本、英国等核电发达国家在2000年组建了Gen-IV国际论坛，拟用2~3年的时间完成制定Gen-IV研发目标计划。这项计划总的目标是在2030年左右，向市场上提供能够很好解决核能经济性、安全性、废物处理和防止核扩散问题的Gen-IV。 2 Gen-IV的研发目标 目前Gen-IV先进核能系统的概念还比较模糊，国际上也没有一个确切的定义。但是，这里已经明确的是"先进核能系统"，而非"先进反应堆"。其应满足安全、经济、可持续发展、极少的废物生成、燃料增殖的风险低等基本标准。 2.1 可持续能力目标 按照比较权威的定义，可持续能力的本质是如何维系地球生存支持系统去满足人类基本需求的能力。对一个特定系统而言，是其在规定目标和预设阶段内可以成功地将其发展度、协调度、持续度稳定地约束在可持续发展阈值内的概率，也就是其成功地延伸至可持续发展目标的能力。Gen-IV的可持续能力目标包括燃料的有效利用、废物管理和在物理上对核扩散的限制。即: 可持续能力目标1:Gen-IV将为全世界提供满足洁净空气要求、长期可靠、燃料有效利用的可持续能源。 可持续能力目标2:Gen-IV产生的核废料量极少;采用的核废料管理方式将既能妥善地对核废料进行安全处置，又能显著减少工作人员的剂量，从而改进对公众健康和环境的保护。 可持续能力目标3:Gen-IV要把商业性核燃料循环导致的核扩散可能性限定在最低限度，使得难以将其转为军事用途，并为防止恐怖活动在物理上提供更有效的措施。 2.2 安全可靠性目标 在核能系统的研发和运行中，安全可靠是优先考虑的基本因素。在正常运行或假想的瞬态工况下，核能系统都必须保持其安全裕量，防止事故发生，并有有效的事故缓解措施。同时，要求有很高的运行可靠性。 多年来，改进核能系统的安全可靠性，降低厂外放射性释放的频率和程度，降低严重事故发生的概率，一直是明确的趋势。Gen-IV要通过进一步的改进达到更高的安全可靠性，更好地保护员工、公众的健康和环境。在这方面，Gen-IV也有三个目标: 安全可靠性目标1:Gen-IV在安全、可靠运行方面将明显优于其它核能系统。 这个目标是通过减少能诱发事故或使一般事故演变成严重事故的事件、设备问题和人因问题的数量来提高运行的安全性。这个目标也通过强化可靠性来提高核能系统的经济性。要达到这些运行目标、支持强化公众信心的安全示范，需要提出相应的要求和进行精心的设计。 为了将安全可靠性提高到最高水平，第四代核能系统必须继续采用工业界与监管机构为增强公众信心而建立的有关法规，并采用未来的先进技术。 安全可靠性目标2:Gen-IV堆芯损坏的可能性极低;即使损坏，程度也很轻。 这一目标对业主/运行者是至关重要的。多年来，人们一直在致力于降低堆芯损坏的概率。采用的措施包括PRA分析方法、制定用户要求文件、在安全系统中引进非能动概念等。 安全可靠性目标3:在事故条件下无厂外释放，不需要厂外应急。 公众、特别是居住在核设施附近的居民认为需要厂外应急是核能不安全、不可靠的一个证明。因此，Gen-IV在设计上的一个努力方向就是通过设计和采用先进技术取消厂外应急。这是核能安全的一个革命性改进，它表明:无论核电站发生什么事故，都不会造成对厂外公众的损害。 2.3 经济性目标 Gen-IV将采取重大步骤以降低新建核电厂的投资费用和财务风险，否则其在可持续能力、安全可靠性方面的优点会被较高的资本费用和发电成本以及相应的高风险所淹没。长期以来，核电站主要是带基本负荷运行。这种情况正在发生变化，全球能源市场正在由管制向解除管制过渡，会有更多的独立发电公司和商业电厂业主(运行者)进入解除了管制的电力市场。这意味着正在研发中的核电站要考虑更多的潜在的电厂业主，未来的核能系统要适应不同的要求，包括负荷跟踪和功率较小的机组。我国已建和在建的多数核电站的经济竞争性不理想。随着我国能源事业的发展和电力体制改革的不断深化，提高核电经济性的要求也将更为迫切。目前，新建核电厂的单位造价($1500~2000/kW，是化石燃料电厂单位造价的2~4倍)和较长的建造时间、审批时间、退役时间，与其它电力生产方式是不能相比的。要能够和其它电力生产方式相竞争，核电站的建设应当满足: ·初投资(隔夜价)每千瓦小于1000美元; ·总的电力生产成本应低于3美分/kWh; ·建设期小于3年。 经济目标1:Gen-IV在全寿期内的经济性明显优于其它能源系统。 要确保核能系统成为世界能源供应体系中一个不可缺少的部分，需要全寿期内的成本优势。全寿期成本包括四个主要部分:建设投资、运行和维修成本、燃料循环成本、退役和净化成本。还有一些其它的重要因素影响全寿期成本，如融资条件、整个项目持续时间、建设进度、容量因子和电站寿命。目前，投资成本高和建设期太长是新建核电厂在财务上的主要障碍，而运行和维修成本在现有电站中近年来已大大改进。对Gen-IV，全寿期成本的所有因素都要优于其它的能源(包括现有的核系统)，以确保其竞争力。 经济目标2:Gen-IV的财务风险水平与其它能源项目的财务风险水平相当。 在一个竞争的资本市场上，要筹集到建设所需的资金，Gen-IV就必须将财务风险降低到或保持在为新建项目融资进行竞争的水平。