核电技术发展前景与瓶颈

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1、核电技术发展前景与瓶颈　　摘要：核电技术经过数十年的发展，已形成较为完整的体系。主要为核裂变技术应用，对于核聚变，尚未有有效的使用方法。而对于核电，也有不少人持反对态度。而核电是否能得以发展，根据目前的研究进展及人们对清洁能源的需求产生的动力，使该技术的前景值得期待。　　关键词：核电技术裂变技术核聚变发展前景　　中图分类号：F062文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）12（a）-0064-02　　1是否有可能提高裂变技术　　核裂变（Nuclearfission）又称核分裂，是一个原子核分裂成几个原子核的变化。裂变只

2、有一些质量非常大的原子核像铀（yóu）、钍（tǔ）和钚（bù）等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出2～3个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变……使过程持续进行下去，这种过程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。而原子能的局限在于对燃料的使用。　　（1）已探知的铀的含量尚算丰富，钍与钚也较为丰富，可以认为燃料数量并不影响太多，关键在于燃料的提取。目前铀的提取方法为浸出法，效率处于80%左右。也有各种其他浸出法，包括新研发

3、的细菌法，但效率提高并非立竿见影。提取核燃料的技术也不可能有较为明显的提升，毕竟燃料并非严重困难，提取方法改进带来的效率提升并不可能改变核能燃料整体的成本。　　（2）核电站燃料的使用方法与热电厂末端相差不多，通过冷却剂驱动汽轮发电机。在这方面上的提升空间有限，受限于冷却剂本身的温度与外界的热传导，汽轮机的效率限于50%左右，而效率提升重点在于对核燃料的使用率。燃料使用时散发热量取决于运行功率。而降低运行功率会导致链式反应无法继续。中科院最近提出的Z箍缩聚变-裂变混合反应堆概念可以说是行业的一大进展。Z箍缩聚变-裂变混合堆主体部分由Z

4、箍缩聚变堆芯、裂变包层、产氚包层和燃料循环系统等组成。在聚变堆芯中，重频驱动器输出的60MA超强电流，产生的强大洛仑兹力引起箍缩效应，创造受控热核聚变所需的超高温、超高密度状态，用以加热并压缩含氘氚燃料的聚变靶丸，并使其发生可控的热核聚变反应，输出大量高能聚变中子；在高能聚变中子作用下，包裹在聚变堆芯周围的铀238发生裂变反应，产生稳定、可控的输出巨大能量；裂变包层泄漏中子用于产氚，在燃料循环系统中实现氚的“自持”循环。氚的使用也是为了提高链式反应效率。而降低反应功率可提高对于铀的使用率。对于轻核聚变的结合，有助于真正清洁能源的研发

5、过程上提高传统技术效率，燃烧效率可达90%。当然，投入使用仍然需要较长周期。　　（3）快中子反应堆可以说是技术思路的极大突破，发掘原本没有利用价值的铀238，实现核燃料的无数倍增。主要问题在于安全。日本“文殊”反应堆因钠的泄出至今已准备报废，但快中子的潜力仍有许多，相对于核聚变的遥遥无期，这已是最有希望的扩大核电规模的技术，当然存在许多技术问题尚未解决，?y点主要在于剩余热量的导出，以及各种工程问题。　　（4）热核技术的安全性。目前受到的关注最多。对于核电站的安全防护，主要有各种防护层，包括燃料元件包壳、压力壳（即反应堆冷却剂承压边

6、界）、反应堆安全壳、厂区分隔和站外应急设施。只有全部损坏才会导致安全问题，安全性相对较高。主要危险也在于温度过高后控制单元的损坏导致余热无法导出。但总的来说，安全问题尽管不一定会出现，安全防护却不能少。相比较其余发电方式，可以说核电还是较为安全的。而安全措施已较为完善，提升方式主要在于反应时间的减少和管理水平的提升。　　（5）核电设备的发展。学术上通常把核电站的组成设备称为核电设备，各系统的设备约有48000多套件，其中机械设备约6000套件，电器设备5000多套件，仪器仪表25000余套件，总重约6.7万t。一座2×600MW的压

7、水堆核电站约有290个系统，分别归属核岛（NI）、常规岛（CI）和电站辅助设施（BOP）。　　核电设备是核电技术发展的基础，其制造水平决定了技术应用的可能性，近些年来，节能减排成为全球的焦点问题，核电重新进入人们的视野，核电发展成为热潮，也给核电设备的制造和发展提供了历史性的机遇。我国核电工业发展较晚，从1991年我国第一座核电站――秦山一期并网发电建立以来到2008年，我国已有6座核电站共11台机组投入商业运行，2009年我国核电技术自主化捷报频传，首批三代核电自主化依托项目在此年全面开工建设。2010年开始，由沿海延伸至内陆的许

8、多省份都开展了核电站建设的大动作，为核电设备发展提供了更为宽阔的领域。我国核电设备的蓬勃发展引起了国外的关注，俄罗斯与我国就核电开展合作，将联合建造漂浮核电站。漂浮核电站能够为边远地区提供能源，并且不怕地震，能够帮助应对各种有利工具。