中国核电安全节能与节能安全研究

节能2010年第10期ENERGY CONSERVATION(总第339期)中国核电安全节能与节能安全研究周涛,陈娟,郭淼淼(华北电力大学核热工安全和标准化研究所,北京102206)摘要:澜逑中国核电安全与节能减排要求,分析在核电安全前提下的节能和节能条件下的安全,明确了安全与节能的辩证关系,指出发展核电既是节能减排的要求,核电本身更需要节能减排,通过协调地做好安全节能与节能安全途径提出建设符合我国国情的安全节能绿色核电站基本原则和措施关键词:核电站;安全;节能中图分类号:TM623文献标识码:A文章编号:1004-7948(2010)10-0004-041发展安全、节能核电的背景和意义送损耗,是可以实现大规模发电以保证电力可持续发展的有效途径之一。2007年,国务院颁布了《核1.1是节能减排世界发展潮流的需要电中长期发展规划(2005~2020年)》,中国核电建能源是人类赖以生存和发展的物质基础和保设由“适度发展”进入“积极发展”的快车道3,但障。自19世纪70年代产业革命以来,世界经济迅同时也面临严峻挑战速发展,能源需求持续增加,环境污染问题也随之中国已探明铀资源有限,制约了核电发展。到而来。一次能源的有限储量,导致能源供需矛盾日2020年,我国核电累积天然铀需求量为914万t,益突出高消费、高污染的粗放型经济增长模式的而我国已探明铀资源仅6.56万t。核电站特别是普遍采用,更是加剧了能源问题的恶化,这就促使未来内陆核电站余热排入大气或随冷却水排入水节能减排成为世界经济可持续发展的需要。随着域会产生热污染问题。以某压水堆为例,附近海域能源产业结构的不断调整和优化,核电在未来能源水温升高6~11℃,影响海域的生态平衡。严重事经济中所占的比重将会越来越大2,实现核电安故时,可能出现堆芯熔融与混凝土反应释放热CO2全节能与节能安全必将成为开展节能减排的重要气体等现象,导致环境(大气、水域或地基)放射性方向之热污染。某安全壳晚期失效事故中,消融84m2核能由于提倡节能减排应运而生,而当核能逐混凝土,产生1340kg蒸汽,产生7135kgCO2。此渐成为发展主流时,核能自身的节能减排也必须提外,核电存在放射性威胁,如安全壳破裂或冷却剂到议事日程,决不能再走火电先污染再治理的老循环回路管道发生破裂时,大量放射性物质泄露,路。核能的使用不是节能减排终点,而是节能减排严重影响周围环境。如切尔诺贝利事故中核燃料的新起点,只要有节能减排运动过程,才能有实现严重外泄造成56人丧生。核能发展目标;同时,只要有发展目标,核能事业才确保核能行业长期、持续、稳定发展,必须重视能不断前进。核能的节能减排是世界发展潮流的核电安全与节能。针对安全与节能,列出几个值得要求,更是核能发展的根本需要探讨的实施方向,如图1所示。1.2是推进绿色和谐核电建设的需要核能发电是利用可裂变材料裂变释放热能的可实施方向发电方式,若取代常规能源发电,可以有效缓解环防止放射性物质泄露內回收废热热量境污染,节省燃料运输成本、运输消耗,减少电能输降低基建成本中国煤化工实现技术自主化基金项目:教育部博士点新教师基金(项目编号:200800791005);北CNMH实施方向京自然基金(项目编号:3092016)核电安全和节能都十分必要。要真正实现核2010年第10期(总第339期)ENERGY CONSERVATION电的绿色和谐发展,使公众真正放心,建设固有安途径和手段。就目前技术领先的AP000而言,正全性反应堆构成的核电。是通过新的先进的安全技术的研究和应用,同时节1.3是打造有生命力的自主品牌的需要约设备,也从根本上减少了后期对能源的使用,因自主品牌的建设是衡量一个国家核电技术发而是新技术带来的从源头节能。表1给出了能动展水平的重要标志,也是一个国家发展核电的核心与非能动下能动设备的数量对比所在。只有完全实现核电设备的国产化和自主表1典型100VPWR与AP000设备数量比较化*-5,拥有自主品牌,才能够掌握核电发展的主典型1000 MW PWR AP1000减少比例/导权,实现更好、更快地发展。打造有生命力的自各类水泵/台主品牌,发展更安全,更高效,更加节能环保的核核级阀门/台电形成具有独特的核心竞争力的国家核电产业,核级管道/m33500608都离不开对核电安全节能与节能安全的研究电缆/x10°m在我国核电行业,从全盘引进吸收先进的第三拉厂所体x1000560165代核电技术到研究发展第四代新技术,自主品牌的基于安全与节能的创新技术、创新方法,可以建设与国外先进水平的差距正在逐步缩小,但差距将先进节能理念转化为实际的生产力能够对核电依然存在。随着单机容量的不断提高核电在世界设计、设备制造、工程建设、运营管理等核心领域产范围内更广泛的应用,中国要打造有生命力的核电生积极的推动作用,对实现我国核电更快更好的发品牌需要更加安全节能与节能安全的先进技术的展具有深远意义。因此,创新的科学研究需要重点有力支撑需要不断开拓创新。关注核电安全与节能,以安全为前提,以节能为途AP1000采用非能动安全系统,是当今世界先径贯彻该理念于核电站设计直到核电站退役全过进核电自主品牌的典型代表针对安全与节能两个程,从而推动核电技术创新的不断进步方面都取得较大突破(见图2)。可以看出,AP1000正是以非能动安全和模块化节能为典型2核电发展的基本原则性的先进技术,不仅是安全的同时也是节能的表21安全第一原则明安全与节能对打造自主品牌具有突出意义。目核能是高效、清洁的能源,但其反应产物对环前我国正在逐步形成和完善多项自主品牌研究,必境和公众是有害的。由于放射性危害的存在核电须以节能、安全为研究内容。其中,具有高热电效安全不仅是核电站自身的安全,而且关系周围居率转换比的模块化的高温气冷堆和超临界水堆的民、环境的安全,甚至影响整个核电行业的安全和研究发展,以及采用快中子增值实现铀资源100%发展。一旦发生核泄露事故,会造成严重危害。因利用的钠冷快堆6-都是以节能与安全为方向打此核电发展必须坚持安全第一原则。在保证安全造的自主品牌的典型代表的前提下,才能进而考虑节能。基于核电“积极发展”的中长期规划,核电比重不断增加,核电安全采用非能动安全(模块化布置施工技术已经逐渐提升到国家能源和社会安全的高度,对核电安全节能与节能安全的研究,应该坚持安全第一提高安全,可靠的原则毫不动摇,这点对发展核电产业具有长治久泵、两门等能动设备建透丁期压缩动力以及入员减少,成本降低。通压水堆的7年降安的价值。的操作至5年2.2节能始终原则图2AP1000技术的安全与节能一般而言确保核电安全有4要素,包括自然1.4是发展领先创新科学研究的需要的安全性、非能动的安全性、能动的安全性和后备尽管近年来我国的核电产业有了长足的发展,的安中国煤化工的安全性及后备但与发达国家相比,我国的核电技术还有不小的差的安CNMH及建立在自然距,关键技术仍未完全掌握,领先技术更加缺乏。科学法则基础上的非能动设备的安全性或冗余特进行领先、创新的科学研究是开创领先技术的主要性来实现,不需要能动设备提供能量,必然节能。节能2010年第10期ENERGY CONSERⅤATON(总第339期)安全是通过节能来实现,节能是安全的途径。发展电技术的核心内容,也是研究核电必不可少的组成核电,要把握节能是安全的途径,实现核电安全要部分。在新的核电技术创新中积极主动把握安全始终坚持节能,最安全可靠的就是节能的。此外,节能与节能安全,互为促进共为发展,由此形成具在当前市场经济的大环境下,核电的发展要考虑成有自主品牌的绿色核电特色。本高低,实现中国核电的长期发展,必须始终坚持3.2作为核电验收的一项重要标准节能原则。核电验收标准的制定对核电未来发展方向具2.3和谐统一原则有一定的指导和约束作用,制定合理的验收标准是安全与节能是核电站建设的重要依据和原则,保证绿色和谐核电站顺利发展的必要条件。随着两者相辅相成和谐统一。因此发展核电事业要核电技术更新换代外界需求不断变化,核电验收兼顾安全与节能。不能一味追求节能而忽略核电标准也需要与时俱进。在市场经济的环境下发展安全的重要性进而引起事故发生,也不能过分要求核电增强核电在同行业中的竞争实力行之有效核电安全而不顾及核电建设和运行的经济性应该的一个方法就是以安全节能作为核电验收的一项坚持两者和谐统一。先进的节能安全研究可以推重要标准通过严格的验收控制核电成本并有效动核电技术整体水平的不断进步有利于更好地保地引导核电建设朝更加节能的方向发展。这就需障核电建设和使用的安全。我国引进的第三代核要国家针对现有技术的不同核电布置位置的不电技术AP00技术采用非能动安全技术,借助惯同,制定出具体的合理的有针对性的验收指标性、重力等自然力作用实现事故非能动反馈大大以作为审议的重要参考和依据。另外,需要形成严改善了核电站安全性,并采用简化的电厂布置和模格的验收机制,确保验收的公正性、有效性。通过块化设计,降低了成本是安全与节能和谐统一的严格的制度建设推进工作,促使安全节能与节能安很好实例。全双达标,积极建设绿色和谐核电站。2.4互为促进原则3.3作为核电发展研究的重要内容安全既是核电站发展的出发点,也是核电得以安全节能是实现未来核电大规模发展的关键,发展的基础和前提;而节能是核电发展的目标具应该成为开展核电科学研究的重要内容。表2是有与时俱进的特性。科技的发展推动核电节能不第二代核电M310+技术与第三代AP|00的对断向前发展促进节能技术更新换代。但是新的比技术往往伴随新的安全问题,但新的安全问题也要从表2可以看出,第三代核电技术AP1000在靠新的技术来解决。节能技术的发展可以推动核发电成本控制事故频率上都有很大进步这主要电朝更加安全的方向发展。要把握安全与节能的取决于基于安全与节能的非能动研究理念。显然,特点认清安全与节能的关系坚持从安全出发推将安全节能作为核电研究的重要内容意义重大。动节能同时依靠节能又进一步深入安全坚持两有关发电成本研究表明“,煤电成本0286元者互相促进,推动核电发展。kWh,AP6O0成本0.30元/kWh,AP1000成本3基本实现途径0.24元/kWh。实现国产化APl000技术的机组建造成本有望降低30%,达到7000元/kW。3.I实现安全与节能协调落实方式表2M310+与AP1000的经济性能与安全性能对比加快发展核电的严峻现实要求我们必须从安对比项目M310+全、节能两个方面同时加强对核电相关技术的研核电厂类型三环路PWR二环路PwR究,两手都要抓,两手都要硬。一方面,要对核电的设计寿命/a安全措施不断加以改进和创新提高我国核电安全基建成本/元·kW系统预防和应对事故的能力;另一方面,要大力研发H中国煤化工制和发展我国核电节能技术,重点针对薄弱环节提CNMHG2.4x高利用效率。实现上述目标,研究核电站节能安全与安全节能的关键技术显得尤为重要,它不仅是核从国家层面,也可以适度提高核能安全节能研2010年第10期节(总第339期)ENERGY CONSERVATION发方向的比例,将政策引导落实于资金奖励,形成管理。事实表明,相当一部分核电安全事故都是由推进安全节能研究的激励体制。具体来讲,是在现于管理不当、管理不够所引起的。如2008年7月有技术基础上,结合中国目前正在推进的压水堆重法国特里卡斯坦核电站发生的含铀液体泄露事故大专项CNPl400或CNP1700,结合未来高文七冷就是由于废水处理站的管理疏忽而导致。安全管堆、快堆及超临界水堆等第四代堆型研究,以安全理是保障核电安全的重要方面,严格的管理措施和节能与节能安全为重要内容,以国产化、自主化为先进的管理理念的建设是核电站安全运行的重要目的,来开展研究具有重大应用价值。措施和保障。从安全管理和监督的角度看,高效是3.4作为核电日常工作的基本事项做好这一工作的基本保障。而高效自然是节能的核电日常工作中还存在一定程度的资源浪费浪费自然谈不上高效,两者的内涵是符合一致的。情况,有必要将安全节能作为日常工作的基本事如果把节能作为安全管理和监督的重要依据就可项。首先,从系统日常运行的管理和维护中着手,以提高效能,且使目标更具有可操作性,可以优质对重要设备或阀门进行定期试验监测,包括定期清实现核电更好更快更安全的基本目标。洗,检查阀门、部件等是否松动、偏移,防止热量和工质泄露:对换热设备传热表面要进行定期除垢或4结论除灰;经常检查仪表和自控设备等。其次,从核电从能源的安全和可持续发展出发,中国必须要站自身用电、用水的节约着手,通过加强管道维护、发展核电。而安全和节能作为两个重要标准对核技术改造,实现有限水资源的最大利用,有效地避电发展具有十分重要的意义。安全节能是贯彻核免浪费;从日常生活的细节出发,养成节能减排的电安全第一的原则,安全可以使节能工作更可靠,良好行为习惯,如离开办公室要关灯、关空调等。即是使节能安全,节能也必须考虑安全;同时,也要最后,从管理出发,可以通过建立节能运行机制提求在安全工作及措施中注意节能,实际上这也是安高工作效率,组织学习安全节能知识提高安全节能全工作的一个方向,安全节能与节能安全是一致意识等展开安全节能。的。核电应积极开展安全节能与节能安全工作,协3.5作为核电安全文化的基础指标调地做好节能安全和安全节能实际上就是建设绿核安全文化是存在于单位和个人中的种种特色和谐核电站的重要途径,中国的核电才能实现又性和态度的综合,是从人因问题的层面寻求核电安好又快又安全的发展。全的文化。长期以来,绝大多数的核电机组事故都参考文献不是源于设备故障而是人为失误直接或间接引起1]A. Adamantiades, I. Kessides. uclear power for sustain-的。如1979年美国三哩岛事故和1986年前苏联able development: Current status and future prospects[JEnergy Policy, 2009, (21): 1-18切尔诺贝利事故很大程度上是由于人为误操作而[2]张澜涛国际能源态势与我国能源安全[刀国际关系学院学报,2006,(5):45-52导致。运行人员的安全文化素质工作态度以及运[3]任德曦肖东生刘萌芽等中国核电发展战略、方针行经验反馈在核电站安全运行中具有十分重要的探讨[J].南华大学学报(社会科学版),2007,8(5)意义。核安全文化对核安全的实践意义非常明显,[4]张兴法核电产业的国产化和自主化[中国核电必须得到重视。要以节能安全和安全节能作为基2009,2(2):172-178础指标从安全出发根据企业自身特点建设和具5]叶奇蓁坚持自主创新推进核电可持续发展[J电气工业,2009,(2):29-34.有节能内涵的安全文化,用于指导工作人员有效地6]王迎苏依靠自主技术创新推动我国核电事业的科学履行安全职责以培养员工深刻的安全和节能意[7]徐銖快堆和我国核能的可持续发展[门.中国核电,识2009,(2):106-110.36作为安全监督和管理的重要依据[8]邹树梁中国核电经济性比较[J].南华大学学报(社会科学版)200910(1):1-3核电站的安全管理包括两个层次,一是国家核9]中国煤化工的核电技术经济分安全局的核电安全监管,包括核电站选址、设计、建-41(5):9-13CNMH造运行各个阶段的安全质量管理安全分析评估作者r两州人,博士,教授,博导,研究方向:反应堆热工水力与安以及核电安全法规的制定;二是行业内的核电安全收稿日期:2010-08-16修回日期:2010-0-28