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世界核电工业发展现状与前景分析

2019-07-16 00:50:25来源:励志吧0次阅读

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  40多年来,核动力已为世界能源需求做出了重大贡献,它目前提供了6%以上的一次能源和17%的全球电力。较小的环境影响和巨大的燃料资源潜力将使它能为满足21世纪可持续发展所面临的能源挑战做出重大贡献。但是,当前还存在着公众对核动力的担忧和对新的能源来源的不现实的期望等问题。下面通过与各种其他能源方案的风险和益处的比较和分析可使我们对核能源有更加科学、清晰的认识。

  能源挑战

  一、能源现状与环境问题 能源在促进经济发展和改善人类生活中起着重要作用,但是目前的全球能源供应和使用模式是不可持续的。

  全球对化石燃料持久的严重依赖正产生严重的地区和全球环境后果。虽然在发达国家通过采取费用较高的污染控制技术在减少环境污染物方面已取得了进展,但是在全球范围内,依然存在着由于持久的释放而产生的严重影响。在发展中国家,尤其是由于能源越来越多的使用和受污染控制技术先期费用高的影响,污染仍在增加,悬浮颗粒物特别令人担忧。在减少导致大气变暖及全球和地区气候变化的化石燃料温室气体排放方面,取得的进展也很小。据世界能源委员会报道,发达国家目前排放水平总共超过其1990年水平的约8%。同样值得关注的是,目前的发展中国家排放水平占当今排放量的35%以上,到2020年将增加到约50%。

  大气中二氧化碳含量从工业化之前水平增加到目前的30%左右,是造成测定的全球平均表面温度增加的主要原因。在今后几十年内将温室气体排放量稳定在目前水平将需要减少释放,这是不现实的。现实中可以做到的是,降低全球中二氧化碳含量增加的速度,从而使生态系统适应气候变化。目前持续的高释放量有可能引起更快的气候变化,后者需要将来更加大幅度地减少释放,以达到稳定。

  二、能源混合结构战略 在今后几十年里,化石燃料将依旧是主要的能源。世界能源委员会和国际应用系统分析研究所做的经济增长情况预测指出,到下个世纪中期,化石燃料消费将增加2倍以上,占全球能源的2/3,比目前减少约20%。开发无温室气体排放的能源的最大潜力的长期能源混合战略需要尽快制定和实施。

  可再生能源的供应潜力很难评估,因为它们只是新兴的技术,目前不适合满足基荷能源需求。世界能源委员会预测,就大规模生产来说,它们在今后几十年内在经济上不具有竞争性,即使得到充分支持,它们到2020年也只能占商用能源供应的5%(包括2%的非商用份额)。水电的潜力有限,其份额预测依然保持在目前6%的水平左右。

  经济性和供应保证以及其环境方面的好处----从开采到废物处置和退役,只产生相当少的环境污染和温室气体排放----是选择核动力时的考虑因素。世界能源委员会和气候变化政府间小组等从事能源工作的一些团体已认识到,如果通过减少公众对安全性、废物和武器扩散的担忧使核动力能被更加广泛地接受,则它具有减少由能源生产产生的环境负担的潜力。

  核动力影响

  一、辐射和有毒污染物效应 对辐射的担心是公众对核动力活动担心的核心。实际上,辐射在日常生活中处处可见。从全球平均来看,地球释放的氡气占年个人辐射照射量的约49%,另外40%天然照射量来自宇宙辐射及地球上和我们体内的放射性物质。其余11%是人为造成的,几乎全部来自医学照射。核动力相关活动只产生0.006%的照射量。

  辐射健康效应取决于照射量,很高的辐射照射量会导致严重致残或在短时间内死亡。很低的辐射照射量被认为将产生主要是在晚年死于癌症的健康效应。一些被广泛接受的研究证明,癌症死亡与核设施的正常运行无关;而认为它们之间有联系的一些研究被证明是错误的。据报道,由于煤中的放射性杂质,使煤电厂的放射性释放对公众产生的辐射照射量高于核电厂。

  化石燃料燃烧产生有害气体和各种有毒污染物,已成为大气污染的最大来源。这些释放是导致呼吸系统疾病和包括癌症在内的各种疾病的原因。

  人们之所以对辐射给予极大关注,是因为广大公众认为钚的有害性大大超过有毒物质。钚只有以足够的浓度被细分散并被吸入体内时才特别有害。不过,采用坚固结构容器运输的钚,要大量地弥散到空气中从而引起居民的重大健康效应,这种情景是极难发生的。相反,许多目前与能源相关的有毒污染物,包括可能是由于化石燃料产生的主要致命性因素的易吸入颗粒,具有很大的对健康的潜在影响。

  二、安全性和严重事故 切尔诺贝利事故的严重环境后果,证明了用来封闭反应堆一回路系统的结构坚固的安全壳的重要性。除现预期不会再建的切尔诺贝利型机组外,世界上其余的400多台核电机组(不包括苏联早期设计的一些机组)的主要反应堆一回路系统部件周围都具有安全壳。

  当前的反应堆是在大量积累的运行经验基础上建造的,吸收了改进的安全措施并被设计成可排除严重事故下的环境释放。目前正在开发的先进核电机组包括具有改进安全特性的渐进型和全新设计型,后者引入了革新概念,吸收了以自然对流冷却剂流动为基础的非能动安全特性,使安全性较少地依赖诸如泵和阀等能动部件。

  这些年来,全球核安全文化已经形成。现在已经建立了具有约束力的国际公约、实践规范和不具有约束力的安全标准与导则以及国际评审和咨询服务。1996年10月生效的《核安全公约》,要求审查涵盖民用核动力运行情况的国家安全报告。对包括《补充筹资公约》在内的国际核损害民事制度的最新修订和新的《乏燃料管理安全和放射性废物管理安全联合公约》的建立进一步证明,在核安全事务方面约束各国的法律和其他承诺的基础结构在不断增强。

  核动力优点

  一、有限的环境影响 对整个能源链的分析表明,存在着各种与能源方案有关的重大问题和影响。虽然主要重点一直放在环境释放上,但诸如土地扰动和人口迁移等其他重大影响及其经济社会影响却重视得不够。对包括职业安全和公众安全在内的广泛领域及国家交通运输系统产生影响的自然资源的贫化以及大的燃料和运输要求等重大影响普遍被忽略。

  核燃料相对化石燃料的特别高的能量密度是一个有利的物理特性。一座100万千瓦的煤电厂每年需要吨煤,而一座相当规模的核电厂却只需要30吨铀。

  化石燃料厂产生的有毒污染物和废物量使其他来源产生的废物量相形见绌。一座100万千瓦煤电厂,平均每年向大气中排放44000吨硫氧化物和22000吨氮氧化物。此外,还有320000吨含400吨重金属的灰。去污过程本身也可以产生多达500000吨的相关团体废物。而一座100万千瓦核电厂不释放有毒气体或其他污染物,每年只产生约30吨的高放乏燃料及800吨中、低放废物。

  对整个能源链的研究表明,重大的燃料开采、运输、制造和建造活动可产生大量的温室气体排放。核能和风能的整个能源链释放稍低,太阳能电池由于在硅片制造期间排放温室气体而释放较高。由于甲烷是一种比二氧化碳更有影响的温室气体,所以整个天然气链----取决于天然气开采量和管道损失量----产生的碳排放值可能类似于煤能源链。

  一座100万千瓦单机组煤电厂每年释放约吨二氧化碳。没有经济上可行的方法来消除或分离巨大的能源相关排放量。今天,核电和水电各自可避免约8%的由全球电力生产产生的二氧化碳排放量。

  二、小的废物量 管理核动力废物具有明显优势,因为其数量相对产生的能量明显较少。小的废物量使实施封闭战略成为可能,即将从核裂变过程到废物处置产生的放射性物质基本上与环境隔离。与此明显不同的是,大量化石燃料废物的处置采取可替代的分散战略,它包括废物产物----有害气体和有毒污染物----的环境释放和亦含有毒物质的固体废物的浅地下掩埋,但没有切实可行的方案。

  每年从世界所有运行中的核电厂卸出的相对少的乏燃料量(约12000吨)可以很容易地贮存供最终后处理或处置。对每年从一座100万千瓦电厂卸出的30吨乏燃料后处理产生的高放液态废物量约为10立方米。对乏燃料和经玻璃固化的后处理废物的最终深地下处置遇到的不是技术上的障碍,而是政治上的阻碍。人们越来越认识到,对无限期有毒的废物和放射性废物的管理需要一个协调一致的方案。

  三、供应保证 煤的探明储量足以使用约200年,天然气足以使用60年,石油足以使用40年。可以开发增加化石燃料开采量的新技术,但资金筹措和价格的易变性可能成为主要关注的问题。已知铀储量按目前使用水平可保证足够供应至少50年。从乏燃料中回收分离钚将使目前铀储量的能量潜力增加多达70倍,按目前使用水平足够使用3000多年。在完整的燃料循环中使用的铀不仅可以维持自身,也大大增加了该资源的基数。

  在本国化石燃料缺乏的地区,核动力可大大有助于供应的保证,如芬兰、法国、瑞典、韩国和日本。由于所需燃料量小,可以很容易建立能持续许多年的战略燃料存量。

  四、广泛的应用 核动力作为一种多用途动力来源,可提供基荷电力和非电力领域的各种广泛应用。不同反应堆类型----水冷堆,液态金属快增殖堆和气冷堆----可提供热能。现已存在地区供热、海水淡化和工业加工等方面的应用。由于核动力在不换料情况下可长时间供能,所以它具有海洋应用的潜力,正如在军用船舶和北极破冰船所见到的那样。

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