中国将建造海上大工程!投资六百亿造20艘海上核电站

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2018-05-06 16:15:50

前言:海洋核动力平台是海上移动式小型核电站,是小型核反应堆与船舶工程的有机结合,可为海洋石油开采和偏远岛屿提供安全、有效的能源供给,也可用于大功率船舶和海水淡化领域。海洋核动力平台是中国首创技术。平台技术可填补中国在民用核动力船舶领域的技术空白,形成具有自主知识产权的核心技术,对中国开发利用新能源和全球能源的发展具有重大意义和深远影响。2016年11月4日,中广核海上小型反应堆ACPR50S实验堆正式启动建设。

近日我国海洋核动力平台工程项目获得国家立项,据了解,海洋核动力平台就是一座海上核电站,或者可以看作一座建在船舶上的移动核电站,它可用核能发电供电、供应热能或淡水,可根据需要变换供应点,而且,核能具有一次装料运行时间长,运行成本低、无有害气体排放等优点,是海洋油气开采能源供应的最佳选择。

我国未来准备投资600亿元建造20座海上核电站。相对陆基核电站来说,海基核电站虽然有着移动方便,并且对环境要求低的特点,但是相对来说功率比较小,对于中国来说,这20座海上核电站能起到什么作用,事实上,如果真的简称了这种巨型海上核电站,对于中国海军的战斗力提升简直是一个倍增器,而这也是美国非常关注我国的海上浮动核电站的原因。早在上世纪90年代,美国就提出了“海上基地”的构想,这种海上基地长达3500,宽600米,不但能够起降数百架战斗机,甚至可以部署战略轰炸机。

“海上基地”还附带有港口以及各种配套设施,堪比一个小城市了。但最大的问题是,第一是结构强度问题,这种海上基地的强度要求非常高,要能抵挡台风海啸等各种自然灾害,随着技术的进步,这个问题已经得到了解决。但第二个问题就很难解决了,那就是能源问题,海上基地的航行速度可以不快,但也需要极其强大的动力,并且整个海上基地要支撑上万人和几百架飞机的作战,没有庞大的电力是不可能的。

据中船重工集团公司719所有关专家透露,经过测算,国家南部海域某大型补给基地需要保障约5000至8000人的生活能源需求,该基地并为我国在周边的油气开采平台和运输船舶、飞机提供能源保障,约需供电200兆瓦,永兴岛是我国的南部海域综合保障基地,未来常驻人口约人,需要电能、淡水等能源保障。这些都需要大量的电力需求,建设海上浮动核电站已经迫在眉睫。在海面上发电,无论是风能还是潮汐能的发电量都太小,而火力发电对于能源的消耗量有太大,在这种情况下,核电站就被提上了议事日程。

核电站体积小,发电功率大,更换能源间隔时间久,甚至一生中也不需要更换几次能源。在2017年,中国连续拿出两款小型船用核反应堆,在功率堪称世界第一的情况下,体积也非常小。无论是ACPR50S还是“玲龙一号”小型核反应堆,体积/功率比都非常高。“玲龙一号”重量仅为上百吨,热功率高达385MV,电功率160MV以上,全转化为推进功率可以转化出超过22万马力的功率,单堆马力就已经达到了“尼米兹”级两堆的85%,发电的情况下,“玲龙一号”的电功率也在160MW以上,将热功率也转化为电的情况下可以提供超过三十万千瓦的电力,只需要4~5台玲龙一号,就足以支撑一个50万吨的超大海上基地进行作业了。

一个海上基地的载机量可以达到300~400架,是一艘核动力航母的五到六倍,而海上基地更可以使用大型预警机,加油机,轰炸机,相对与航母来说更是威力大了不知道多少,除了速度上有缺憾以外,海上基地的战斗非常强大。中国要建造20艘海上核电站,至少可以支持4~5个海上基地使用,而只需要两座海上基地战斗力就能顶得上美国所有的航母编队了。

核电站历史:

第一代核电站

20世纪50年至60年代初,苏联、美国等建造了第一批单机容量在300MWe左右的核电站,如美国的希平港核电站和英第安角1号核电站,法国的舒兹(Chooz)核电站,德国的奥珀利海母(Obrigheim)核电站,日本的美浜1号核电站等。第一代核电厂属于原型堆核电厂,主要目的是为了通过试验示范形式来验证其核电在工程实施上的可行性。

第二代核电站

20世纪70年代,因石油涨价引发的能源危机促进了核电发展,世界上已经商业运行的400多台机组大部分在这段时期建成,称为第二代核电机组。第二代核电厂主要是实现商业化、标准化、系列化、批量化,以提高经济性。自20世纪60年代末至70年代世界上建造了大批单机容量在600-1400MWe的标准化和系列化核电站,以美国西屋公司为代表的Model 212(600MWe,两环路压水堆,堆芯有121合组件,采用12英尺燃料组件)、Model 312(1000MWe,3环路压水堆,堆芯有157盒组件,采用12英尺燃料组件,),Model 314 (1040MWe,3环路压水堆,堆芯有157盒组件,采用14英尺燃料组件),Model 412(1200MWe,4环路压水堆,堆芯有193盒组件,采用12英尺燃料组件,)、Model 414(1300MWe,4环路压水堆,堆芯有193盒组件,采用14英尺燃料组件)、System80(1050MWe,2环路压水堆)以及一大批沸水堆(BWR)均可划入第二代核电站范畴。法国的CPY,P4,P4′也属于Model 312,Model 414一类标准核电站。日本、韩国也建造了一批Model278亿千瓦。在三里岛核电站和切尔诺贝利核电站发生事故之后,各国对正在运行的核电站进行了不同程度的改进,在安全性和经济性都有了不同程度的提高。

从事核电的专家们对第二代核电站进行了反思,当时认为发生堆芯熔化和放射性物质大量往环境释放这类严重事故的可能性很小,不必把预防和缓解严重事故的设施作为设计上必须的要求,因此,第二代核电站应对严重事故的措施比较薄弱。

第三代核电站

对于第三代核电站类型有各种不同看法。

美国核电用户要求文件(URD)和欧洲核电用户要求文件(EUR)提出了第三代核电站的安全和设计技术要求,它包括了改革型的能动(安全系统)核电站和先进型的非能动(安全系统)核电站,并完成了全部工程论证和试验工作以及核电站的初步设计,它们将成为第三代核电站的主力堆型。

中国自主创新的第三代核电项目正在浙江三门和山东海阳进行建设,和正在运行发电的第二代核电机组相比,预防和缓解堆芯熔化成为设计上的必须要求,而这一点也正是作为第二代核电站的福岛核电站事故中暴露出来的弱点。据悉,中国第三代核电站将装备有蓄水池,这样的“大水箱”在紧急情况下能释放出大量的水,从而达到降温等应急需求。

通过总结经验教训,美国、欧洲和国际原子能机构都出台了新规定,把预防和缓解严重事故作为设计上的必须要求,满足以上要求的核电站称为第三代核电站。

世界上技术比较成熟、可以据以建造第三代核电机组的设计,主要有美国的AP1000(压水堆)和ABWR(沸水堆),以及欧洲的EPR(压水堆)等型号,它们发生严重事故的概率均比第二代核电机组小100倍以上。美国、法国等国家已公开宣布,今后不再建造第二代核电机组,只建设第三代核电机组。而中国有13台第二代核电机组正在运行发电,未来重点放在建设第三代核电机组上,并开发出具有中国自主知识产权的中国品牌的第三代先进核电机组。为此,国务院决定以浙江三门和山东海阳两个核电项目作为第三代核电自主化依托工程,建设4套第三代AP1000压水堆核电机组。国家中长期科技发展规划纲要已将“大型先进压水堆核电站”列为重大专项(CAP1400)。

第四代核能系统

第四代核能系统概念(有别于核电技术或先进反应堆),最先由美国能源部的核能、科学与技术办公室提出,始见于1999年6月美国核学会夏季年会,同年11月的该学会冬季年会上,发展第四代核能系统的设想得到进一步明确; 2000年1月,美国能源部发起并约请阿根廷、巴西、加拿大、法国、日本、韩国、南非和英国等9个国家的政府代表开会,讨论开发新一代核能技术的国际合作问题,取得了广泛共识,并发表了“九国联合声明”。随后,由美国、法国、日本、英国等核电发达国家组建了“第四代核能系统国际论坛(GIF)”,拟于2-3年内定出相关目标和计划;这项计划总的目标是在2030年左右,向市场推出能够解决核能经济性、安全性、废物处理和防止核扩散问题的第四代核能系统(Gen-IV)。

第四代核能系统将满足安全、经济、可持续发展、极少的废物生成、燃料增殖的风险低、防止核扩散等基本要求。

世界各国都在不同程度上开展第四代核电能系统的基础技术和学课的研发工作。

第四代核电能系统包括三种快中子反应堆系统和三种热中子反应堆系统: