第四代核電國際賽跑即將開拔起航
http://www.debgrams.com 2013-07-12 10:51 來源：英大網
如果石島灣的商業示范工程取得成功，中國將成為世界上第一個擁有高溫氣冷堆商 業核電站的國家。這種首發優勢將重新定義中國在世界核電產業中的地位，有可能使中國從一個技術引進國變成一個核電技術輸出大國中國核電正在步入黃金時代。
自 2005年起，國家重啟核電建設，“十五計劃”提出的“適度發展核電”，在“十一五規劃”中修改為“積 極發展核電”，今年10月公布的“中共中央關于"十二五規劃"的建議”中，提出“在確保安全的基礎上 高效發展核電”。
根據待批的《新興能源產業發展規劃》，到2020年，規劃核電裝機容量為 8600萬千瓦 。盡管目前我國核發電量占比僅為2%，但25臺、2773萬千瓦的在建規模卻占全世界在建核電機組的40%。
目前，從美國引進的第三代核電技術AP1000風行中國，如果大規模商用成功，將會取代已成熟運營的二代加技術成為未來中國核電的主導技術。
在全國核電建設高潮的喧囂之外，清華大學核能與新能源技術研 究院（簡稱“清華核研院”）則在默默推進著中國第四代核電技術高溫氣冷堆的商業示范工程。
相對于 二、三代技術，外界對于第四代核電技術知之甚少，更不了解，中國的高溫氣冷堆技術已經走在了世界前列。
“如果石島灣的商業示范工程取得成功，中國將是世界上第一個擁有高溫氣冷堆商業電站的國家，這將重新定義中國在世界核電產業中的地位。這種技術和商業上的首發優勢將有可能使中國從一個核電技 術引進國變成一個技術輸出大國。”清華核研院院長張作義告訴《望東方周刊》。
目前，該項目只等一 紙建造許可證。經過30年的跋涉，伴隨著863計劃誕生的中國高溫氣冷堆項目走到了一個關鍵節點。
代際之辯
為什么有了四代還要搞三代，有了三代還要繼續搞二代？
張作義認為，以代來劃分核電技術發展 不太科學。在核電領域，代際之間并不是普遍意義上的互相替代的關系。“比如，目前占據主導地位的是 二代加技術，但是三代也要建。同時，發展三代，也不是說二代加技術就要被淘汰，因為它仍然滿足目前的技術和安全標準。”
北京大學政府管理學院教授路風也對本刊記者表示：“世界主流核電技術不是沿 著一條直線發展的，一、二、三、四代這種劃分給人造成了錯覺。”
1999年，美國政府提出了“第四代 核能系統”的概念，其中對核電站的最根本要求就是要達到“固有安全”。2001年7月，美國能源部宣布 成立由美國領導的的“第四代核能系統國際論壇”，推出了包括高溫氣冷堆、鈉冷快堆在內的6種第四代 堆型的概念。
高溫氣冷堆是用氦氣作冷卻劑，出口溫度高的核反應堆，除了用于發電外，還可以制氫。
2 009年9月，美國能源部發表聲明說：“下一代核電站（Next Generation Nuclear Plant，NGNP）項目將 采用新型的高溫氣冷堆技術，一個設施支持多種工業應用，比如發電的同時進行石油精煉。NGNP項目將使核能利用延伸到更寬廣的工業和交通領域，降低燃料消耗和污染，并在現有的商業化輕水堆技術基礎上提 高固有安全性。”
“目前看到的壓水堆機組是龐然大物，實際上，反應堆的體積僅占約千分之一，由于反應堆過小，產生的單位熱量極大，容易發生堆芯熔化，因此需要大量的水來冷卻以確保其安全。但如果 將反應堆做得足夠大，易于散熱，就無需用水冷卻就可防止堆芯熔化。高溫氣冷堆就是這種原理。”張作 義解釋說。
2009年11月，美國橡樹嶺國家實驗室對清華大學設計出的這種高溫氣冷堆做出調研報告，認 為：這個反應堆最大的好處就是安全，從物理上可以完全排除三哩島和切爾諾貝利那樣的核事故，同時，由于高溫，發電效率也會比輕水堆高得多，幾乎可與火電媲美。
中國領跑
早在上個世紀40年代，美國就 已經對這種高溫氣冷堆提出了概念，二戰后，美國橡樹嶺國家實驗室承擔了分析和實驗工作。1960年代初，美國國內停止了這一研究，將項目轉移到德國繼續進行。1967年～1990年，德國曾建造運行過使用高溫 氣冷堆技術的一個實驗堆和一座示范電站。1990年代，由于德國國內綠色和平主義思想盛行，政府最終決定淘汰核能，高溫氣冷堆的項目也隨之停止。
上世紀70年代中期起，清華核研院承擔了中國研制高溫氣 冷堆的任務。曾任清華大學校長、清華核研院院長的王大中曾積極倡導這個項目。王大中、張作義等一批中國核能研究領域的頂尖人才都曾留學德國，對德國的高溫氣冷堆技術非常熟悉。
在“863”計劃的支持 下，1986年，清華大學正式開始了對高溫氣冷堆的研發。1995年，清華大學的10MW高溫氣冷實驗堆HTR-10 開工建造，2003年1月實現滿功率并網發電。
2006年1月，“大型先進壓水堆和高溫氣冷堆核電站示范工 程”被列為十六個國家科技重大專項之一，工程建址山東石島灣，目標是于2013年投運。電站由兩個功率為10萬千瓦的反應堆模塊組成，并連接到一臺汽輪發電機組。美國橡樹嶺國家實驗室的研究人員福斯伯格 和摩西認為：“模塊式”是清華的一個創新，這樣既可以保證安全優勢，又可以獲得批量生產核系統的經濟性。
“相比目前的壓水堆，我們的高溫氣冷堆少了冷卻這一環節，所以系統大大簡化，這對于不擅長制造精密系統的中國工業來說是個極大的優勢，這種技術和設備全部可以實現國產化，不需要引進。另一 方面，反應堆的材料主要是鋼鐵和石墨，成本低廉，同時其發熱功率大，效益高。再者，高溫氣冷堆的設備與火電站設備具有兼容性，而中國擁有強大的火電站設備制造能力。”張作義說。
美國橡樹嶺國家實 驗室指出：“如果中國成功建造了一個既提高了安全性又經濟的模塊式反應堆，在向其他國家銷售商用核 反應堆方面，中國將成為世界領先者。如果這一戰略成功的話，它將領先至少10年或者更長的時間。”
為什么中國作為一個后來者，今天已經成為一個領跑者？在張作義看來，這是一場“龜兔賽跑”。
“由 于美德的研究中斷，我們撿了時間上的便宜。而且作為國家科技重大專項，高溫氣冷堆在中國是優先發展的項目，政策的支持使我們的研究一直保持了下來。就像兔子睡著了，于是烏龜趕上去了。”張作義 說。
不過，核電技術的研發周期非常長，而兔子也總有醒的時候。2009年9月，美國能源部已將高溫氣冷 堆列為美國下一代核電站的技術類型，并開始投入巨大的人力和物力。據張作義介紹，美國現在每年花 1.8億美元投入研發，并組織了一個數千人的高溫氣冷堆實驗室。
相比之下，中國的研究隊伍僅有一千人 ，盡管這已經是個龐大的數字，跟美國相比還遠遠落后。“美國擁有深厚的技術基礎，而我們的技術底子 薄，科研經費也比他們少，我們這些年來總共的花費也就相當于他們一年的經費，可以說我們這批人是勒著褲腰帶干活的。”張作義說。
最令張作義感到威脅的是，美國的NGNP項目已進入招標階段，通用原子 公司和西屋電氣公司正在競爭。
“美國的NGNP一旦投入就是商業電站，而不會經由實驗堆再到商用堆，現在的問題是，誰先建成商業電站，誰就能先發制人。”張作義對《望東方周刊》表示。
站在門檻邊
在 實現高溫氣冷堆的商業化方面，比張作義更為著急的可能是其合作伙伴中核建設集團公司（以下簡稱“中 核建”）和華能集團。
石島灣的高溫氣冷堆商業示范工程共催生了兩個公司：一是中核能源科技有限公 司（以下簡稱“中核能源”）。中核能源是核電站核島的供應商及總承包商，2003年成立初期由清華大學控股、中核建參股，2006年中廣核入股。
中核能源被張作義稱為“未來的西屋”(西屋電氣公司是世界著 名的電工設備制造企業，1957年建成了美國第一座商用核電站，也是中國國家核電技術公司主要合作伙伴 )。“電站里最重要的設備和投資都在這兒，公司的老總是我們從美國華爾街挖過來的，打算將來打入國際市場，打造一個世界級的產業模式。”
第二個則是為石島灣核電站成立的業主公司，即由華能集團、 中核建和清華大學分別以47.5%、32.5%、20%的投資比例共同建設運營的華能山東石島灣核電有限公司。
石島灣項目原本預計在2008年至2009年之間頒發建造許可證。在2010年“兩會”期間，中核建總經理穆占 英還興奮地表示，3月底4月初石島灣項目將正式開工建設。然而,據本刊記者了解，直至今日，石島灣項目仍未拿到建造許可證。
“國家對于核電項目的批準是非常審慎的，尤其是高溫氣冷堆作為一種新技術，需要充分驗證其安全性。”一位核電業內專家對本刊記者表示。
另一方面則是出于對核電整體布局的 考慮。目前,三大核電公司(中核集團、中廣核集團、國家核電技術公司)與包括華能集團、中電投集團在內的五大發電集團角逐核電這塊上萬億的大蛋糕。此前，由于核電技術路線在“二代加”和“三代”之間 爭執不下，愈演愈烈的核電“大躍進”被國家能源局暫時叫停，延緩甚至停止了核電項目的審批。
欲速 則不達。華能集團在推廣高溫氣冷堆方面的高調頗引人矚目，它對高溫氣冷堆寄予的希望非常大，不僅將 一個實驗室項目變成了示范性的商業項目，并且已經開始這個技術的商業化推廣。
石島灣高溫氣冷堆的 遠期規劃中，要建成400萬千瓦高溫氣冷堆核電機組。除此之外，華能集團已經在安徽安慶成立了核電工程籌建處，準備建高溫氣冷堆核電站的商業化推廣項目。華能集團甚至設想在海南上馬高溫氣冷堆，但因 為這個技術還處于實驗室階段，要到2015年才能投產發電，而海南等不及，才只好作罷，選擇了中核集團自主研發的二代技術。
華能山東石島灣核電有限公司總經理工作部一位人士告訴本刊記者：“本來高溫 氣冷堆項目計劃去年8月開工，推遲到現在卻還未開工，發改委的立項拿到了，前期的可行性研究報告和安全報告已經做完，核安全局和環保部的評審也通過了，現在就等著開工了。”
張作義則對本刊記者 透露，目前示范工程的前期工作已經準備地差不多了，項目的30%已經建成，但是核電站真正意義上的開工是“澆筑第一罐混凝土”，在沒有拿到建造許可證之前無法進行這項工作。
“高溫氣冷堆是20萬千瓦的，而現在一個壓水堆機組就是100萬千瓦，恐怕中國未來十年間都沒有高溫氣冷堆的商用化空間。”一 位不愿透露姓名的業內專家對記者表示。
張作義則對高溫氣冷堆的商業前景十分看好。“一旦我們的示 范電站運營成功，很快就會找到市場，現在已經有許多外國能源公司來洽談技術引進。”
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