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本帖被 xgch 执行加亮操作(2023-05-20)
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2021年1月，我国自主研发的第三代核电技术“华龙一号”，落位福建福清核电站5号机，正式投入运营。技术的成功嫁接，意味着我国在第三代核电技术领域已经取得不小的成绩，位于世界前列水平。这也是除却美、法、俄罗斯等多国外，掌握第三代核电技术的国家，中国核电事业未来可期。三代核电技术究竟新在哪里？很多人在没有了解核电技术领域，对于技术迭代并没有什么概念。事实上，在当前的核电技术中，一共可以分为一代、二代还有三代和四代。看到这里，很多人好奇的是，竟然已经出现了第四代，第三代是不是已经落伍了。中国的核电技术只有到第三代，凭什么可以说是跻身世界前列呢？对于这些问题的解答，我们一起去看看这四代核电技术有什么区别。一代的核电站建设时间大约在上个世纪的50年代，这一阶段人们对于核能的认识刚刚起步。而当时拥有核电技术便是美国和苏联两大巨头，二者也分别于54年和57年建设了核电站。他们的成功发电，让世界各国人民认识到，核能作为一种新型资源，人类已经具备了将核能用于发电的技术。第二代的核电技术是诞生于上个世纪的60年底啊，这个阶段人们已经试验测试逐步走向安全化、规模化、商用化的态势。因此压水堆、沸水堆等相关的配备也随之在核电生产上应用。这些设备的应用，不仅证明了核电技术在技术上的可行性，也为核电的大规模使用提供了经济性基础。当前，大部分国家所使用的核电站也属于第二代核电技术的产物。而这归功于上个世纪70-80年代，全球能源价格上涨，使得一部分国家从经济性发展的角度上，嗅到了核电的价值优势。因而，这一阶段在核电技术的应用，安全等多个方面都得到了长效的进步。上个世纪90年代，随着切尔诺贝利、三里岛等核泄漏问题的发生，让人们开始重视核电所带来的负面影响。为了对这些严重事故采取行之有效的方法 ，欧美等国先后推出轻水堆使用要求等文件，明确事故防范和处理方法，提高核电站整体的可靠性，并对相应人因工程等进行改造升级等要求。而满足这些文件而建造的核电机组，就是我们所常常提及的第三代核电机组，运用的技术便是核电技术。目前，国际上已经具有第三代核电技术的国家，如美国所使用的核电压水堆ERP，AP-1000等都是比较成熟的第三代核电技术的代表设备。而随着三代技术的出现并开始应用，各国也高度关注其使用。包含中国在内的一些国家在建造核电机组时，都偏向于使用更为安全、经济的第三代技术。第四代核电技术开始于本世纪初，十余个有意向开发和利用核能的国家组成的GIF通过合约的方式，共同研发第四代核能系统。第四代核能系统，所采用的是中子反应堆技术，在摒弃了铀作为燃料，转而使用另一放射性元素钚-239作为燃料。而在钚-239的变化中，需要应用到铀-238这一原有核废料，如此一来，不仅有效的解决困扰各国很久的核废料问题，而且也提高了能量产出。总的来看，第四代核电技术在安全性和经济性等方面都更具优势。但是目前，他的反应堆仍然在紧锣密鼓的研发之中，预计商用化需要到2030年才能实现。这样的发展势头，中国自然不会错过，在12年我国就已经开始兴建四代核电技术所需要的基础设备，相信在第四代全面普及时，我们也能跟上发展大势。纵观这四代核电技术，一代核电技术只能说是一种探索，确定其具有一定的开发前景。目前，存在的一代核电机组已经极为少有，部分国家可能已经将其淘汰。而二代是目前正在运营中，最为常见的核电技术，属于一种技术成熟的商业堆。但是这一代的技术安全性和可靠性方面有待商榷。而三代是在二代的基础上的改进，是符合URD和EUR两大核能利用组织的要求，安全性和可靠性相较于二代有所提升，在四代商用技术成熟之前，这是主要的发展方向之一。“华龙一号”正式投用 我国三代核电技术跻身世界前列除却我国“华龙”和“国和”两大三代核电机组外，世界范围内已经商业部署的三代核电技术主要有以下几类：首先，美国和日本两国共同研发的先进沸水堆ABWR，当然采用这类堆形的国家较少，因此ABWR想要实现全球大规模商用具有一定的难度。其次，在压水堆行列。美国开发的AP-1000和俄罗斯开发的VVER，以及德国和法国联合开发的EPR，此外韩国开发的APR-1400和中国自主研发的“华龙一号”和“国和一号”都属于这一行列。可以发现，在反应堆堆型选择上，压水堆仍然是发展的主流。（1）AP-1000核电技术AP-1000采用的是两环路先进压水堆技术，堆内核心的热功率在3415兆瓦。它的优势在于采用的是非能动安全理念，可以利用自然界物质天然的物理特性，解决散热问题。当发生安全事故时候，在72小时内操纵员可以不采取任何动作，降低了人为操作失误可能造成灾害进一步扩大的问题。这一设计理念，提高安全，简化系统和程序，成本上具有一定的竞争性。18年9月，AP-1000在我国的浙江省三门核电厂的1号组正式投入生产使用，属全球首堆。（2）EPR核电技术德法两国联合研发的EPR核电系统所使用的是使用了四环路核电技术，内部的核心的热功率可以达到4250兆瓦。这一系统的主回路、设备等部分都是立足于成熟运行方案，因此行内人更多是认为它是一种循序渐进式的设计原则。18年12月，台山核电厂的1号机所使用的就是EPR核电技术，当然也是率先完成建设并投入生产的首堆。（3）VVER-1200核电技术俄罗斯研发的VVER-1200核电技术和EPR一样，所使用的是四环路核电技术，但是内部的热功率稍逊一筹，约为3200兆瓦。和AP-1000不同的是，VVER-1200将能动和非能动相结合，在事故发生了24小时无需人员参与和外部电力支持。在VVER-1200诞生之前，俄罗斯曾有一款VVER-1000核电技术，而VVER-1200是在其基础上的改进和创新，无论从安全性能，还是从使用寿命来看，VVER都可以说是极具创新性。（4）“国和一号”（CAP-1400）“国核一号”是我国的第三代核电技术代表技术之一，也是我国具有完全自主知识产权的先进压水堆核电技术。“国和一号”是在我国的核电工作者，在汲取了AP-1000技术优势后，通过自创新和完善，在对电厂容量、总体的参数等方面弄进行了全面的升级，是一款源于AP—1000但是优于AP-1000的非能动压水堆技术。据悉，“国核一号”反应堆核心的热功率可以达到了4040兆瓦，工程已经在山东开工建设。（5）“华龙一号”（ACP-1000）“华龙一号”是我国首个自主研发的第三代核电技术，是我国在核电领域走向世界的一张响亮的“名片”。ACP-1000凝集了我国核电30年的经验，是立足于无数次的设计论证、建造以及实验的基础，总结了当代所发生的福岛核电事故的教训，此外积极学习和借鉴当代先进第三代核电技术的先进理念，最终得到的心血和成果。这款核电技术完美的满足了URD和EUR两大世界权威核能组织的要求，是得到世界公认的第三代核电技术。从性能上看，所使用的三环路压水堆核蒸汽供应系统的设计原理，反应堆内部核心的温度可以达到3180兆瓦，居于世界第三代核电技术前列。和其他的核电技术不同的是，“华龙一号”从设计结构还有安全壳设计，以及核心设备等多个方面，均有所突破。有人统计出，“华龙一号”共有十大创新成果，如177堆芯设计，所使用的是能用和非能动相结合的方式，可以有效的提升核岛的安全性能，设备使用自主化，项目管理体系应用等创新成果。177堆芯设计，这一设计的前一代所使用的是传统157堆芯设计，两者之间的数字只差20个，但是其中所蕴含了科学家们无数的推演和思考。例如，177堆芯不仅可以将核电机组的发电功率提升5%-10%，要知道核功率总量都很高的，可以在这一基础上再提高5%-10%，可以说是非常不容易的。而且通过177堆芯设计，降低了燃料的线功率的密度，安全性也有所保证。能动与非能动相结合的安全设计理念，俄罗斯所研发的VVER-1200第三代核电技术就是采用能用和非能用相结合的特性。它完美的保留了能动性系统的技术成熟，高效运作等特点，同时也汲取了非能动在自然循环、重力等方面的优势，具有先进性和可靠性。安全壳设计，吸收了福岛核电站的教训，设计小组为“华龙一号”特别设计一款双层安全壳，可以有效防空打飞机的撞击，而且在抗震能力方面也有一定的保证。如此来看，“华龙一号”的安全性较高。
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