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核電小型堆具前瞻性
2020/02/17 22:53:22瀏覽279|回應0|推薦14

 

 核電小型堆具前瞻性 

一、小型堆的特性及優缺點 

             小型堆的環境影響範圍遠小於大型堆,從而提供了選址和安全上的便利。小型模塊化堆(SMR),顧名思義,有兩大特點,一個是小型,另一個是模塊化。現在主流的反應堆是在1000MWe的大型壓水堆,或者沸水堆,小型堆是指功率大約處於10MW到300MW之間的裂變堆。選擇這個範圍主要基於兩點:1. 10MWe是工業可能感興趣的最小發電量;2.300MW則是對電網來講比較適宜接入的大功率。

    與傳統大型核電站比較,小型核電站有下列優點:

(一) 模塊化

    模塊化是把一個大型的電站分散成若干個小型的模塊,每個模塊都包括一個反應堆堆芯,有些設備也可公用,這樣的優勢在於供應可觀發電量的同時,大大提升了堆芯的安全性。另外,分散成若干模塊也更有利於功率調節,在電網功率需求產生變化時,小型堆比大型堆能夠更容易的調節功率。小型核電站的反應堆模塊應以成品模塊形式在大型機器製造廠量產。這將縮短核電站建設的工期,降低其難度。

(二)更具彈性

     小型核電站應具有高機動性,因此能成為風能和太陽能等可再生能源的良好補充。能與綠能互補在夜間和無風時獲取電力,由此出現一個潛在的巨大市場——供機動靈活的小型核電站專用。在無法建設大型核電站的地方,小型核電站也能發揮。

(三)經濟性

     從單位的造價上來說,小型堆不如大型堆經濟,但現實上,這個結論未必是如這樣直觀考慮那麼簡單。通用電氣-日立核能公司首席諮詢工程師埃里克?洛溫表示,該公司正在研發一種小型模塊化沸水堆,即BWRX-300,這種反應堆的經濟性可與天然氣電廠媲美:造價為每千瓦2250美元,運維成本約為每兆瓦時16美元。一般而言小型模塊化核電站的建設成本較低,日後可通過建立新模塊來逐步擴大功率,這極大地簡化了能源項目的融資難度。當然,小型核電站的發電成本較高。另外小型核電站的乏核燃料管理也是問題。

(四)安全性

     由於功率和功率密度的下降,反應堆的安全性自然就有了相應的提高。首先看事故狀況下需要疏散範圍的半徑:R = 0.01 sqr(P) 此處,半徑R的單位是英里,功率P的單位是kW。顯而易見,小型堆的影響範圍要大大小於大型堆,從而提供了選址和安全上的便利。其次,更小的堆設計使得將反應堆建成半地下或者全地下成為可能,不但簡化了防擴散屏障的結構,也提高了反應堆抵抗地震海嘯導彈以及飛機墜落等事故的能力。小型核電站的設計使反應堆的物理特性允許其以自然的方式處理潛在故障情況。因此,NuScale公司的反應堆可以在無需操作員任何動作的情況下冷卻到安全狀態:只需要依靠反應器周圍的沸水,在收尾階段則依靠大氣的對流。

二、運用範圍 

             可以預測模塊化施工技術在未來核電站建造過程中將逐步得到大量的應用,下面列舉幾個場景。

(一)海上浮動核電站

    正當台灣傻傻在搞非核家園時,中國大陸及俄羅斯相繼研發成功海上浮動核反應器,它的功能是可提供離島長期使用的電源,對於中國廣大的南海控制提供了能源的保障,同時又可製造核動力航母,是一項很重要的突破。為促進海洋核動力裝備產業化,中國核電、上海電氣等5家企業擬共同出資10億元,在上海成立中核海洋核動力發展有限公司,可為南海島礁打造『充電寶』」,中國東部山東省煙台市的一座浮動核電站已經開始建設

(二)城市採暖供熱

    對於寒冷地區如中國北部供熱對能源的需求量名列世界前列,年耗煤數十億噸,佔總能源消耗的10%以上。小型反應堆應急計劃區相應縮小,適合於佈置在城市邊緣地區,為向城市供熱創造了有利條件。小型堆供熱不會產生空氣污染。

(三)海水淡化

我國人均淡水資源佔有量僅為世界人均佔有量的25%,是最貧水的國家之一,北方沿海地區極度缺水。嚴重的淡水資源缺乏,已成為經濟可持續發展不可忽視的瓶頸。 IAEA多年研究結果表明,核能海水淡化的成品水成本與化石燃料方案的成本在相同範圍內,當淡化設備的規模加大時,核能優勢比較明顯。小型模塊化反應堆採用模塊化設計和建造,對廠址的適應性更好(相對大型反應堆),且可根據海水淡化規模選擇合適反應堆功率,更容易實現淡水產量與反應堆規模的匹配。 

    三、海南昌江小堆示範工程(玲瓏一號)

            玲瓏一號工程規劃建設一台ACP100核電機組,容量125MWt。地點位於海南昌江核電廠西北側,模塊式小型反應堆作為一種安全、經濟的核電新堆型,是國際原子能機構(IAEA)鼓勵發展和利用的一個核能開發新方向,模塊式小型堆具有高度的安全性、良好的經濟性、功率規模的靈活性和特殊廠址的適應性,能夠滿足中小型電網的供電、城市供熱、工業供熱和海水淡化等各種領域需求,是大型核電機組無法取代的。中國沿海及經濟發達地區一次資源缺乏但對能源需求很大,特別是淡水資源影響了經濟與社會的發展。

     中核集團於2010年正式啟動玲龍一號專項科研工作,2016年4月成為了全球首個通過國際原子能機構(IAEA)通用安全審查的小型堆,是全世界小堆發展的一個重要里程碑。落地海南省昌江黎族自治縣的玲龍一號示範工程,不但能滿足海南經濟社會高速發展的能源需求,還可以驗證小型核電站設計、製造、建造和運行技術,積累寶貴經驗,在未來能源市場上作為其它能源以及大型核電站的有力補充,逐步開闢小型反應堆的商用市場,對我國經濟可持續發展具有重要意義。 

四、小型堆未來前景巨大 

            據國際原子能機構統計,截至2017年,全世界範圍內正在研發56種致力於核能多用途綜合利用的小型堆技術。目前世界能源增長需求放緩、全球大型核電站建設減弱,各國對核能的多元化利用提出了更多路徑。核能係統除了主要應用於發電領域,還在製氫、海水淡化、區域供熱等領域存在一定的市場空間和利用價值。小型模塊化反應堆在分佈式電網和智能微網中發揮重要作用,同時未來核能海水淡化的發展前景可觀。而在核能製氫氣領域,該專家認為,未來氫能經濟有望取代化石能源經濟,將被更多地應用到分佈式能源及運輸行業中,小型堆想要獲得長足穩定發展,就要切實滿足市場需求,具有創新理念。

 

 

( 時事評論財經 )
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