2023年中國核產(chǎn)業(yè)研究報告

PAGE目錄第1章核產(chǎn)業(yè)概述 31.1核能的概念及分類 31.2核能發(fā)展史 41.3核技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域 51.4核能利用的意義 5第2章核電產(chǎn)業(yè)概況 82.1核電站概念 82.2核電站發(fā)電原理 92.3核電站結(jié)構(gòu) 102.4核電站關(guān)鍵設(shè)備 122.4.1什么是反應(yīng)堆 122.4.2蒸汽發(fā)生器 142.4.3什么是蒸汽供應(yīng)系統(tǒng) 162.4.3什么是安全殼（反應(yīng)堆廠房） 192.5核燃料循環(huán)及其組成 192.6核電技術(shù) 222.6.1核電站分類 222.6.2核電技術(shù)歷史沿革 242.6.3我國核電技術(shù)歷史沿革 282.7核電發(fā)展 282.7.1世界核電發(fā)展概況 282.7.2我國核電發(fā)展概況 322.7.3我國進(jìn)一步發(fā)展核電的必要性 352.8國際核電競爭新格局 37第3章我國核電產(chǎn)業(yè)分析 393.1我國核電產(chǎn)業(yè)扶持政策概況 393.2我國核電站投資概況 413.2.1我國已運營核電站 413.2.2我國在建核電站 433.2.3我國籌建中核電站 473.3核電供給情況 543.3.1我國核電比重 543.3.2核電的成本優(yōu)勢 583.3.3核電價格優(yōu)勢 63第4章核電原料分析 664.1鈾概述 664.2鈾市場供給 664.2.1鈾儲量與資源 664.2.2鈾資源開采 694.2.3鈾濃縮 744.2.4燃料元件制造 744.3鈾市場需求 754.4鈾市場價格 784.5鈾市場展望 804.6我國核燃料循環(huán) 814.6.1我國鈾資源分布 824.6.2鈾礦資源和開采 834.6.3轉(zhuǎn)化 884.6.4濃縮和進(jìn)口濃縮鈾 884.6.5核燃料元件制造 884.6.6再加工和回收 894.6.7廢料管理 904.6.8研發(fā) 91第5章核電設(shè)備制造分析 935.1主要核電設(shè)備 935.2核電設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策 955.3我國核電設(shè)備市場規(guī)模 965.4我國核電裝備制造業(yè)的現(xiàn)狀與能力 975.4.1制造能力 975.4.2國產(chǎn)化現(xiàn)狀 985.4.3我國核電裝備制造業(yè)的優(yōu)勢與差距 985.5國內(nèi)外主要核電設(shè)備企業(yè)分析 1005.5.1國內(nèi)重點核電設(shè)備企業(yè) 1005.4.2國外核電設(shè)備制造業(yè)重點企業(yè) 1035.5核電設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢 1035.6核電設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題 105第6章國內(nèi)核電行業(yè)重點企業(yè)分析 1076.1中國核工業(yè)集團(tuán) 1076.2中國廣東核電集團(tuán) 1116.2.1業(yè)務(wù)概覽 1116.3中國電力投資集團(tuán) 1176.3.1發(fā)電量 1176.3.2裝機容量 1186.3.3電源結(jié)構(gòu) 1196.3.4重點核電項目概況 120第7章核安全與保障 1217.1核電站的安全保證 1227.2核電站安全保障系統(tǒng) 1237.3乏燃料處理 1267.5核廢料處理 131第8章民用非動力核技術(shù) 1338.1什么是民用非動力核技術(shù) 1338.2放射性同位素應(yīng)用 1338.2.1工業(yè)上的應(yīng)用 1338.2.2農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 1348.2.3醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用 1358.2.4其他非動力應(yīng)用 1368.3國內(nèi)外非動力核技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1368.3.1國外非動力核技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1378.3.2我國非動力核技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 1378.4我國非動力核技術(shù)發(fā)展問題 1408.5我國非動力核技術(shù)發(fā)展趨勢 141第9章核產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題及趨勢研究 1429.1存在的問題 1429.2發(fā)展趨勢 145附件 158附件1核級產(chǎn)品設(shè)計鑒定與市場準(zhǔn)入機制 158附件2中國核電行業(yè)稅收政策 162核產(chǎn)業(yè)概述1.1核能的概念及分類核能是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc^2;，其中E=能量，m=質(zhì)量，c=光速常量。核能的釋放主要有三種形式：A.核裂變能所謂核裂變能是通過一些重原子核(如鈾-235、鈾-238、钚-239等)的裂變釋放出的能量B.核聚變能由兩個或兩個以上氫原子核(如氫的同位素—氘和氚)結(jié)合成一個較重的原子核，同時發(fā)生質(zhì)量虧損釋放出巨大能量的反應(yīng)叫做核聚變反應(yīng)，其釋放出的能量稱為核聚變能。C.核衰變核衰變是一種自然的慢得多的裂變形式，因其能量釋放緩慢而難以加以利用核能，又稱原子能。原子核中的核子重新分配時釋放出來的能量。

核能可分為三類：（1）裂變能，重元素（如鈾、钚等）的原子核發(fā)生分裂時釋放出來的能量；（2）聚變能，由輕元素（氘和氚）原子核發(fā)生聚合反應(yīng)時釋放出來的能量；（3）原子核衰變時發(fā)出的放射能。核能與化學(xué)能的區(qū)別在于，化學(xué)能是靠化學(xué)反應(yīng)中原子間的電子交換而獲得能量。例如煤或石油燃燒時，每個碳或氫原子氧化過程中，只能釋放出幾個電子伏能量，而核能則靠原子核里的核子（中子或質(zhì)子）重新分配獲得能量，這種能量大得出奇。例如，每個鈾原子核裂變時，就能放出2億電子伏能量，所以1kg鈾裂變時釋放出來的能量相當(dāng)于2500t標(biāo)準(zhǔn)煤。等量的聚變?nèi)剂显诰圩儠r釋放出來的能量又比裂變能大4~5倍。

現(xiàn)在，人們已經(jīng)利用核裂變能發(fā)電、供熱，也正在研究受控核聚變，試圖開發(fā)利用核聚變能。放射能的利用也比較普遍，例如放射電池就是利用钚－238在衰變過程中釋放出來的能量來發(fā)電的。1.2核能發(fā)展史核能(nuclearenergy)是人類歷史上的一項偉大發(fā)明，這離不開早期西方科學(xué)家的探索發(fā)現(xiàn)，他們?yōu)楹四艿膽?yīng)用奠定了基礎(chǔ)。19世紀(jì)末英國物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子。1895年德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線。1896年法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性。1898年居里夫人與居里先生發(fā)現(xiàn)新的放射性元素釙。1902年居里夫人經(jīng)過4年的艱苦努力又發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳。1905年愛因斯坦提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式。1914年英國物理學(xué)家盧瑟福通過實驗，確定氫原子核是一個正電荷單元，稱為質(zhì)子。1935年英國物理學(xué)家查得威克發(fā)現(xiàn)了中子。1938年德國科學(xué)家奧托哈恩用中子轟擊鈾原子核，發(fā)現(xiàn)了核裂變現(xiàn)象。1942年12月2日美國芝加哥大學(xué)成功啟動了世界上第一座核反應(yīng)堆。1945年8月6日和9日美國將兩顆原子彈先后投在了日本的廣島和長崎。1957年蘇聯(lián)建成了世界上第一座核電站奧布靈斯克核電站。在1945年之前，人類在能源利用領(lǐng)域只涉及到物理變化和化學(xué)變化。二戰(zhàn)時，原子彈誕生了。人類開始將核能運用于軍事、能源、工業(yè)、航天等領(lǐng)域。美國、俄羅斯、英國、法國、中國、日本、以色列等國相繼展開對核能應(yīng)用前景的研究。核能發(fā)電的歷史與動力堆的發(fā)展歷史密切相關(guān)。動力堆的發(fā)展最初是出于軍事需要。1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一座裝機容量為5兆瓦(電)的核電站。英、美等國也相繼建成各種類型的核電站。到1960年,有5個國家建成20座核電站，裝機容量1279兆瓦（電）。由于核濃縮技術(shù)的發(fā)展，到1966年，核能發(fā)電的成本已低于火力發(fā)電的成本。核能發(fā)電真正邁入實用階段。1978年全世界22個國家和地區(qū)正在運行的30兆瓦（電）以上的核電站反應(yīng)堆已達(dá)200多座,總裝機容量已達(dá)107776兆瓦（電）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能發(fā)電的進(jìn)展更快。到1991年，全世界近30個國家和地區(qū)建成的核電機組為423套，總?cè)萘繛?.275億千瓦，其發(fā)電量占全世界總發(fā)電量的約16％。世界上第一座核電站—蘇聯(lián)奧布寧斯克核電站.中國大陸的核電起步較晚，80年代才動工興建核電站。中國自行設(shè)計建造的30萬千瓦（電）秦山核電站在1991年底投入運行。大亞灣核電站于1987年開工，于1994年全部并網(wǎng)發(fā)電。1.3核技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域核技術(shù)應(yīng)用可分成兩類：動力核技術(shù)和非動力核技術(shù)，動力核技術(shù)應(yīng)用如核電、核潛艇等，核電站的經(jīng)濟效益已給人很深的印象。但實際上，非動力核技術(shù)應(yīng)用也就是基于射線如伽瑪射線、電子束等的應(yīng)用，具有更好的經(jīng)濟效益和社會效益。他的應(yīng)用領(lǐng)域廣、節(jié)能、環(huán)保。民用非動力核技術(shù)的發(fā)展不僅有力推動了其應(yīng)用領(lǐng)域如醫(yī)學(xué)、環(huán)境等高技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，也形成了一個新的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域——民用非動力核技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)。主要包括：核探測成像裝置、新型放射性診斷和治療裝置及創(chuàng)新藥物、煙道氣輻射脫硫脫氮關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備、輻射加工、輻射滅菌、材料改性、新型輻照加速器等輻照裝置以及同位素制品等。1.4核能利用的意義核電站的造價比火電廠要高得多，但是由于核燃料價格比較穩(wěn)定，不像煤炭、石油等價格，隨開發(fā)量和其他因素的變動不斷上漲，因此，核電站的發(fā)電成本比燃煤電廠低，比燃油電廠更低。核能發(fā)電消耗的燃料較少，運輸量也小，不受燃料產(chǎn)地限制。核電站可以建在離負(fù)荷中心較近的地方，縮短了輸電線路，節(jié)省輸電線路的投資和降低輸電過程的電能損耗。核電站另一個優(yōu)點是沒有污染，屬清潔能源。而且由于設(shè)計、建造、管理都已經(jīng)有成熟的經(jīng)驗，核電站的安全可靠性得到了充分保證。從第一座核電站建立到今天，已經(jīng)走過了50多年的歷程。世界上近500座核電站，只發(fā)生過兩次核反應(yīng)堆泄漏放射性物質(zhì)的事故，其中的一次因為有嚴(yán)格、完善的外殼保護(hù)，沒有外泄污染環(huán)境。只有前蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站，由于設(shè)計落后，用了輕水石墨堆，在1986年發(fā)生嚴(yán)重的核外泄污染事故，這種反應(yīng)堆已經(jīng)淘汰。因此，核能發(fā)電將是世界各國21世紀(jì)能恨今源發(fā)展的戰(zhàn)略重點，在21世紀(jì)能源保障和環(huán)境保護(hù)中將起到重要的作用。核能是清潔的能源目前環(huán)境污染問題大部分是由使用化石燃料引起的，化石燃料燃燒會放出大量的煙塵、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，由二氧化碳等有害氣體造成的“溫室效應(yīng)”，將使地球氣溫升高，會造成氣候異常，加速土地沙漠化過程，給社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展帶來災(zāi)難性的影響，核電站并不排放這些有害物質(zhì)，不會造成“溫室效應(yīng)”，與火電廠相比，它能大大改善環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境等。在國外核電站的周圍有人居住、游泳、放牧牛羊、釣魚，有的核電站位于大城市附近，有的位于游覽區(qū)。核電站是安全、經(jīng)濟、干凈的能源，與火電站相比，更有利于保護(hù)環(huán)境。核電廠和火電廠對環(huán)境影響的比較（電功率100兆瓦）——核電站對周圍環(huán)境無污染居民受到的輻射劑量氧化硫排放量（噸/年）煙灰和殊物質(zhì)（噸/年）氧化氮排放量（噸/年）采礦面積（畝/年）危害健康的相對指數(shù)燃煤發(fā)電廠0.04846000-127500350026250-300001210SO：32021NOx：4530煙灰：1100壓水堆核電站：0.01800030-42氪氙1磷20核電站廢物嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn)，對人民生活不會產(chǎn)生有害影響核電廠的三廢治理設(shè)施與主體工程同時設(shè)計，同時施工，同時投產(chǎn)，其原則是盡量回收，把排放量減至最小，核電廠的固體廢物完全不向環(huán)境排放，放射性液體廢物轉(zhuǎn)化為固體也不排放；像工作人員淋浴水、洗滌水之類的低放射性廢水經(jīng)過處理、檢測合格后排放；氣體廢物經(jīng)過滯留衰變和吸附，過濾后向高空排放。核電廠廢物排放嚴(yán)格遵照國家標(biāo)準(zhǔn)，而實際排放的放射性物質(zhì)的量遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許值。所以，核電廠不會對給人生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來有害的影響。核電站是經(jīng)濟的能源世界上有核電國家的多年統(tǒng)計資料表明，雖然核電站的比投資高于燃煤電廠，但是，由于核燃料成本顯著地低于燃煤成本，以及燃料是長期起作用的因素，這就使得目前核電站的總發(fā)電成本低于燒煤電廠。核能是可持續(xù)發(fā)展的能源世界上已探明的鈾儲量約490萬噸，釷儲量約275萬噸。這些裂變?nèi)剂献銐蚴褂玫骄圩兡軙r代。聚變?nèi)剂现饕请弯嚕Ｋ须暮繛?.034克/升，據(jù)估計地球上總的水量約為138億億立方米，其中氘的儲量約40萬億噸，地球上的鋰儲量有2021多億噸，鋰可用來制造氚，足夠人類在聚變能時代使用。按目前世界能源消費的水平，地球上可供原子核聚變的氘和氚，能供人類使用上千億年。因此，有些能源專家認(rèn)為，只要解決了核聚變技術(shù)，人類就將從根本上解決了能源問題。1．核電是高效能源，消耗資源少

火電站利用化石燃料的燃燒所釋放出的化學(xué)能來發(fā)電，核電站則利用核燃料的核裂變反應(yīng)所釋放的核能來發(fā)電。核能要比化學(xué)能大得多，所以核電站所消耗的核燃料比同樣功率的火電廠所消耗的化石燃料要少得多。例如，一座百萬千瓦級的煤電廠每年要消耗約300萬噸原煤，而一座同樣功率的核電站每年僅需補充約30噸核燃料，后者僅為前者的十萬分之一。核電站（右）一年僅需補充30噸核燃料，一輛重型車即可拉走。煤電廠（左）一年消耗300萬噸原煤，相當(dāng)于每天要右一列40節(jié)車廂的火車為它拉煤。2．核電站的清潔能源，環(huán)境影響小目前的環(huán)境污染問題大部分是由使用化石燃料引起的?；剂系娜紵欧糯罅康亩趸肌⒍趸?、氮氧化物和飄塵，造成全球氣溫升高，酸雨頻降并破壞臭氧層，對人類和環(huán)境造成極大威脅和損害。核電站不會造成這種環(huán)境污染，因為它不使用化石燃料。

3．核電是安全能源，發(fā)生事故的可能性小核電是世界上最安全的行業(yè)之一。全世界50年來500多座核電反應(yīng)堆在其總共1萬2千多堆年的運行歷史中，只在上世紀(jì)七八十年代發(fā)生過兩起堆芯熔化的嚴(yán)重事故?，F(xiàn)在核電站的安全性能更好，發(fā)生事故的可能性更小。1.核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會造成空氣污染。2.核能發(fā)電不會產(chǎn)生加重\o"地球"地球溫室效應(yīng)的\o"二氧化碳"二氧化碳。3.核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，沒有其他的用途。4.核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運輸與儲存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30公噸的鈾燃料，一航次的飛機就可以完成運送。5.核能發(fā)電的成本中，燃料費用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。核電產(chǎn)業(yè)概況2.1核電站概念核電站是利用核分裂(NuclearFission)或核融合(NuclearFusion)反應(yīng)所釋放的的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠。目前商業(yè)運轉(zhuǎn)中的核能發(fā)電廠都是利用核分裂反應(yīng)而發(fā)電。核電站一般分為兩部分：利用原子核裂變生產(chǎn)蒸汽的核島（包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)）和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島（包括汽輪發(fā)電機系統(tǒng)）。核電站使用的燃料一般是放射性重金屬：鈾、钚。2.2核電站發(fā)電原理核電站是怎樣發(fā)電的呢？簡而言之，它是以核反應(yīng)堆來代替火電站的鍋爐，以核燃料在核反應(yīng)堆中發(fā)生特殊形式的“燃燒”產(chǎn)生熱量，來加熱水使之變成蒸汽。蒸汽通過管路進(jìn)入汽輪機，推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。核電站就是利用一座或若干座動力反應(yīng)堆所產(chǎn)生的熱能來發(fā)電或發(fā)電兼供熱的動力設(shè)施。它與我們常見的火力發(fā)電廠一樣，都用蒸汽推動汽輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。它們的主要不同在于蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)。火電廠依靠燃燒化石燃料（煤、石油或天然氣）釋放的化學(xué)能制造蒸汽，核電站則依靠核燃料的核裂變反應(yīng)釋放的核能來制造蒸汽。一般說來，核電站的汽輪發(fā)電機及電器設(shè)備與普通火電站大同小異，其奧妙主要在于核反應(yīng)堆。原子核反應(yīng)堆內(nèi)產(chǎn)生的核能，使堆芯發(fā)熱，高溫高壓的冷卻水在主冷卻泵驅(qū)動下，流進(jìn)反應(yīng)堆堆芯，冷卻水溫度升高，將堆芯的熱量帶至蒸汽發(fā)生器。蒸汽發(fā)生器一次側(cè)再把熱量傳遞給管子外面的二回路循環(huán)系統(tǒng)的給水，使給水加熱變成高壓蒸汽，放熱后的一次側(cè)冷卻水又重新流回堆芯。這樣不斷地循環(huán)往復(fù)，構(gòu)成一個密閉的循環(huán)回路。2.3核電站結(jié)構(gòu)核電站一般分為兩部分：利用原子核裂變生產(chǎn)蒸汽的核島（包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)）和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島（包括汽輪發(fā)電機系統(tǒng)）（如下圖所示）。核電站除了關(guān)鍵設(shè)備——核反應(yīng)堆外，還有許多與之配合的重要設(shè)備。以壓水堆核電站為例，它們是主泵，穩(wěn)壓器，蒸汽發(fā)生器，安全殼，汽輪發(fā)電機和危急冷卻系統(tǒng)等。它們在核電站中有各自的特殊功能。主泵如果把反應(yīng)堆中的冷卻劑比做人體血液的話，那主泵則是心臟。它的功用是把冷卻劑送進(jìn)堆內(nèi)，然后流過蒸汽發(fā)生器，以保證裂變反應(yīng)產(chǎn)生的熱量及時傳遞出來。穩(wěn)壓器又稱壓力平衡器，是用來控制反應(yīng)堆系統(tǒng)壓力變化的設(shè)備。在正常運行時，起保持壓力的作用；在發(fā)生事故時，提供超壓保護(hù)。穩(wěn)壓器里設(shè)有加熱器和噴淋系統(tǒng)，當(dāng)反應(yīng)堆里壓力過高時，噴灑冷水降壓；當(dāng)堆內(nèi)壓力太低時，加熱器自動通電加熱使水蒸發(fā)以增加壓力。蒸汽發(fā)生器它的作用是把通過反應(yīng)堆的冷卻劑的熱量傳給二次回路水，并使之變成蒸汽，再通入汽輪發(fā)電機的汽缸作功。安全殼用來控制和限制放射性物質(zhì)從反應(yīng)堆擴散出去，以保護(hù)公眾免遭放射性物質(zhì)的傷害。萬一發(fā)生罕見的反應(yīng)堆一回路水外逸的失水事故時，安全殼是防止裂變產(chǎn)物釋放到周圍的最后一道屏障。安全殼一般是內(nèi)襯鋼板的預(yù)應(yīng)力混凝土厚壁容器。汽輪發(fā)電機核電站用的汽輪發(fā)電機在構(gòu)造上與常規(guī)火電站用的大同小異，所不同的是由于蒸汽壓力低，汽輪發(fā)電機體積比常規(guī)火電站的大。危急冷卻系統(tǒng)為了應(yīng)付核電站一回路主管道破裂的極端失水事故的發(fā)生，近代核電站都設(shè)有危急冷卻系統(tǒng)。它是由注射系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)組成。一旦接到極端失水事故的信號后，安全注射系統(tǒng)向反應(yīng)堆內(nèi)注射高壓含硼水，噴淋系統(tǒng)向安全殼噴水和化學(xué)藥劑。便可緩解事故后果，限制事故蔓延。2.4核電站關(guān)鍵設(shè)備2.4.1什么是反應(yīng)堆（1）反應(yīng)堆概念及分類核反應(yīng)堆（nuclearreactor）俗稱原子反應(yīng)堆，是一個能維持和控制核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而實現(xiàn)核能—熱能轉(zhuǎn)換的裝置。核反應(yīng)堆是核電廠的心臟。核反應(yīng)堆，根據(jù)核能釋放原理的不同，分為核裂變反應(yīng)堆和核聚變反應(yīng)堆兩類。核裂變反應(yīng)堆系指在其中維持可控核裂變反應(yīng)的裝置。核裂變反應(yīng)堆按用途可分為生產(chǎn)堆、動力堆、試驗研究堆；按冷卻劑和慢化劑分為壓水堆、沸水堆、重水堆、氣冷堆、石墨水冷堆等；按中子能量分為快中子堆、中能中子堆和熱中子堆等。核聚變反應(yīng)堆系指在其中維持可控核聚變反應(yīng)的裝置。它可分磁約束核聚變反應(yīng)堆、激光核聚變反應(yīng)堆等。核反應(yīng)堆的基本組成是堆芯、控制系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)等。堆芯是發(fā)生核裂變和核聚變反應(yīng)的部位，冷卻劑流過堆芯將核裂變或核聚變反應(yīng)發(fā)出的熱量帶走。控制系統(tǒng)用來控制核裂變或核聚變反應(yīng)速度。當(dāng)前世界上建得最多的是壓水堆核電站。（2）核反應(yīng)堆的構(gòu)成反應(yīng)堆由堆芯、冷卻系統(tǒng)、慢化系統(tǒng)、反射層、控制與保護(hù)系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、輻射監(jiān)測系統(tǒng)等組成。堆芯中的燃料：反應(yīng)堆的燃料，不是煤、石油，而是可裂變材料。自然界天然存在的易于裂變的材料只有Ｕ-235，它在天然鈾中的含量僅有0.711％，另外兩種同位素Ｕ-238和Ｕ-234各占99.238％和0.0058％，后兩種均不易裂變。

另外，還有兩種利用反應(yīng)堆或加速器生產(chǎn)出來的裂變材料Ｕ-233和Pu-239。用這些裂變材料制成金屬、金屬合金、氧化物、碳化物等形式作為反應(yīng)堆的燃料。燃料包殼：為了防止裂變產(chǎn)物逸出，一般燃料都需用包殼包起來，包殼材料有鋁、鋯合金和不銹鋼等?？刂婆c保護(hù)系統(tǒng)中的控制棒和安全棒：為了控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速率在一個預(yù)定的水平上，需用吸收中子的材料做成吸收棒，稱之為控制棒和安全棒?？刂瓢粲脕硌a償燃料消耗和調(diào)節(jié)反應(yīng)速率；安全棒用來快速停止鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。吸收體材料一般是硼、碳化硼、鎘、銀銦鎘等。冷卻系統(tǒng)中的冷卻劑：為了將裂變的熱導(dǎo)出來，反應(yīng)堆必須有冷卻劑，常用的冷卻劑有輕水、重水、氦和液態(tài)金屬鈉等。慢化系統(tǒng)中的慢化劑：由于慢速中子更易引起鈾-235裂變，而中子裂變出來則是快速中子，所以有些反應(yīng)堆中要放入能使中子速度減慢的材料，就叫慢化劑，一般慢化劑有水、重水、石墨等。反射層：反射層設(shè)在活性區(qū)四周，它可以是重水、輕水、鈹、石墨或其它材料。它能把活性區(qū)內(nèi)逃出的中子反射回去，減少中子的泄漏量。屏蔽系統(tǒng)：反應(yīng)堆周圍設(shè)屏蔽層，減弱中子及γ劑量。輻射監(jiān)測系統(tǒng)：該系統(tǒng)能監(jiān)測并及早發(fā)現(xiàn)放射性泄漏情況。（3）核燃料組件核電站的燃料是鈾，其有效成分是其中的鈾-235，含量為3%左右。核燃料被燒結(jié)成一個個圓柱狀的二氧化鈾陶瓷體芯塊，疊裝在用鋯合金做成的包殼管中，做成一根根細(xì)長的燃料棒，再把這些燃料棒按一定規(guī)則組裝成一個個燃料組件，就可供核電站使用。核電站的反應(yīng)堆芯內(nèi)有100多個這樣的核燃料組件，總重量達(dá)幾十噸。（4）控制棒組件核反應(yīng)堆的開、停和核功率的調(diào)節(jié)都由控制棒控制?？刂瓢魞?nèi)的材料能強烈吸收中子，可以控制反應(yīng)堆內(nèi)鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)的進(jìn)行?？刂瓢粢步M裝成組件的形式。反應(yīng)堆不運行時，控制棒插在堆芯內(nèi)。開堆時將控制棒提起，運行中根據(jù)需要調(diào)節(jié)控制棒的高度。一旦發(fā)生事故，全部控制棒會自動快速下落，使反應(yīng)堆內(nèi)的鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)停止。2.4.2蒸汽發(fā)生器蒸發(fā)器（evaporator）是指通過加熱使溶液濃縮或從溶液中析出晶粒的設(shè)備，主要由加熱室和蒸發(fā)室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發(fā)所需要的熱量，促使液體沸騰汽化；蒸發(fā)室使氣液完全分離。加熱室中產(chǎn)生的蒸氣帶有大量液沫，到了較大空間的蒸發(fā)室后，這些液體借自身凝聚或除沫器等的作用得以與蒸氣分離。通常除沫器設(shè)在蒸發(fā)室的頂部。蒸發(fā)器按操作壓力分常壓、加壓和減壓3種。按溶液在蒸發(fā)器中的運動狀況分有：①循環(huán)型。沸騰溶液在加熱室中多次通過加熱表面，如中央循環(huán)管式、懸筐式、外熱式、列文式和強制循環(huán)式等；②單程型。沸騰溶液在加熱室中一次通過加熱表面，不作循環(huán)流動，即行排出濃縮液，如升膜式、降膜式、攪拌薄膜式和離心薄膜式等；③直接接觸型。加熱介質(zhì)與溶液直接接觸傳熱，如浸沒燃燒式蒸發(fā)器。蒸發(fā)裝置在操作過程中，要消耗大量加熱蒸汽，為節(jié)省加熱蒸汽，可采用多效蒸發(fā)裝置和蒸汽再壓縮蒸發(fā)器。蒸發(fā)器廣泛用于化工、輕工等部門。蒸汽發(fā)生器是核電站中僅次于壓力容器的重型設(shè)備。它的作用是把一回路水從核反應(yīng)堆中帶出的熱量傳給二回路水，并使其變成蒸汽。蒸汽發(fā)生器內(nèi)部有幾千根薄壁傳熱管，呈倒U形布置。一回路水在傳熱管內(nèi)流動，二回路水在管外流動。蒸汽在蒸汽發(fā)生器的上部形成。2.4.3什么是蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)（nuclearsteamsupplysystem），核動力裝置中利用原子核反應(yīng)堆內(nèi)核燃料裂變反應(yīng)生成的熱能產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)。核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)主要包括核反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、主冷卻劑系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)。一般用于發(fā)電、驅(qū)動和供熱。圖1是各種核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的示意圖。核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的類型有單回路的（用于沸水堆）、兩回路的（用于壓水堆、氣冷堆、重水堆和有機堆）和三回路的（用于液態(tài)金屬冷卻的快中子堆）。在單回路的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)中，反應(yīng)堆的冷卻劑在反應(yīng)堆內(nèi)加熱后，直接變?yōu)檎羝屯啓C，經(jīng)汽輪機凝汽器冷凝后的冷卻劑再由泵送入堆內(nèi)。在兩回路的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)中，反應(yīng)堆的冷卻劑在反應(yīng)堆內(nèi)加熱后由主循環(huán)泵送入蒸汽發(fā)生器，加熱蒸汽發(fā)生器另一側(cè)的給水，使之變?yōu)檎羝屯啓C；經(jīng)汽輪機冷凝器冷凝后的冷卻劑再進(jìn)入反應(yīng)堆入口。在兩回路核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)中另設(shè)立一個中間回路，便成為三回路的系統(tǒng)。圖2為壓水堆核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)主要部分的布置。它包括核反應(yīng)堆本體（壓力殼、堆內(nèi)構(gòu)件和控制棒組件等）、蒸汽發(fā)生器、主循環(huán)泵、穩(wěn)壓器、冷卻劑系統(tǒng)管道及其附件，以及一些主要的輔助系統(tǒng)（如穩(wěn)壓系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、化學(xué)控制系統(tǒng)、余熱排除系統(tǒng)和安全防護(hù)系統(tǒng)等）。核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備龐大，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)計制造較難，價格昂貴。80年代以來趨向于大型化，減少一回路的并聯(lián)環(huán)路數(shù)目，并使設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。如有些1200MW電功率的壓水堆核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)采用4個并聯(lián)環(huán)路的一回路；900MW電功率的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)采用3個并聯(lián)環(huán)路的一回路。它們的單個設(shè)備可以通用，每個環(huán)路單元為300MW。一座1010MW毛電功率壓水堆的核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)參數(shù)如下：核反應(yīng)堆熱功率2905MW冷卻劑和慢化劑輕水一回路的環(huán)路數(shù)目3冷卻劑總流量49030噸／時冷卻劑平均壓力15.5兆帕冷卻劑溫度反應(yīng)堆入口292.4℃反應(yīng)堆出口327.6℃蒸汽發(fā)生器臺數(shù)3蒸汽總流量5810噸／時蒸汽壓力6.42兆帕蒸汽濕度0.25％核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的工作介質(zhì)有放射性，要求嚴(yán)格防止破裂和泄漏事故。2.4.3什么是安全殼（反應(yīng)堆廠房）安全殼是核電站的標(biāo)志性建筑材物，核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的所有設(shè)備均裝載其內(nèi)。安全殼一般為帶有半球形頂?shù)膱A柱體鋼筋混凝土建筑物，直徑約40米，高約60米，厚約1米，內(nèi)襯6毫米厚的鋼板以確保整體的密封性。安全殼能承受地震、颶風(fēng)、飛機墜落等各種沖擊，是核電站的保護(hù)神，并確保核反應(yīng)堆內(nèi)的放射性物質(zhì)不逸入環(huán)境。2.5核燃料循環(huán)及其組成核工業(yè)是一個十分廣大的系統(tǒng)工程，其組成體系包括：鈾礦勘探、鈾礦開采與鈾的提取、燃料元件制造、鈾同位素分離、反應(yīng)堆發(fā)電、乏燃料后處理、同位素應(yīng)用以及與核工業(yè)相關(guān)的建筑安裝、儀器儀表、設(shè)備制造與加工、安全防護(hù)及環(huán)境保護(hù)。核燃料循環(huán)（nuelearfuelcycle），為核動力反應(yīng)堆供應(yīng)燃料和其后的所有處理和處置過程的各個階段。它包括鈾的采礦，加工提純，化學(xué)轉(zhuǎn)化，同位素濃縮，燃料元件制造，元件在反應(yīng)堆中使用，核燃料后處理，廢物處理和處置等（如下圖所示）。核燃料循環(huán)有3種主要型式：①一次通過。使用過的燃料元件不進(jìn)行后處理，而直接作為廢物加以處置。②熱中子堆中再循環(huán)。使用過的燃料元件經(jīng)后處理回收其中未用完的鈾和新產(chǎn)生的钚，返回重新制造元件，循環(huán)使用。③快中子增殖堆中再循環(huán)?？熘凶釉鲋扯讶剂嫌深泻拓毣櫂?gòu)成。使用過后，經(jīng)后處理回收其中鈾和钚，返回循環(huán)使用。在這種反應(yīng)堆中由鈾238吸收中子生成的钚比由于裂變而消耗掉的钚還要多，因此可以實現(xiàn)核燃料（钚）的增殖。另一種不常用的核燃料是釷，它來自自然界的釷礦。釷232在反應(yīng)堆中吸收中子后可轉(zhuǎn)化為另外一種核燃料鈾233。因此，由鈾233和釷結(jié)合使用也構(gòu)成核燃料循環(huán)。鈾礦地質(zhì)勘探鈾是核工業(yè)最基本的原料。鈾礦地質(zhì)勘探的目的是查明和研究鈾礦床形成的地質(zhì)條件，總結(jié)出鈾礦床在時間上和空間上的分布規(guī)律，并用此規(guī)律指導(dǎo)普查勘探，探明地下的鈾礦資源。普查勘探工作的程序為區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、普查和詳查、揭露評價、勘探等，同時還要求工作人員進(jìn)行地形測量、地質(zhì)填圖、原始資料編錄等-系列的基礎(chǔ)地質(zhì)工作。分散在地殼中的鈾元素在各種地質(zhì)作用下不斷集中，最終形成了鈾礦物的堆積物，即鈾礦床。了解鈾礦床的形成過程，對鈾礦普查勘探具有十分重要的指導(dǎo)意義。并不是所有的鈾礦床都有開采、進(jìn)行工業(yè)利用價值的。據(jù)統(tǒng)計，在已發(fā)現(xiàn)的170多種鈾礦床及含鈾礦物中，具有實際開采價值只有14～18%。影響鈾礦床工業(yè)的兩個主要因素是礦石品位和礦床儲量。此外，評價的因素還有礦石技術(shù)加工性能、礦床開采條件，有用元素綜合利用的可能性和交通運輸條件等。鈾礦開采生產(chǎn)鈾的第一步是鈾礦開采。其任務(wù)是從地下礦床中開采出工業(yè)品位的鈾礦石，或?qū)⑩櫧?jīng)化學(xué)溶浸，生產(chǎn)出液體鈾化合物。由于鈾礦有放射性，所以鈾礦開采其特殊方法。常用的主要有三種：露天開采、地下開采和原地浸出。露天開采一般用于埋藏較淺的礦體，方法剝離表土和覆蓋巖石，使礦石出露，然后進(jìn)行采礦。地下開采一般用于埋藏較深的礦體，此種方法的工藝過程比較復(fù)雜。與以上兩種法方法相比，原地浸出采鈾具有生產(chǎn)成本低，勞動強度小等優(yōu)點，但其應(yīng)用有一定的局限性，僅適用于具有一定地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的礦床。其方法是通過地表鉆孔將化學(xué)反應(yīng)劑注入礦帶，通過化學(xué)反應(yīng)選擇性地溶解礦石中的有用成分--鈾，并將浸出液提取出地表，而不使礦石繞圍巖產(chǎn)生位移。鈾礦石的加工鈾礦石加工的目的是將開采出來的具有工業(yè)品位或經(jīng)放射性選礦的礦加工富集，使其成為含鈾較高的中間產(chǎn)品，即通常所說的鈾化學(xué)濃縮物。將此種鈾化學(xué)濃縮物精制，進(jìn)一步加工成易于氫氟化的鈾氧化物作為下一步工序的原料。鈾礦石加工的主要步驟包括：礦石品位、磨礦、礦石浸出，母液分離、溶液純化、沉淀等工序。為了便于浸出，礦石被開采出來后，必須將其破碎磨細(xì)，使鈾礦物充分暴露。然后采用一定的工藝，借助一些化學(xué)試劑（即浸出劑）或其它手段將礦石中有價值的組分選擇性地溶解出來。浸出方法有兩種：酸法和堿法。由于浸出液中鈾含量低，而且雜質(zhì)種類多，含量高，所以必須將雜質(zhì)去除才能確保鈾的純度。實現(xiàn)這一過程，可以選擇以下兩種方法:離子交換法（又稱吸附法）和溶劑萃取法。水冶生產(chǎn)的最后一道工序是將沉淀物洗滌、壓濾、干燥，然后得到水冶產(chǎn)品鈾化學(xué)濃縮物，又稱黃餅。鈾的濃縮為了提高鈾-235濃度所進(jìn)行的鈾同位素的分離處理稱為濃縮。通過濃縮可以為某些反應(yīng)堆提供鈾-235濃度符合要求的鈾燃料,現(xiàn)今所采用的濃縮方法有氣體擴散法、分離法、激光法、噴嘴法、電磁分離法、化學(xué)分離法等，其中氣體擴散法和離心分離法是現(xiàn)代工業(yè)上普遍采用的濃縮方法。濃縮處理是以六氟化鈾形式進(jìn)行的。核燃料元件經(jīng)過提純或濃縮的鈾，還不能直接用作核燃料。必須經(jīng)過化學(xué)，物理、機械加工等處理后，制成各種不同形狀和品質(zhì)的元件，才能供反應(yīng)堆作為燃料來使用。核燃料元件種類繁多，按組分特征來分，可分為金屬型、陶瓷型和彌散型；按幾何形狀來分，有柱狀、棒狀、環(huán)狀、板狀、條狀、球狀、棱柱狀元件；按反應(yīng)堆來分，可以分為試驗堆元件，生產(chǎn)堆元件，動力堆元件（包括核電站用的核燃料組件）。核燃料元件一般都是由芯體和包殼組成的。由于它長期在強輻射、高溫、高流速甚至高壓的環(huán)境下工作，所以對芯片的綜合性能、包殼材料的結(jié)構(gòu)和使用壽命都有很高的要求。可見，核燃料元件制造是一種高科技含量的技術(shù)。乏燃料的后處理經(jīng)過輻照的燃料元件，從堆內(nèi)卸出時總是含有一定量未分裂和新生的裂變?nèi)剂?。乏燃料的后處理的目的就是回收這些裂變?nèi)剂先玮?235，鈾-233和钚，利用它們再制造新的燃料元件或用做核武器裝料。此外，回收轉(zhuǎn)換原料（鈾-238，銫-137，鍶-90），提取處理所生成的超鈾元素以及可用作射線源的某些放射性裂變產(chǎn)物（如銫-137，鍶-90等），都有很大的科學(xué)和經(jīng)濟價值。但此項工序放射性強，毒性大，容易發(fā)生臨界事故，所以，在進(jìn)行乏燃料的后處理時一定要加強安全防護(hù)措施。后處理工藝一般分為四個步驟：冷卻與首端處理、化學(xué)分離、通過化學(xué)轉(zhuǎn)化還原出鈾和钚、通過凈化分別制成金屬鈾（或二氧化鈾）及钚（或二氧化钚）。冷卻與首端處理是冷卻將乏燃料組件解體，即脫除元件包殼，溶解燃料芯塊。化學(xué)分離（即凈化與去污過程）是將裂變產(chǎn)物從Ｕ-Pu中清除出去,然后用溶劑淬取法將鈾-钚分離并分別以硝酸鈾酰和硝酸钚溶液形式提取出來。三廢處理與處置在核工業(yè)生產(chǎn)和科研過程中，會產(chǎn)生一些不同程度放射性的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)的廢物，簡稱為"三廢"。在這些廢物中，放射性物質(zhì)的含量雖然很低，危害卻很大。普通的外界條件（如物理、化學(xué)、生物方法）對放射性物質(zhì)基本上不會起作用。因此在放射性廢物處理過程中，除了靠放射性物質(zhì)的衰變使其放射性衰減外，就只能采取多級凈化、去污、壓縮減容、焚燒、固化等措施將放射性物質(zhì)從廢物中分離出來，使?jié)饧派湫晕镔|(zhì)的廢物體積盡量減小，并改變其存在的狀態(tài)，以達(dá)安全處置的目的。這個過程稱為"三廢處理與處置"。2.6核電技術(shù)2.6.1核電站分類壓水堆核電站以壓水堆為熱源的核電站。它主要由核島和常規(guī)島組成。壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵和堆芯。在核島中的系統(tǒng)設(shè)備主要有壓水堆本體，一回路系統(tǒng)，以及為支持一回路系統(tǒng)正常運行和保證反應(yīng)堆安全而設(shè)置的輔助系統(tǒng)。常規(guī)島主要包括汽輪機組及二回路等系統(tǒng)，其形式與常規(guī)火電廠類似。沸水堆核電站以沸水堆為熱源的核電站。沸水堆是以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑并在反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽的動力堆。沸水堆與壓水堆同屬輕水堆，都具有結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、建造費用低和負(fù)荷跟隨能力強等優(yōu)點。它們都需使用低富集鈾作燃料。沸水堆核電站系統(tǒng)有：主系統(tǒng)（包括反應(yīng)堆）；蒸汽-給水系統(tǒng)；反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)等。重水堆核電站以重水堆為熱源的核電站。重水堆是以重水作慢化劑的反應(yīng)堆，可以直接利用天然鈾作為核燃料。重水堆可用輕水或重水作冷卻劑，重水堆分壓力容器式和壓力管式兩類。重水堆核電站是發(fā)展較早的核電站，有各種類別，但已實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模推廣的只有加拿大發(fā)展起來的坎杜型壓力管式重水堆核電站。快堆核電站由快中子引起鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)所釋放出來的熱能轉(zhuǎn)換為電能的核電站?？於言谶\行中既消耗裂變材料，又生產(chǎn)新裂變材料，而且所產(chǎn)可多于所耗，能實現(xiàn)核裂變材料的增殖。目前，世界上已商業(yè)運行的核電站堆型，如壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆等都是非增殖堆型，主要利用核裂變?nèi)剂?，即使再利用轉(zhuǎn)換出來的钚-239等易裂變材料，它對鈾資源的利用率也只有1％—2％，但在快堆中，鈾-238原則上都能轉(zhuǎn)換成钚-239而得以使用，但考慮到各種損耗，快堆可將鈾資源的利用率提高到60％—70％。2.6.2核電技術(shù)歷史沿革第一代核能發(fā)電機組第一代核能發(fā)電是利用原子核裂變能發(fā)電的初級階段，從為軍事服務(wù)走向和平利用，時間大體上在上世紀(jì)50年代到60年代中期，以開發(fā)早期的原型堆核電廠為主。例如，美國西屋電氣公司開發(fā)的民用壓水堆核電廠，希平港（shippingport）核電廠在美國建成；以及通用電氣公司（GE）開發(fā)的民用沸水堆核電廠，第一個建在美國加利福尼亞灣洪保德灣，以及隨后1960年7月建成德累斯頓（Dresden-I）。前蘇聯(lián)1954年在莫斯科附近奧布寧斯克建成第一座壓力管式石墨水冷核電廠，英國1956年建成第一座產(chǎn)钚、發(fā)電兩用的石墨氣冷核電廠——卡德霍爾核電廠，1957年，美國建成電功率為九萬千瓦的希平港原型核電站。這一時期的工作，為下一步商用核電廠的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。第二代核電廠基本上仿照了這一代核電廠的模式，只是技術(shù)上更加成熟,容量逐步擴大，并逐步引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)。第二代核能發(fā)電機組第二代核能發(fā)電是商用核電廠大發(fā)展的時期，從上世紀(jì)60年代中期到90年代末，即使目前在興建的核電廠，還大多屬于第二代的核能發(fā)電機組。前后形成兩次核電廠建設(shè)高潮，一次是在美國輕水堆核電廠的經(jīng)濟性得到驗證之后，另一次是在1973年世界第一次石油危機后，使得各國將核電作為解決能源問題的有力措施。第二代核電廠的建設(shè)形成了幾個主要的核電廠類型，他們是壓水堆核電廠，沸水堆核電廠，重水堆（CANDU）核電廠，氣冷堆核電廠，以及壓力管式石墨水冷堆核電廠。建成441座核電廠，最大的單機組功率做到150萬千瓦，總的運行業(yè)績達(dá)到上萬個堆年。期間僅出現(xiàn)過兩次較大的事故，即三里島核電廠事故和切爾諾貝利核電廠事故。氣冷堆核電廠由于其建造費用和發(fā)電成本競爭不過輕水堆核電廠，上世紀(jì)70年代末已停止興建。石墨水冷堆核電廠由于其安全性能存在較大缺陷，切爾諾貝利核電廠事故以后，不再興建。第三代核能發(fā)電機組上世紀(jì)90年代，為解決三里島和切爾諾貝利核電站的嚴(yán)重事故的負(fù)面影響，世界核電界集中力量對嚴(yán)重事故的預(yù)防和后果緩解進(jìn)行了研究和攻關(guān)，美國和歐洲先后出臺“先進(jìn)輕水堆用戶要求”文件和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”，進(jìn)一步明確了防范與緩解嚴(yán)重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。國際上通常把滿足這兩份文件之一的核電機組稱為第三代核電機組。對第三代核電機組,要求能在2021年前進(jìn)行商用建造。在國際上，目前已比較成熟的第三代核電壓水堆有AP-1000、ERP和System80+三個型號，System80+雖已經(jīng)美國NRC批準(zhǔn)，但美國已放棄不用。第三代核電技術(shù)問世以后，受到全球核電用戶的普遍關(guān)注，包括中國在內(nèi)的一些核電業(yè)主已經(jīng)選用或準(zhǔn)備選用更安全、更經(jīng)濟的第三代核電技術(shù)進(jìn)行新的核電機組建設(shè)。安全是核電發(fā)展的生命線。在對正在運行的二代機組進(jìn)行延壽的同時，世界各國新近開工建設(shè)的核電項目，基本上是更為安全和先進(jìn)的三代核電機組。目前已經(jīng)開發(fā)出ABWR、ESBWR、EPR、AP1000、APR1400、APWR1600等三代核電堆型。第四代核能發(fā)電機組2021年1月，在美國能源部的倡議下，美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷等十個有意發(fā)展核能利用的國家，聯(lián)合組成“第四代國際核能論壇”(GIF)，并于2021年7月簽署了合約，約定共同合作研究開發(fā)第四代核能系統(tǒng)(GenⅣ)。2021年5月,在巴黎舉行的第四代核能國際論壇研討會上，選定了六種反應(yīng)堆型：氣冷快堆，鉛冷快堆，熔鹽堆，鈉冷快堆，超臨界水堆，超高溫反應(yīng)堆的概念設(shè)計，作為第四代核能技術(shù)的優(yōu)先研究開發(fā)對象。目前，參加GIF的國家或組織共有13個：阿根廷、巴西、加拿大、法國、日本、韓國、南非、瑞士、英國、美國、歐盟、中國和俄羅斯。第四代核能系統(tǒng)具有預(yù)防和緩解嚴(yán)重事故措施，是經(jīng)濟上能與天然氣機組相競爭的先進(jìn)核能系統(tǒng)。它是從循環(huán)經(jīng)濟的角度出發(fā)，將先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)和先進(jìn)核燃料循環(huán)技術(shù)作為一個系統(tǒng)工程進(jìn)行研究，而不是孤立地研究反應(yīng)堆技術(shù)本身。第四代核能系統(tǒng)不僅考慮發(fā)電，還將考慮供熱、海水淡化和制氫等非電力應(yīng)用。國際上第四代核能技術(shù)的目標(biāo)是到2030年實現(xiàn)商用化。2.6.3我國核電技術(shù)歷史沿革我國核電技術(shù)的引進(jìn)是從引進(jìn)法國機組開始的。法國百萬千瓦級核電技術(shù)的原型是美國西屋公司標(biāo)準(zhǔn)312堆型，通過改進(jìn)批量化建設(shè)發(fā)展成為標(biāo)準(zhǔn)化的CPY技術(shù)。為了提高法國核電的出口競爭力，法瑪通公司在CPY的基礎(chǔ)上形成了安全性和經(jīng)濟性較好的M310堆型。大亞灣核電站引進(jìn)的就是這種新型的M310堆型，同時我國開展了百萬千瓦級大型商用核電技術(shù)的消化、吸收和創(chuàng)新工作。嶺澳一期核電站以大亞灣核電站為參考電站，維持熱功率和其它主要運行參數(shù)不變，結(jié)合經(jīng)驗反饋和核安全技術(shù)發(fā)展要求，通過37項技術(shù)改進(jìn)，進(jìn)一步提高了電站安全水平和技術(shù)經(jīng)濟性能，總體性能達(dá)到了國際同類型在役核電站的先進(jìn)水平。在建的嶺澳二期核電站在大亞灣和嶺澳一期核電站的技術(shù)基礎(chǔ)上，根據(jù)運行經(jīng)驗反饋和參考法國同類機組批量改造計劃，進(jìn)行了多項技術(shù)改進(jìn)，其中重大改進(jìn)有15項。嶺澳二期工程按“自主設(shè)計、部件采購”模式實施。CRP－1000方案是最近由中廣核集團(tuán)推出的，它以嶺澳一期和嶺澳二期為參考基礎(chǔ)，為進(jìn)一步滿足新版安全法規(guī)的要求，相應(yīng)采納了一些新技術(shù)。在后續(xù)項目中，CRP－1000方案仍將結(jié)合經(jīng)驗反饋，陸續(xù)采用新技術(shù)，使其安全性和經(jīng)濟性進(jìn)一步提高。應(yīng)該說，CRP－1000是目前國內(nèi)安全可靠性、成熟性、經(jīng)濟性等各方面有一定競爭力的核電技術(shù)方案。是我國可以在“十一五”和“十二五”期間進(jìn)行建設(shè)的百萬千瓦級“二代加”改進(jìn)核電技術(shù)方案。遼寧紅沿河核電站項目將采用CPR－1000技術(shù)方案。2.7核電發(fā)展2.7.1世界核電發(fā)展概況世界核電起源于五十年代，1957年，第一座商業(yè)用核電廠在美國賓州投入運行，從而引發(fā)了20世紀(jì)50年代至70年代末世界核能特別是核電的快速發(fā)展，在七十年代和八十年代發(fā)展達(dá)成高峰。但一系列核泄露事件如1979年3月28日美國賓夕法尼亞州三里島核電站發(fā)生泄露事故，1986年4月26日驚世駭人的切爾諾貝利事件發(fā)生，2021年9月30日日本東京西北一核工廠發(fā)生核泄露事故，以及核廢料處置問題引進(jìn)關(guān)注，使得核能發(fā)電跌入低谷，世界核電發(fā)展幾近停滯。20世紀(jì)80年代到20世紀(jì)末，世界核能發(fā)展跌入低谷。究其原因，有技術(shù)和經(jīng)濟層面的，也有人們認(rèn)識和理念層面的，但發(fā)達(dá)國家能源暫時過剩、不需要發(fā)展核能則是一個重要因素。20世紀(jì)90年代，國際石油價格最便宜時低至8美元一桶。正是在這樣的形勢下，美國停止了核電站建設(shè)和核處理廠運行，德國、英國緊隨其后。20世紀(jì)九十年代以后，核電技術(shù)先進(jìn)國家積極開發(fā)更為安全和更為經(jīng)濟的三代核電站，滿足URD和EUR（分別指美國核電用戶要求文件和歐洲核電用戶要求文件）的要求，取得了重大的進(jìn)展。如美國西屋公司的AP1000和AREVA的EPR，以及GE公司的ABWR等。核廢料的有效處置技術(shù)得到進(jìn)步。步入21世紀(jì)后，隨著能源緊張以及環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，加上核電技術(shù)和管理的進(jìn)步，各國核能很快出現(xiàn)復(fù)興。截止到2021年底，世界核電產(chǎn)量達(dá)2601億千瓦時（TWh），美國是世界上核電發(fā)電量最多的國家，為809億千瓦時（TWh），占全國能源總量的19.7%，其次是法國、日本、俄羅斯、韓國等國家。從全球能源結(jié)構(gòu)看，核電占能源結(jié)構(gòu)的比例大約為14%，核電已經(jīng)成為新能源的重要組成部分，有16個國家占比超過1/4。核能在國家能源結(jié)構(gòu)比例最大的國家是法國，達(dá)76.2%，其次是立陶宛，為72.9%，比利時和斯洛伐克也超過50%。而我國臺灣2021年核電發(fā)電量為39.3億千瓦時，占臺灣能源比例為17.1%，而我國大陸核能發(fā)電比例雖然呈逐年增長態(tài)勢，但是總體比例還非常低，只有2.2%。事隔三十年，為什么世界核電會有這樣一個復(fù)蘇呢？這是當(dāng)前各國發(fā)展自身的迫切需要。首先，當(dāng)前具有大規(guī)模替代能力的和前景的只有核電，別的新能源包括氫能、風(fēng)電、太陽能等功率不如核能大，現(xiàn)有技術(shù)條件下，這些可再生能源的供給能力和經(jīng)濟性在短時間內(nèi)還遠(yuǎn)不能滿足各國能源需求。其次，環(huán)境保護(hù)壓力進(jìn)一步推進(jìn)核電發(fā)展。能源消耗，主要是溫室氣體排放和污染?；剂显谏a(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的二氧化碳和二氧化硫、氮化物等。核電站不直接排放二氧化碳，其發(fā)電產(chǎn)生的廢物僅為同等規(guī)模燃煤電站的十萬分之一。比如，大亞灣核電站的百萬千瓦機組每年減少二氧化碳排放量相當(dāng)于廣州市內(nèi)汽車20年的尾氣排放量。再次，核電技術(shù)進(jìn)步為核電加快發(fā)展提供了保障。目前世界上正在商業(yè)運用的核電機組大部分是上世紀(jì)70年代建造的第二代堆型，在此基礎(chǔ)上，通過技術(shù)改進(jìn)和完善，形成了二代改進(jìn)型技術(shù)，核電安全性和經(jīng)濟性有了明顯提高。近年來，在第二代經(jīng)驗基礎(chǔ)上，采用新技術(shù)，開發(fā)出了美國西屋公司和法國EPR這樣的三代機型，大幅度提高了核電的安全性。此外，根據(jù)世界核能協(xié)會的統(tǒng)計，截止2021年9月全球規(guī)劃在這一時期建成的核電機組有137臺，裝機容量共計15119萬千瓦。其中中國規(guī)劃核電機組35臺，占全球規(guī)劃容量的25%。2.7.2我國核電發(fā)展概況到目前為止，我國共有11臺核電機組并網(wǎng)發(fā)電，總裝機容量近900萬千瓦；在建的機組8臺，容量780萬千瓦。

經(jīng)過20多年的發(fā)展，中國在核電技術(shù)的研究開發(fā)、工程設(shè)計、設(shè)備制造、工程建設(shè)、運營管理等方面，具備了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)、實力和新鮮經(jīng)驗。

2021年底，中國發(fā)電裝機容量已達(dá)622GW。但核電所占比例非常低，僅占1.5%。我國各種發(fā)電裝機容量比例

目前中國電力裝機總量和發(fā)展需求

圖表數(shù)據(jù)來自國家開發(fā)銀行專家委員會《2021－2030年電力需求預(yù)測及發(fā)展戰(zhàn)略研究》

中國積極發(fā)展核電的必要性電力已經(jīng)成為制約中國國民經(jīng)濟發(fā)展的一個重要瓶頸。長期以來，火電（主要是燃煤電站）在中國電力結(jié)構(gòu)中所占比例過大，水電繼續(xù)大規(guī)模開發(fā)的容量有限。為滿足日常增長的電力需要，中國要積極發(fā)展更為安全可靠和經(jīng)濟的核電：

中國核電發(fā)展規(guī)劃

圖表數(shù)據(jù)來自國家開發(fā)銀行專家委員會《2021－2030年電力需求預(yù)測及發(fā)展戰(zhàn)略研究》

中國目前已開工或近期開工的核電項目，共24個機組，總裝機容量達(dá)25.5GW，將于2021年到2021年間建成發(fā)電。核燃料的配套發(fā)展中國政府也在加緊實施與核電相配套的核燃料生產(chǎn)和核廢料處理的多項工程任務(wù)，包括從鈾資源的勘探，天然鈾生產(chǎn)，濃縮鈾生產(chǎn)，燃料組件制造，到乏燃料的處理，核廢物玻璃固化和最終處理等。中國將對核電站卸出的乏燃料進(jìn)行后處理，實現(xiàn)鈾資源循環(huán)使用，對后處理產(chǎn)生的高放廢液進(jìn)行玻璃固化，并最終進(jìn)行深地層貯存，以充分利用鈾資料和減少最終核廢物數(shù)量。近日，由國家能源專家咨詢委員會電力與核能專業(yè)委員會最新推出的一份《中國核電發(fā)展戰(zhàn)略研究報告》稱：“我國核電已形成規(guī)?；炕l(fā)展格局?！边@份由我國著名核電專家、中國工程院院士葉奇蓁主持編寫的報告，是在重點分析了我國二代改進(jìn)型壓水堆核電站發(fā)展的現(xiàn)狀后做出上述判斷的。報告認(rèn)為，從自主設(shè)計能力上講，我國核電設(shè)計院已形成一支專業(yè)配套、結(jié)構(gòu)合理的研究設(shè)計隊伍；已具備自主設(shè)計30萬千瓦、60萬千瓦和百萬千瓦級壓水堆核電廠能力；具備了同時設(shè)計多個項目的設(shè)計力量。從項目管理上講，我國已掌握國際先進(jìn)的工程建設(shè)項目管理模式和運行模式，擁有先進(jìn)的管理理念、規(guī)范規(guī)程和制度方法，配置了相應(yīng)的軟硬件設(shè)施。從設(shè)備制造上講，我國已形成上海、哈爾濱和四川三大核電設(shè)備制造基地，除主泵、數(shù)字化儀控系統(tǒng)等少數(shù)設(shè)備外，具備了設(shè)計制造百萬千瓦級壓水堆核電機組大部分設(shè)備的生產(chǎn)能力。其中60萬千瓦壓水堆核電機組國產(chǎn)化率超過70%，已具備成套出口30萬千瓦壓水堆核電機組的能力。從建設(shè)安裝上講，我國“九五”、“十五”期間自主建設(shè)的4個項目8臺機組的建設(shè)，證明我國核電建設(shè)隊伍已具備同時以不同進(jìn)度在不同廠址建設(shè)多臺機組的土建安裝能力。從營運管理上講，我國核電發(fā)展業(yè)績良好，１１臺已建成,機組穩(wěn)定運行，負(fù)荷因子達(dá)到８５％－９２％，各項運行指標(biāo)高于世界平均水準(zhǔn)。從安全監(jiān)管能力上講，我國已建立了與國際接軌的核安全管理和監(jiān)督體系，具備了全過程全方位監(jiān)管能力。核安全監(jiān)督貫穿于核電站的設(shè)計、設(shè)備制造、建設(shè)安裝、調(diào)試運行直到退役等各個環(huán)節(jié)。已建成的核電站運行安全，沒有溫室氣體和有害氣體排放，放射性廢物的排放也遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。2.7.3我國進(jìn)一步發(fā)展核電的必要性

1．我國未來經(jīng)濟發(fā)展的需要

我國未來經(jīng)濟發(fā)展還需要消費大量能源。根據(jù)保守計算，到2021年，我國一次能源消費至少要達(dá)到2800百萬噸油當(dāng)量。對于這一龐大的能源需求，我國通過大幅增加石油消費是不現(xiàn)實也是不可能的。通過增加天然氣消費，可以得到一些彌補，但數(shù)量會是有限的，因為我國天然氣生產(chǎn)能力和天然氣基礎(chǔ)設(shè)施有限。通過增加水電、太陽能和風(fēng)能等消費，也可以得到一些彌補，但限于技術(shù)和成本等原因，數(shù)量恐怕也不會太高；大幅增加煤炭消費，又勢必對環(huán)境產(chǎn)生影響，比較起來，發(fā)展核能恐怕是最為有效和可行。

2．國內(nèi)能源安全的需要

我國石油短缺的局面短期內(nèi)難以改變已是一個不爭的事實，大幅增加我國石油消費，只會進(jìn)一步加劇我國能源的不安全感；而實質(zhì)性增加使用天然氣也不現(xiàn)實。加大使用煤炭資源，可以緩解能源需求，但會快速消耗我國寶貴的自然資源，影響我國的可持續(xù)發(fā)展能力，同時也影響我國的資源儲備和戰(zhàn)略安全；大規(guī)模使用水電、太陽能、風(fēng)能等可再生能源，除受許多客觀因素影響外，也不是一蹴而就的事情，比較起來看，適當(dāng)大幅增加核能利用似乎有利于國內(nèi)能源安全和戰(zhàn)略安全，因為增加使用核電而節(jié)省下來的煤炭，可在必要時轉(zhuǎn)化為石油。

3．履行國際義務(wù)的需要

我國于2021年5月29日簽署了《（聯(lián)合國氣候變化框架公約）京都議定書》。2021年8月30日，我國批準(zhǔn)了《（聯(lián)合國氣候變化框架公約）京都議定書》。2021年2月16日，聯(lián)合國《京都議定書》正式生效。由于中國是世界第二大二氧化碳排放國，在國際舞臺上一直面臨國際社會二氧化碳減排的巨大壓力。盡管我國是發(fā)展中國家，目前還沒有二氧化碳減排量的具體目標(biāo)和承諾，但在“共同但有區(qū)別責(zé)任”的原則下，我國最終是要承擔(dān)減排義務(wù)的。我國中長期發(fā)展規(guī)劃確立了到2021年要實現(xiàn)GDP翻兩番的目標(biāo)。一方面，要進(jìn)一步發(fā)展國民經(jīng)濟，實現(xiàn)奔小康的宏偉目標(biāo)；另一方面，又要大大減緩二氧化碳排放速度，并最終減少二氧化碳排放量，唯一的同時是最現(xiàn)實的選擇就是大幅發(fā)展核能。

4．生態(tài)與環(huán)境保護(hù)的需要

在我國的能源消費結(jié)構(gòu)中，每年消耗大量的煤炭，這不僅給煤炭供求關(guān)系造成壓力，也對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。根據(jù)專家研究，由于我國的煤炭開采量和使用量過大，已造成嚴(yán)重的生態(tài)問題和經(jīng)濟損失。我國許多煤炭開發(fā)區(qū)不僅產(chǎn)生了嚴(yán)重的地面沉陷和塌陷現(xiàn)象，還影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財產(chǎn)安全。許多地區(qū)地表自然景觀因煤炭（過快）開發(fā)而遭受嚴(yán)重破壞，礦山復(fù)墾工作跟不上開發(fā)進(jìn)度；煤炭開發(fā)、生產(chǎn)和運輸過程中產(chǎn)生的煤灰、粉塵給一些地方環(huán)境、生態(tài)帶來了嚴(yán)重污染和影響，局部已很難再恢復(fù)原狀，等等。據(jù)專家估計，一些破壞和影響至少需要數(shù)十年的時間方能恢復(fù)正常。如果說，我國過去大量使用煤炭是由于資源票賦所限和技術(shù)條件所限而迫不得已的話，那么，在新的歷史條件下，為滿足能源需求而加大核能發(fā)展與利用力度，也是出自對生態(tài)和環(huán)境保護(hù)的需要。

5．土地保護(hù)的需要

一方面，土地是寶貴的自然資源，特別在我國中東部地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展快速，人口密度大，對土地需求十分旺盛。我國許多極為珍貴的優(yōu)質(zhì)耕地也主要位于中東部地區(qū)；另一方面，我國主要的煤炭資源區(qū)和生產(chǎn)區(qū)也主要位于我國的中東部地區(qū)。在煤炭開發(fā)和生產(chǎn)過程中，無論是露采還是坑采，都要占用大量土地，有時甚至占用寶貴的耕地。因此，未來若干年，如果說為滿足經(jīng)濟發(fā)展和能源需求必須增加能源生產(chǎn)量的話，出于對保護(hù)土地的需要，也應(yīng)當(dāng)優(yōu)先或進(jìn)一步發(fā)展核電。

6．保護(hù)煤礦工人生命與健康的需要

我國煤礦安全問題頻發(fā)，應(yīng)該說，造成了嚴(yán)重的負(fù)面國際影響。煤炭礦山頻出事故，在多數(shù)情況下，與市場能源需求旺盛，礦山生產(chǎn)速度過快、過猛有很大關(guān)系。煤礦山生產(chǎn)一旦出現(xiàn)了違反客觀規(guī)律的事，就必然要對工人的生命和健康產(chǎn)生威脅。在新的歷史條件下，在努力發(fā)展其他可再生能源和新能源的同時，適當(dāng)加大發(fā)展核能的力度，降低煤炭需求的過快增長，也是減少煤礦工人傷亡、保護(hù)民眾人權(quán)的需要。

盡管發(fā)展核能也會面臨許多問題和困難，包括核選址、核安全、核原料供應(yīng)、核廢料處理等，但我們認(rèn)為，這些問題都不是解決不了的。為保障我國的能源安全和可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展，我國必須下大力氣調(diào)整能源利用結(jié)構(gòu)，保持能源利用的均衡發(fā)展。2.8國際核電競爭新格局在核電復(fù)蘇、需求強勁的刺激下,世界各核電站供應(yīng)商積極活動,為在核電復(fù)蘇中求得發(fā)展而激烈競爭,世界核電市場競爭的格局,發(fā)生了很大的變化。（一）日本搶占了國際核電市場競爭的制高點2021年11月底,以日本企業(yè)為主的國際核電技術(shù)市場三足鼎立的局面開始形成：日本東芝一美國西屋、日本三菱一法國阿海琺、日本日立一美國GE。有關(guān)媒體報道稱,一場遍及全球的國際核電“盛宴”已經(jīng)開場。當(dāng)國際核電市場出現(xiàn)變化時,日本企業(yè)通過與國外企業(yè)合作的形式,迅速搶占了制高點。在核電技術(shù)的角逐中,無論哪家勝出,均能讓日本企業(yè)獲得巨大訂單。經(jīng)過多年的準(zhǔn)備和日本政府的支持,日本企業(yè)將是這場核電“盛宴”最主要的享用者。目前,國際核電市場競爭新格局的特點：美、日企業(yè)間的聯(lián)盟關(guān)系得到加強美、日聯(lián)盟中盟主易位,制導(dǎo)權(quán)轉(zhuǎn)移到日本企業(yè)手中；日本企業(yè)滲人了原來的競爭對手法國阿?，m。正當(dāng)世界核電發(fā)展開始復(fù)蘇之時,日本三大核電廠供應(yīng)商在很短的時間內(nèi),采取果斷行動,搶占核電市場競爭的制高點,特別是東芝的行為尤為突出,用高出競爭對手一倍多的出價收購西屋公司,將核電機型發(fā)展方向由沸水堆改為壓水堆。三大廠商行動之統(tǒng)一,速度之快,動作之大,令世界震驚,大有壟斷全球核電市場的架勢,不能不令人產(chǎn)生其背后有日本政府支持的疑問。（二）美國核電主導(dǎo)能力下降20世紀(jì)后半葉，美國的西屋、GE、CE和B&W為代表的核電廠供應(yīng)商主導(dǎo)了整個世界核電的發(fā)展，創(chuàng)造了核電發(fā)展的光輝業(yè)績。美國核電廠供應(yīng)商主導(dǎo)能力下降的主要原因,是由于美國自1979年三里島核事故后停止了核電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)發(fā)展是相輔相成的,技術(shù)發(fā)展是為產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)的。長期缺乏核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展對核電技術(shù)發(fā)展的支持,缺少創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用實踐機會,缺少企業(yè)生存發(fā)展資金支持,連大型核設(shè)備制造能力也轉(zhuǎn)移到外國去了,這是美國核電主導(dǎo)能力下降的根本原因。