内陆核电是个高度敏感的话题,发出了核电重启的号令

by admin on 2020年4月29日

摘要:笔者多年来从事能源领域的战略研究、政策与管理研究,近年来在核能和平利用以及核电发展战略研究领域与政府机构、各大核电相关集团、相关高等院校沟通交流的过程中,深感管理语境不统一、概念术语理解不一致,导致讨论或争论过程中效率低、效果差,带来了不必要的混乱,使得核工业领域的立法过程、战略制定以及管理体制一直不是十分顺畅。这导致国家本来就十分有限的资源在科研创新、技术创新、国内联合攻关、国际市场开拓等业务领域难以形成合力。
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摘要:  2012年10月24日的国务院常务会议,再次讨论并通过《核电安全规划(20112020年)》和《核电中长期发展规划(20112020年)》,发出
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摘要:内陆核电是个高度敏感的话题。它既涉及能源安全保障问题,又关乎公众安全。所以对于是否建设向来赞成者有之,反对者有之。4月14
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   一、背景—从基础管理角度看核工业

  2012年10月24日的国务院常务会议,再次讨论并通过《核电安全规划(2011—2020年)》和《核电中长期发展规划(2011—2020年)》,发出了核电重启的号令,要稳妥恢复正常建设,合理把握建设节奏,稳步有序推进;“十二五”时期只在沿海安排少数经过充分论证的核电项目厂址,不安排内陆核电项目;新建核电机组必须符合三代安全标准。

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笔者多年来从事能源领域的战略研究、政策与管理研究,近年来在核能和平利用以及核电发展战略研究领域与政府机构、各大核电相关集团、相关高等院校沟通交流的过程中,深感管理语境不统一、概念术语理解不一致,导致讨论或争论过程中效率低、效果差,带来了不必要的混乱,使得核工业领域的立法过程、战略制定以及管理体制一直不是十分顺畅。这导致国家本来就十分有限的资源在科研创新、技术创新、国内联合攻关、国际市场开拓等业务领域难以形成合力。

  我国核电发展因此面临有争议的两件事:一是有人主张在当前就推广建设AP1000,但也有专家认为火候未到,尚需继续创造条件;二是要求重启内陆核电的呼声越来越高,有人主张加快推进内陆核电建设,但遭到公众对安全性的质疑。前者是关于机型技术的成熟性问题,后者是核电建设的布局问题,是相互独立的两件事。据说上面有位领导曾说过,内陆核电要建设AP1000,后来演变成了规定。由此,把内陆建设核电和推广建设AP1000联系在一起,建设内陆核电就是推广建设AP1000。

内陆核电是个高度敏感的话题。它既涉及能源安全保障问题,又关乎公众安全。所以对于是否建设向来赞成者有之,反对者有之。4月14日,国务院发展研究中心王亦楠撰写的《内陆核电不适合我国国情》一文在本版一经刊出,即在业界引起强烈反响。我们认为,谁也不能垄断观点,这个问题有深入讨论的必要。欢迎读者朋友踊跃投稿,为中国核电事业的健康有序发展建言献策。

本文的主要内容和思想来源于“厚德核能沙龙”第一期的专家研讨、头脑风暴、思维碰撞,以及沙龙之后的反思、交流、研究和提炼。

  而AP1000的首堆工程在我国尚未建成,三门核电工期不断延长。美国AP1000项目刚开工不久,大幅超资和工期延迟,AP1000国际市场竞争中屡战屡败。有人要求立即推广建设AP1000,核电界十分担心。建设内陆核电是否安全,AP1000要不要推广建设,推广条件是否具备,如何创造条件?这些问题应该研究清楚,再做明智抉择。本文对此作初步探讨,供大家参考。

今年全国“两会”之后,关于内陆核电发展问题成为聚集热点和争议焦点。笔者认为我们需要认真客观地看待内陆核电的发展问题。而与我国长江流域相似的美国密西西比流域内陆核电站的发展样本表明,在中国建设内陆核电站也是可行的。

(注:2013年8月24日下午,厚德核能经济创新发展研究中心组织了厚德核电沙龙(第一期),来自国内核工业相关政府机关、企业集团、民间团体和高等院校的中高层管理者和专业人士(都是组织者田力的老同学、老同事、老领导和老朋友)参与了沙龙。会议之前组织者田力做了充分的准备,除了一一拜访与会者说明组织沙龙的背景和目的之外,还搜集准备了大量的有关核电发展的历史资料,以及中国其他行业引进消化吸收国产化的成功案例和失败案例。与会者就基本概念术语的统一、核电战略方向、目标、行业政策、法制建设、技术路线等行业管理领域存在的问题进行了头脑风暴式的热烈探讨,大家结合各自的工作经验,从不同的角度把脉中国核电产业,提出了核电产业存在的问题以及需要进一步深入研究形成成果的研究方向、以及需要切实采取的行动计划。)

  内陆核电可以做到安全 但面临公众接受问题

密西西比河是美国第一大河,在美国国内流域面积297.9万平方公里,流域面积包括31个州的部分或全部,占到全美国国土面积的37%。密西西比河流域是美国最重要的生态体系之一,密西西比河及其支流的地表水、地下水为流域内居民的饮用水源。该流域也是是美国重要的工农业生产基地和能源生产基地,对用电量的需求较高,因此在密西西比河流域建设了大量的发电厂(包括核电)。

二、基本概念定义亟待统一!

  (一)内陆核电的安全性

虽然密西西比河流域对美国来说如此重要,但美国核管会、环境保护局在选址时没有刻意回避内陆核电厂址(如图所示——编者注),而是通过客观评价核电站安全性及对生态环境的影响来决策是否批复核电站建设。美国公众也是理性看待核电站的选址和建设。主要有:把核电站当作一种可供选择的电源形式进行规划布局,但总体仍离大城市负荷中心不远;内陆核电站选址时遵守和沿海核电站一样的安全原则;将核电站的水资源利用作为整个工农业用水的一种进行统筹考虑,以统一的取水和排放标准进行规范;重视流域防洪体系与核电站防洪预案的建设;重视内陆核电站的环境监测工作。

1、核能还是原子能?

  全球在运核电机组一半属内陆。世界核电几十年的实践证明,建设内陆核电不存在根本的障碍。

到现在,包括密西西比河流域在内的美国内陆核电站已运行多年。在安全绩效方面,除了三厘岛核事故外,其整体安全绩效总体来说还是不错的。在厂址选择、电站设计、运行维护和应急准备等体系性安全措施的保障下,做到了核安全所要求的员工、公众和环境的安全保障;在环境绩效方面,美国内陆核电站从未造成过流域性的辐射环境影响事件。即便是发生了熔堆的三厘岛核事故,因安全壳的屏障作用并未造成对周边和流域环境的重大影响。内陆核电站通过严格的处理、科学的管理、严格控制液体放射性流出物,实现了达标排放。多年的连续监测表明,密西西比河流域的内陆核电站对环境影响和累积影响都是非常小的,并且不影响流域的其它功能需求,如不少内陆核电站周边还成为了自然保护区以及国家公园,不少内陆核电站下游就有城市取水口。在公众支持度方面,在良好的安全和环境业绩基础上,美国政府部门和核电站业主十分重视信息公开及公众交流。依法进行信息公开,包括安全绩效评估结果、环境监测结果、应急方案、电厂事件等均可公开查询;同时还积极组织与公众的沟通和交流,如在福岛核事故后的一周内即出台答复公众普遍关注问题的清单;依法组织公众参与内陆核电站的延寿、扩建等活动。正是这样的有效信息公开和公众交流,美国公众对包括内陆核电在内的核电发展给予了正面的支持。

核能利用首先用于军事目的—原子弹(Atomic
Bomb),以至于后来很长一段时间核能英文以Atomic
Energy出现,国内翻译为原子能。目前年龄大一些的业内人士以及军方人士还是习惯称之为“原子能”。1957年成立国际原子能机构(IAEA:
International Atomic Energy
Agency)更是强化了“原子能”这个译法。以国防军事目的起步的原中国核工业部也沿用原子能这个说法,设立了“原子能出版社”、“原子能科学研究院”。原国防科工委牵头研究制定的相关法律也被称为“原子能法”。

  全球在运438台核电机组中,内陆核电机组数量约占50%。其中,美国共100台机组,内陆核电占美国所有核电机组的84.6%;法国共59台机组,内陆核电41台,占69.5%;俄罗斯共31台机组,内陆核电占58%;乌克兰共19台机组全部建在内陆。

长江是中国的母亲河,在工农业生产方面也起着举足轻重的作用。长江流域同时也是我国重要的生态屏障。长江流域覆盖多个省份,上海、重庆、南京、武汉、长沙、成都等多个大中城市均在该流域,整体上经济发达(2013年仅长三角地区GDP就占到了大陆地区的17.2%),耗能相对较大。

由于核电站的核心装置是“Nuclear
Reactor”,所以当上世纪五十年代苏联和美国先后推出发电用的商用核电站之后,核电站被称为“Nuclear
Power
Station”,之后,也是为了让公众不要将核电站与原子弹联系的太紧密,核能和平利用领域就一直使用“Nuclear
Energy”来指称“核能”,用“Nuclear Power”来指称“核电”。

  1.内陆核电与沿海核电没有本质差别。无论国际原子能机构、各主要核电国家,还是我国有关核安全法规要求,对滨海核电站和内陆核电站的安全目标和评价准则,总体是一致的,只在具体规定稍有差别。没有哪个国家和组织对内陆核电提出过非同一般的特殊要求。在内陆有适合建设核电的厂址,在沿海也有不适合建设核电的地方,关键是要严格执行标准规范选址,确保安全。

与密西西比河流域作用在美国的地位类似,长江流域是我国社会和经济发展的重要区域,长江水系为该流域的工农业生产、城市发展、交通运输等方面发挥的作用也和密西西比河水系类似。为满足长江流域区域经济发展的要求,考虑长江流域的资源禀赋和环境条件,适时启动内陆核电建设十分必要。

笔者认为,搞清这个问题有利于理清核能管理体制,理清和平利用与军事应用的事业边界和管理边界,使核能的管理政策稳定化并维持较长时期,为核能立法奠定良好的基础。否则就会出现改革开放以来核电牵头部门多变、核能和平利用与军事利用管理界限和权责不清,核能发电与核燃料循环体系管理分工不明确、政出多头、令出多门的局面。

  2.环境条件的差异性,内陆核电站的一些特殊问题,都是可解决的。由于环境条件的差异性,内陆核电站建设中有一些需要特别关注的问题。主要包括:液态放射性流出物的排放控制,人口分布与实施应急计划的可行性,散热系统运行的影响,大件运输条件,水资源论证和安全厂用水源设置,大气扩散等。只要在选址阶段对这些问题进行深入评价,并采取合适的管理措施和技术措施,就完全能够确保最终选定厂址满足有关法规和建厂条件的要求。

美国密西西比河流域核电站布局的经验告诉我们,内陆核电总体的安全要求和滨海并无差别;美国密西西比河流域核电站发展的经验也告诉我们,正常运行对环境的影响非常小并且不影响流域的其它功能需求。在事故情况下,合理的设计和应急组织措施能够保障核电及周边流域的环境安全;美国密西西比流域内陆核电站的发展样本告诉我们,在中国建设内陆核电站也是可行的。我们需要认真客观地看待内陆核电的发展问题,积极与公众进行沟通、依法推动公众参与,在获得公众支持的基础上尽快启动中国内陆核电建设。

2、核能、核电、核电产业、核工业之间的关系是什么?

  其次是要尊重社会公众的知情权和选择权。除一些有关安全、保密的事以外,所有与公众相关的事件,特别是重大事件和决定,都应向公众通告。在做出重大决定时,要开听证会,让公众参与。不能仅满足于取得当地政府和领导人的支持,还要取得广大公众的理解。

  (作者系一名核能科普志愿者、注册核安全工程师和注册咨询工程师,在火电和核电行业有多年的工作经验。)

笔者总结了一下手头上几个文件中的名词术语出现的频率

  再次,核电界要自律诚信,把核电站运行管理好,确保安全,用事实证明核电是安全的。核电界,要树立说老实活、办老实事的品德,取信于民。说假话、说过头的话,丧失信誉,使公众不信你的话,就更难沟通了。

 

序号

报告名称

核电

核能

核电产业

核工业

1

中电联2013年《电力发展重大战略问题调研报告》

>50

4

4

0

2

中核集团2010年《中国核能发展战略研究》

>100

53

2

1

3

发改委2007年《核电中长期发展规划(2005-2020年)》

>100

8

核电工业

4

4

4

国务院2013年《能源发展“十二五”规划》

27

2

1

0

  最后,应通过立法制定给当地适当补偿的政策。建设核电,给当地居民造成心理的精神的损失,给予一定的补偿,这是世界发展核电国家普遍实行的政策,给当地居民带来切实的看得见利益。英国去年7月公布政策,由业主给厂址附近社区每年提供1000英镑/兆瓦的补贴,补偿40年,给当地社区建设养老等基础设施。法国EDF公司计划给英国欣克利C核电站附近社区1.28亿英镑。2008年,EDF在美国金融危机时,要提高在美国建设核电的合资公司中的股比,美国州政府向EDF提出,给当地提供一定的基础设施建设资金,给当地住户一定的生活补贴和提供一定量工作岗位的要求。

这些名词术语各是什么含义?彼此之间又是什么关系?迄今为止,一直缺乏权威定义。

  3.中国核能行业协会三次课题研究表明,建设内陆核电是安全的。2008年,中国核能行业协会《内陆核电需关注的问题及不同类型核电机组适宜性分析》的研究结论是,二代改进型和三代核电都适宜。2010年开始,核能协会重点针对公众和一些政府部门对水资源环境的影响作了研究,结论是“我国内陆核电厂的环境安全是有保障的”。福岛核事故后,社会公众对内陆核电的安全又有一些质疑。协会进行第三次内陆核电环境影响评估,通过大量研究和一系列的调查,比较科学、客观地给出了回答,进一步增强了政府和公众对内陆核电安全和环境的置信度,起到了促进内陆核电建设的作用。

1)核能是一次能源范畴的“高新”能源

  4.我国核电布局战略确定的内陆核电在我国核电发展中的地位是正确的。我国核电的布局,各方专家做过很多论证,已有共同认识,先在长江三角洲和珠江三角洲两个经济最发达而能源资源最短缺的两个点起步,再在东部沿海一线,然后进一步向内陆扩展,走由点、到线、再到面的发展道路,符合我国的生产力布局、能源资源分布和经济承受力状况的基本特点。近30年来,我国核电发展的实践,正是沿着这条发展道路走过来的,证明这条发展道路是正确的。目前,根据我国内陆华中地区经济、能源的发展状况,总体上看,我国核电布局已到了由线到面扩展新阶段转变的时候了——在沿海一线继续发展的同时,应开始向内陆扩展。

核能归类为一次能源。所谓一次能源,是指从自然界取得未经改变或转变而直接利用的能源(Source
of
energy)。如原煤、原油、天然气、水能、风能、太阳能、海洋能、潮汐能、地热能、核能等。核能在一次能源中,是一种特殊的一次能源,可以定义为潜在的、通过原子核裂变或聚变所产生的能量。有人将天然铀归于一次能源,是不妥的,因为天然铀无法直接利用。而且,如果将核裂变的原料天然铀列为一次能源,那么可裂变的钍、核聚变的原料—氢也都应该被列为一次能源,就太啰嗦了。所以,在一次能源的表述中,只列出核能即可,不必指出具体原料。

  总之,建设内陆核电站的安全是有保证的,按既定的布局战略,向内陆扩展,不应对内陆建设核电设置不同于沿海的特殊限制,如不能建设或只能建设某种机型等,应积极创造条件推进。

一次能源可以进一步分为可再生能源和非再生能源两大类。可再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等等。它们在自然界可以循环再生。而非再生能源包括:煤、原油、天然气、油页岩、页岩气、核能等,它们是不能再生的,用掉一点,便少一点。

  (二)社会公众可接受问题,不是内陆核电所特有的

  传统的水力发电属于物理能,水经过一定的落差,将势能转化为电能;常规的煤炭燃烧产生的能量属于化学能,即原子层面的化学反应导致分子结构的改变而产生热能,再通过热电转换生产出电能;核能与传统的、常规的能量来源不同,是属于原子核层面的。一种是核裂变,原子量较大的重金属(如铀-钚燃料循环中的铀235和钚239,钍-铀燃料循环中的铀233)在中子的撞击下分裂,质量损失转化为热能(能量规模巨大,原理为著名的爱因斯坦方程:E=
m·C2,E是能量,m是裂变后损失的质量,C是光速)。核裂变是可控的,现在成熟的核电技术应用的都是核裂变反应产生的能量。还有一种研发之中的核聚变,通过两个氢原子核聚合生成氦原子核,质量损失转化为热能,热核聚变距离可控实用还有相当长的路程要走。所以通常人们说的核能主要是指核裂变产生的能量。

  福岛核事故后,核电的社会公众接受问题已成为我国核电发展的阻力之一。对于社会公众拒绝核能的反应,我们应予理解、尊重。要努力做好工作,争取尽快得到公众的认可。

铀-钚循环与钍-铀循环

  1.社会公众可接受问题,是内陆和沿海共有的问题。

以铀-钚燃料循环为例,核燃料就是指铀矿资源中的铀235,由于天然铀矿中铀235含量极低(约为0.7%),所以核燃料中存在着大量的铀同位素–铀238。从矿石到核电站能够使用的燃料元件,中间有着一系列的物理的、或化学的加工转化过程。据业界公认的数据,中国的已探明铀储量为10万吨左右,全球已探明储量400万吨左右。2013年1月7日国土资源部发布消息:内蒙古中部大营地区发现目前国内最大规模的铀矿床,控制铀资源量跻身世界级大矿行列。中国核工业北京地质研究院院长李子颖2013年11月5日在天津表示,中国铀矿储量丰富,拥有9大类21小类铀矿,潜在铀资源超过200万吨。以钍-铀燃料循环为例,核燃料是指钍232,在自然界中天然存在。2005年中国科学院的资料显示,钍作为一种重要的核能源,中国已查明钍工业储备量为286335吨(二氧化钍),钍资源仅次于印度位居世界第二。内蒙古白云鄂博矿区钍储量约为22万吨,占全国钍矿产储量的77.3%。

  社会公众对核电建设可接受问题,往往是由对核电安全和核电建设与当地社会经济发展发生利益冲突引起的,是内陆、沿海核电共同的问题,在早期沿海地区建设核电时也发生过。大亚湾核电站建设时,曾遇到香港居民对安全性的疑虑而反对。田湾核电站、福建惠安厂址,都因与当地社会经济发展的利益冲突而遭反对,提案告到人大会上。现在,要建内陆核电,就可能以内陆存在的特殊问题而引起公众反对,是可以理解的正常现象。

核能利用的多样性

  2.尊重民意,切忌说教,诚信自律,适当补偿,解决好社会公众接受问题。

核能就像太阳能一样,可以转化为电能加以应用,也可以直接利用热能,如清华大学核能与新能源技术研究院(以下简称核研院)研发的高温气冷堆,可以同时应用电能和热能,高温热能可用于海水淡化和制氢、以及其他高温工业用途;此外清华大学核研院还研发了低温供热堆,可以省去一座城市中冬天常见的所有集中供热锅炉房以及居民分散烧煤取暖,大大改善空气质量。

  如何解决公众可接受问题,首先要做好对公众的宣传教育工作,通过各种形式的科技教育,摆事实讲道理,把核事故的实情和发展核电的好处,客观如实地说请楚,但要尊重民意,切忌说教,以心比心、设身处地地解除他们的疑虑。不能只是发布公告,仅一味地讲“有利无害”不谈风险。

当然核能还有人们所熟知的军事用途,如原子弹是利用了核裂变原理,氢弹则是利用了核聚变原理。

  其次是要尊重社会公众的知情权和选择权。除一些有关安全、保密的事以外,所有与公众相关的事件,特别是重大事件和决定,都应向公众通告。在做出重大决定时,要开听证会,让公众参与。不能仅满足于取得当地政府和领导人的支持,还要取得广大公众的理解。

与核能一词经常联在一起应用的词组有:核能和平利用、核能科学研究,核能人才培养。原核工业部以及后来的中核集团的文件和报告中出现“核能”的频率最高。

  再次,核电界要自律诚信,把核电站运行管理好,确保安全,用事实证明核电是安全的。核电界,要树立说老实活、办老实事的品德,取信于民。说假话、说过头的话,丧失信誉,使公众不信你的话,就更难沟通了。

正是由于基于铀-钚燃料循环的核能的和平利用和军事利用用途并存,两者共用很大一部分的科研人才、科研设施、和核燃料循环工业体系(即生产、加工和处理铀-钚核燃料的工业设施),所以导致了中国核能领域的管理体制相当复杂,而且多变。

  最后,应通过立法制定给当地适当补偿的政策。建设核电,给当地居民造成心理的精神的损失,给予一定的补偿,这是世界发展核电国家普遍实行的政策,给当地居民带来切实的看得见利益。英国去年7月公布政策,由业主给厂址附近社区每年提供1000英镑/兆瓦的补贴,补偿40年,给当地社区建设养老等基础设施。法国EDF公司计划给英国欣克利C核电站附近社区1.28亿英镑。2008年,EDF在美国金融危机时,要提高在美国建设核电的合资公司中的股比,美国州政府向EDF提出,给当地提供一定的基础设施建设资金,给当地住户一定的生活补贴和提供一定量工作岗位的要求。

2)核电到底是姓“核”还是姓“电”?

电是二次能源。二次能源是由一次能源经过加工或转换得到的其他种类和形式的能源,包括煤气、焦炭、汽油、煤油、柴油、重油、电力、蒸汽、热水、氢能等,。一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源都被称为二次能源。在生产过程中的裕压、余热,如锅炉烟道排放的高温烟气,反应装置排放的可燃废气、废蒸汽、废热水,密闭反应器向外排放的有压流体等也属于二次能源。

目前中国已有商业运行的核电机组17台,总装机容量约1470万千瓦,占总电力装机容量的2%。在建核电机组28台,总装机容量3057万千瓦,占全球在建装机容量的40%左右,中国已成为全球核电发展的中心。

核电是与火电、水电、风电、太阳能光伏发电等并列而言的,重点强调发电的能量来源。显然,核电是指核燃料中储存的能量经过转化所发出的电力。生产核能的装置被称为核反应堆,核能经过热量传递和热电转化生产出电能的装置系统被称为核电站,核电站所处的地理空间叫做核电厂。目前产生核电的核能源来自可裂变元素(称为核燃料)的裂变,如铀235经过慢中子撞击之后裂变产生巨大热能,经过热电转化生产出电能,还有一种新型核反应堆技术叫做快中子增殖堆,原理是钚239经过快中子撞击之后裂变产生巨大热能,经过热量传递和热电转化生产出电能。钚239由铀238吸收中子转化而来,快堆的成功推广,将大大提高核燃料的利用率。钍基核电(指钍基熔盐堆或CANDU重水堆)是指钍232吸收一个中子后转化为铀233,铀233再吸收一个中子后发生裂变。

核电从能量来源来讲姓核,从产品和用途来讲姓电。核电要不要发展、以多快的速度发展,取决于电力系统规划,电力如何发展又和能源规划有关。核燃料循环工业体系在扣除了军事用途需求之后,要根据电力系统规划中的电源子规划部分的核电部分进行规划并部署生产能力。

背景知识1:能源规划

所谓能源规划,是依据一定时期的国民经济和社会发展规划、预测出相应的能源需求、从而对能源的结构、开发、生产、转换、使用和分配等各个环节做出的统筹安排。

能源规划中,要充分考虑能源种类之间的可替代性。如中国汽车保有量愈来愈大,到底是坚持生产和进口燃汽油汽车,还是发展电动汽车、或是发展油电混合动力汽车,策略不同,就会影响能源的结构,从而影响电力系统规划的结果。又比如,冬季取暖,是燃煤、还是天然气,还是推广分布式新能源?是分散取暖还是集中供热?集中供热是燃煤、燃天然气还是用核能?同样影响能源构成,也间接影响电力规划。在能源规划中,要正确处理能源与经济、能源与环境、局部与整体、近期与远期、需求与可能的关系,统筹兼顾,合理布置,保证能源建设有秩序、有步骤地同国民经济发展相协调,保证各种能源在数量上和构成上同国民经济和社会发展的需要相适应。这些说起来容易,实现起来很难,需要有专门的机构、借助技术手段、不断地动态监测、调整和优化。2013年1月1日,国务院发布了《能源发展“十二五”规划》()

电力系统规划应该是在能源规划的基础上进行,分为电源规划和电网规划,电网规划又分为输电网规划、配电网规划等。核电规划属于电源规划。电源规划原则为正在发电的装机容量与用电负荷之间实现平衡。由于电源建设、尤其是核电厂建设有一定的建设周期,所以需要对用电负荷需求进行中期预测。用电负荷又是与社会经济形势密切相关的。有利的是,在一个电网内,电力可以被远距离传输,所以在一个大电网的地域范围内进行经济发展预测和用电负荷预测即可。

电源规划的目标应该是预测一个时期后的电力总装机容量需求,根据电网电源分布和各种电源的特点,结合节能减排改善环境的总体要求,提出化石燃料发电、核电、水电等的构成比例。按照中期总电力装机容量稳定在15亿千瓦计,按照目前人类掌握的发电技术进行规划,化石燃料发电装机占50-55%,核电装机占20-25%,水电占20%左右(我国水电可开发资源理论极限为水电可开发容量3.78亿千瓦),其他发电形式为补充。

核电装机容量目标确定之后,如何实现?是一个长期以来在核电圈中争论不休的问题。首先是技术路线的选择,是水冷堆、气冷堆?确定了水冷堆之后,是轻水堆还是重水堆?实际上,中国早在上世纪80年代就确定了轻水堆的一种技术—-压水堆作为中国核反应堆的技术路线。但是,这只是基于铀-钚燃料循环核电技术进行的规划。钍-铀燃料循环为基础的钍基核电技术也应在核电规划考虑之列,目前可以利用钍燃料的核电技术为钍基熔盐堆和钍基先进重水堆TACR。

关于核电技术路线,本文随后加以介绍。

背景知识2:技术路线

技术路线,英文是Technology
Roadmap,所以也被翻译为技术路线图。技术路线是使用特定技术方案帮助达到短期或者长期目标的计划,用于新产品、项目或技术领域的开发(参见维基百科相关定义)。技术路线的不同决定了采用不同的技术开发路径、不同的产品成长路径、不同的配套工业体系,对专业人才培养的能力需求也会有所不同。

铀-钚循环技术路线

1983年,国务院组织召开“核电技术政策研讨会”,业界简称“回龙观会议”。当时对核电的认识还是局限在铀-钚核燃料循环上。与会的200多位各方面专家一致认为,我国发展核电应采用百万千瓦级压水堆机组,要引进、吸收国外先进成熟技术、高起点起步,通过技贸结合,逐步实现国产化,跨越式跟进国际发展趋势。具体而言,中国核电发展的技术路线在业内的传统表述通常指三个方面:

(1)战略步骤:三步走,轻水堆、快堆、聚变堆;

(2)核反应堆技术:采用压力式轻水堆(简称压水堆、英文PWR)技术;

(3)核燃料循环:实现闭式循环,建立工业规模的核燃料生产加工及后处理设施。

核反应堆技术路线的核心特征是核燃料、冷却剂和慢化剂的选择,压水堆使用低浓铀做燃料,轻水(水分子中的氢原子质量数为1,又称为氕;相对丰度为99.985%)做冷却剂和慢化剂。重水堆则使用天然铀做燃料,重水(水中氢原子的质量数为2,自然界中含量极低,相对丰度0.015%)作为冷却剂和慢化剂。鉴于中国已经确定了压水堆技术路线,而压水堆需要用浓缩铀(天然铀中铀235含量为0.72%,需要浓缩到3%以上才能用于压水堆)做燃料,所以就需要建立生产浓缩铀的配套加工厂。压水堆对反应堆压力壳要求较高,又需要蒸汽发生器和主循环泵等设备,因此就决定了装备制造业的研发和生产方向。

即使确定了压水堆技术路线—PWR,但是压水堆技术又有基于不同公司技术方案的不同设计选型(堆芯、环路、单/双堆、能动/非能动、功率规格、小型模块堆SMR等等);中国市场上目前至少存在三种正在推广的主流设计方案:国核技负责引进消化的源于西屋公司技术的AP1000以及再创新设计的CAP1400、中核集团自主研发的ACP1000以及广核集团自主设计的ACPR1000+。由于之前核电管理体制的混乱多变,核电发展规划的缺失以及发布后执行权威不够,以及政治、外交和商贸等因素的多重作用,导致国内建成和在建的核电站不仅技术路线不统一(秦山三期是从加拿大进口的重水堆),而且压水堆技术路线上的堆型也多样化。

核电规划权威不够的原因之一是由于没有综合的能源管理机构,没有完善的能源战略管理体系,导致战略规划制订的功夫浅、成本低,渠道窄、改变和推翻的成本也低、导致领导和企业重视不够、难于实施实现,由于各方干扰不得不频繁改变。

其实核电发展初期的多样化选择是很多核电大国的共同特性,因为他们承担了技术探索和经济性探索的重任。俗话说“实践是检验真理的唯一标准”、“存在的就是合理的”。在中国大规模发展核电的背景下,在统一技术路线的框架内、多种产品型号和规格的并存也是其他工业行业的常态。上届政府于2003年启动三代核电招标,希望通过全面引进一种先进核反应堆并实现自主化和国产化来统一中国的压水堆核电堆型,但是这要依靠市场的力量、而非行政的力量。十年来的发展历程证明,这已经是不可能实现的事情了,因为全面引进西屋电气AP1000的签约墨迹未干,又批准了在广东台山全面引进法国EPR的项目。

钍-铀循环技术路线

在传统核电工业界正在为铀-钚燃料循环核电技术的选择与发展呕心沥血的同时,一些国家也没有放弃研究开发钍-铀燃料循环的努力。美国从上世纪40年代末起就开始了钍基核反应堆的研究工作。美国橡树岭国家实验室制造了2.5MW的空间动力熔盐反应堆ARE,1963年又建成了民用的8MW熔盐实验堆,运行了5年。1971年完成了100万千瓦钍基熔盐增殖堆核电系统的设计。后来由于美国在国内和国际上大力建设和推广轻水堆,钍基核电一时没有市场需求,钍基核电研究开发计划只得中止。

中国:1968年,清华大学吕应中教授提出钍资源综合利用方案,上书周总理,获准批准开展钍增殖堆研究。1970年2月8日,上海市启动728(核电)工程。728工程最初设计采用钍基熔盐堆,目标25MW钍基熔盐堆,
72年后改为轻水堆(秦山30万千瓦压水堆)。原上海原子核研究所曾先后建成了零功率(冷态)熔盐堆
(1971)和零功率水堆 (1973) ,并基于零功率堆开展进钍元件实验。

2010年,经国家批准,中国科学院启动实施“创新2020”并自主部署战略性先导科技专项。2011年1月,中国科学院启动首批战略性先导专项之一的“未来先进核裂变能”,依托上海应用物理研究所作为牵头单位,发展钍基熔盐核能系统。

2013年8月,国家能源局在《能源发展战略行动计划》中将“钍基熔盐核能系统技术研究及工程实验专项”(TMSR能源专项)列入拟重点推进的重大应用技术创新及工程示范专项之一。

从钍资源利用角度出发,重水堆容易利用钍作为燃料,同时也是最有可能实现自持循环的热堆堆型。2008年,在国家能源局主持召开的钍资源核能利用专家咨询会上,部分与会专家建议将重水堆作为我国钍资源核能利用技术研究的突破口。为此,2009年,秦山三期联合国内外生产和研究单位开展相关初步可行性研究。研究结果显示增强型CANDU
6重水堆上使用以富集度为1.6%的低浓铀为驱动的钍燃料,技术可行,堆芯系统改动较小,安全性将更高,经济性预期良好。据估计,其每年消耗约17吨二氧化钍,比使用天然铀的增强型CANDU
6重水堆相比可再节省约15%的铀资源。与此同时,加拿大原子能公司在积极改进和推广以天然铀为燃料的重水堆CANDU核电的同时,也提出了钍基先进重水堆(TACR)设计方案。

3)核电工业—相当长时期内无论如何投入也不会产能过剩的领域!

核电工业,有时被称为核电产业,是指随着核电站的建设和运行,逐渐成长和发展起来的核反应堆研发和设计、核电装备制造、核电仪器仪表、核电施工、核电运行维护、核燃料循环、核电人才培养等多个环节的业务领域。

面向压水堆技术路线的核燃料循环工业体系又包括铀矿地质勘探、铀矿采冶、铀同位素分离、核燃料元件制造、从反应堆卸出的乏燃料后处理、核设施退役处理等多个工艺环节。一个国家如果核电站数量不多,可以依靠进口,不必每个环节都自主发展。而中国作为核电在建规模最大、未来规划的核电装机容量最多的国家,已经确定了“闭式循环”的技术路线,应该逐步完善核电工业的各个环节,做到以我为主,实现核电工业的自主化。

核电厂的建设,不仅可以通过增加发电量来服务经济社会,还可以有效地减少因燃煤、油、气造成的环境污染,更可以带动一个核电产业链,拉动投资和就业,促进国民经济结构想高端制造和服务经济的转型和持续发展。

如果开放民间资本进入核电厂以及核燃料循环产业链,还可以为民间资本提供一个长期稳定的吸纳池,吸引民间资本留在国内,并降低核电建设和运营成本、提高核电经济竞争力。

如果全国一盘棋积极实施核电技术出口战略,无论是整机出口、还是部分装备出口、技术出口、服务出口,都可以改善出口结构、改善出口形象、大大提高和改善中国的国际影响力。

所以说,在未来相当长的一个时期内,核电工业领域的投资无论如何增加,也不会出现产能过剩。

4)核工业—寓军于民、成民于军、跨行业、跨学科的特殊工业

核工业,顾名思义,是与核相关的工业。核工业包括核电工业,但是比核电工业涵盖的范围更大,除了核电工业之外,还包括放射性同位素的生产和应用研究、核技术应用、放射性废物处理与处置、核安全防护和环境保护等;一般还包括国防军工领域的研究、设计与生产,如核潜艇、原子弹、氢弹、中子弹等。在扩大一些外延的话,还包括核能相关产品与服务的进出口贸易。历史上的核工业部的业务范围就是以上所列出的全部核工业业务领域。

但是有一些领域除了国资委管理的各大核电央企参与之外,核工业的管理还涉及到多个部门的交叉与重叠管理。如:发改委(国家能源局等)、科技部(核能与核技术应用科技创新)工业与信息化部(核能装备制造、国防科工局等)、环境保护部(国家核安全局)、卫生部(放射诊疗管理、放射性药品管理、核应急中心等)、农业部(辐照产品质量监督检验测试中心)、国土资源部(放射性矿产登记管理、中国地质调查局等)、外交部(军控司、国际经济司等)、商务部(投资促进事务局、国际经济合作事务局、技术进口合同登记管理等)等。

在核电建设运营领域,核电设计研究领域、核燃料进出口领域,又形成了中核建设、广核集团、国核技以及五大发电集团公司等新的企业,与中核集团在不同的业务环节既有合作又有竞争,存在竞合关系。这种状况对于整个核工业的发展而言,有利有弊。兴利除弊的关键在于如何管理和协调,应该本着平等、自愿、法制的契约精神实现既有分工、又有协同、共同做大“蛋糕”、做好“蛋糕”、做强“蛋糕”。

3、统一语境是讨论问题的前提

关于核电发展过程中的争论,业内人士无不记忆犹新、深感痛心。业内争论、乱了舆论;专家争论、乱了公众;企业争论、乱了规划。最终影响了行业的健康发展。当年邓小平提出“不要争论”的理念在核电领域始终没有得到充分的理解和执行。我建议,今后在讨论问题的时候,必须定义清楚以上这些基本概念、名词术语,提前加以明示,在确定的概念边界内讨论问题,就可以避免很多无关的、无谓的、无益的争论。

我认为,不要争论,并不是不辨是非,而是求大同、存小异,克服部门利益和集团利益偏见和立场。当年邓小平南巡讲话时提出的“三个有利于”对于指导今天核工业的发展、核电的发展依然有指导意义。邓小平指出“判断的标准,应该主要看是否有利于发展社会主义社会的生产力,是否有利于增强社会主义国家的综合国力,是否有利于提高人民的生活水平。”

具体到核电领域,可以转化为:“是否有利于提高中国核工业的科研、装备、管理等方面自主化、国产化的综合实力,是否有利于通过促进核能走出去来提升中国的政治外交影响力,是否有利于通过优化电力结构和改善环境来提高国民的生活幸福指数。”

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