節(jié)能2010年第10期ENERGY CONSERVATION(總第339期)中國核電安全節(jié)能與節(jié)能安全研究周濤,陳娟,郭淼淼(華北電力大學核熱工安全和標準化研究所,北京102206)摘要:瀾逑中國核電安全與節(jié)能減排要求,分析在核電安全前提下的節(jié)能和節(jié)能條件下的安全,明確了安全與節(jié)能的辯證關系,指出發(fā)展核電既是節(jié)能減排的要求,核電本身更需要節(jié)能減排,通過協(xié)調地做好安全節(jié)能與節(jié)能安全途徑提出建設符合我國國情的安全節(jié)能綠色核電站基本原則和措施關鍵詞:核電站;安全;節(jié)能中圖分類號:TM623文獻標識碼:A文章編號:1004-7948(2010)10-0004-041發(fā)展安全、節(jié)能核電的背景和意義送損耗,是可以實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)電以保證電力可持續(xù)發(fā)展的有效途徑之一。2007年,國務院頒布了《核1.1是節(jié)能減排世界發(fā)展潮流的需要電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005~2020年)》,中國核電建能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質基礎和保設由“適度發(fā)展”進入“積極發(fā)展”的快車道3,但障。自19世紀70年代產業(yè)革命以來,世界經濟迅同時也面臨嚴峻挑戰(zhàn)速發(fā)展,能源需求持續(xù)增加,環(huán)境污染問題也隨之中國已探明鈾資源有限,制約了核電發(fā)展。到而來。一次能源的有限儲量,導致能源供需矛盾日2020年,我國核電累積天然鈾需求量為914萬t,益突出高消費、高污染的粗放型經濟增長模式的而我國已探明鈾資源僅6.56萬t。核電站特別是普遍采用,更是加劇了能源問題的惡化,這就促使未來內陸核電站余熱排入大氣或隨冷卻水排入水節(jié)能減排成為世界經濟可持續(xù)發(fā)展的需要。隨著域會產生熱污染問題。以某壓水堆為例,附近海域能源產業(yè)結構的不斷調整和優(yōu)化,核電在未來能源水溫升高6~11℃,影響海域的生態(tài)平衡。嚴重事經濟中所占的比重將會越來越大2,實現(xiàn)核電安故時,可能出現(xiàn)堆芯熔融與混凝土反應釋放熱CO2全節(jié)能與節(jié)能安全必將成為開展節(jié)能減排的重要氣體等現(xiàn)象,導致環(huán)境(大氣、水域或地基)放射性方向之熱污染。某安全殼晚期失效事故中,消融84m2核能由于提倡節(jié)能減排應運而生,而當核能逐混凝土,產生1340kg蒸汽,產生7135kgCO2。此漸成為發(fā)展主流時,核能自身的節(jié)能減排也必須提外,核電存在放射性威脅,如安全殼破裂或冷卻劑到議事日程,決不能再走火電先污染再治理的老循環(huán)回路管道發(fā)生破裂時,大量放射性物質泄露,路。核能的使用不是節(jié)能減排終點,而是節(jié)能減排嚴重影響周圍環(huán)境。如切爾諾貝利事故中核燃料的新起點,只要有節(jié)能減排運動過程,才能有實現(xiàn)嚴重外泄造成56人喪生。核能發(fā)展目標;同時,只要有發(fā)展目標,核能事業(yè)才確保核能行業(yè)長期、持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展,必須重視能不斷前進。核能的節(jié)能減排是世界發(fā)展潮流的核電安全與節(jié)能。針對安全與節(jié)能,列出幾個值得要求,更是核能發(fā)展的根本需要探討的實施方向,如圖1所示。1.2是推進綠色和諧核電建設的需要核能發(fā)電是利用可裂變材料裂變釋放熱能的可實施方向發(fā)電方式,若取代常規(guī)能源發(fā)電,可以有效緩解環(huán)防止放射性物質泄露內回收廢熱熱量境污染,節(jié)省燃料運輸成本、運輸消耗,減少電能輸降低基建成本中國煤化工實現(xiàn)技術自主化基金項目:教育部博士點新教師基金(項目編號:200800791005);北CNMH實施方向京自然基金(項目編號:3092016)核電安全和節(jié)能都十分必要。要真正實現(xiàn)核2010年第10期(總第339期)ENERGY CONSERVATION電的綠色和諧發(fā)展,使公眾真正放心,建設固有安途徑和手段。就目前技術領先的AP000而言,正全性反應堆構成的核電。是通過新的先進的安全技術的研究和應用,同時節(jié)1.3是打造有生命力的自主品牌的需要約設備,也從根本上減少了后期對能源的使用,因自主品牌的建設是衡量一個國家核電技術發(fā)而是新技術帶來的從源頭節(jié)能。表1給出了能動展水平的重要標志,也是一個國家發(fā)展核電的核心與非能動下能動設備的數(shù)量對比所在。只有完全實現(xiàn)核電設備的國產化和自主表1典型100VPWR與AP000設備數(shù)量比較化*-5,擁有自主品牌,才能夠掌握核電發(fā)展的主典型1000 MW PWR AP1000減少比例/導權,實現(xiàn)更好、更快地發(fā)展。打造有生命力的自各類水泵/臺主品牌,發(fā)展更安全,更高效,更加節(jié)能環(huán)保的核核級閥門/臺電形成具有獨特的核心競爭力的國家核電產業(yè),核級管道/m33500608都離不開對核電安全節(jié)能與節(jié)能安全的研究電纜/x10°m在我國核電行業(yè),從全盤引進吸收先進的第三拉廠所體x1000560165代核電技術到研究發(fā)展第四代新技術,自主品牌的基于安全與節(jié)能的創(chuàng)新技術、創(chuàng)新方法,可以建設與國外先進水平的差距正在逐步縮小,但差距將先進節(jié)能理念轉化為實際的生產力能夠對核電依然存在。隨著單機容量的不斷提高核電在世界設計、設備制造、工程建設、運營管理等核心領域產范圍內更廣泛的應用,中國要打造有生命力的核電生積極的推動作用,對實現(xiàn)我國核電更快更好的發(fā)品牌需要更加安全節(jié)能與節(jié)能安全的先進技術的展具有深遠意義。因此,創(chuàng)新的科學研究需要重點有力支撐需要不斷開拓創(chuàng)新。關注核電安全與節(jié)能,以安全為前提,以節(jié)能為途AP1000采用非能動安全系統(tǒng),是當今世界先徑貫徹該理念于核電站設計直到核電站退役全過進核電自主品牌的典型代表針對安全與節(jié)能兩個程,從而推動核電技術創(chuàng)新的不斷進步方面都取得較大突破(見圖2)。可以看出,AP1000正是以非能動安全和模塊化節(jié)能為典型2核電發(fā)展的基本原則性的先進技術,不僅是安全的同時也是節(jié)能的表21安全第一原則明安全與節(jié)能對打造自主品牌具有突出意義。目核能是高效、清潔的能源,但其反應產物對環(huán)前我國正在逐步形成和完善多項自主品牌研究,必境和公眾是有害的。由于放射性危害的存在核電須以節(jié)能、安全為研究內容。其中,具有高熱電效安全不僅是核電站自身的安全,而且關系周圍居率轉換比的模塊化的高溫氣冷堆和超臨界水堆的民、環(huán)境的安全,甚至影響整個核電行業(yè)的安全和研究發(fā)展,以及采用快中子增值實現(xiàn)鈾資源100%發(fā)展。一旦發(fā)生核泄露事故,會造成嚴重危害。因利用的鈉冷快堆6-都是以節(jié)能與安全為方向打此核電發(fā)展必須堅持安全第一原則。在保證安全造的自主品牌的典型代表的前提下,才能進而考慮節(jié)能。基于核電“積極發(fā)展”的中長期規(guī)劃,核電比重不斷增加,核電安全采用非能動安全(模塊化布置施工技術已經逐漸提升到國家能源和社會安全的高度,對核電安全節(jié)能與節(jié)能安全的研究,應該堅持安全第一提高安全,可靠的原則毫不動搖,這點對發(fā)展核電產業(yè)具有長治久泵、兩門等能動設備建透丁期壓縮動力以及入員減少,成本降低。通壓水堆的7年降安的價值。的操作至5年2.2節(jié)能始終原則圖2AP1000技術的安全與節(jié)能一般而言確保核電安全有4要素,包括自然1.4是發(fā)展領先創(chuàng)新科學研究的需要的安全性、非能動的安全性、能動的安全性和后備盡管近年來我國的核電產業(yè)有了長足的發(fā)展,的安中國煤化工的安全性及后備但與發(fā)達國家相比,我國的核電技術還有不小的差的安CNMH及建立在自然距,關鍵技術仍未完全掌握,領先技術更加缺乏?？茖W法則基礎上的非能動設備的安全性或冗余特進行領先、創(chuàng)新的科學研究是開創(chuàng)領先技術的主要性來實現(xiàn),不需要能動設備提供能量,必然節(jié)能。節(jié)能2010年第10期ENERGY CONSERⅤATON(總第339期)安全是通過節(jié)能來實現(xiàn),節(jié)能是安全的途徑。發(fā)展電技術的核心內容,也是研究核電必不可少的組成核電,要把握節(jié)能是安全的途徑,實現(xiàn)核電安全要部分。在新的核電技術創(chuàng)新中積極主動把握安全始終堅持節(jié)能,最安全可靠的就是節(jié)能的。此外,節(jié)能與節(jié)能安全,互為促進共為發(fā)展,由此形成具在當前市場經濟的大環(huán)境下,核電的發(fā)展要考慮成有自主品牌的綠色核電特色。本高低,實現(xiàn)中國核電的長期發(fā)展,必須始終堅持3.2作為核電驗收的一項重要標準節(jié)能原則。核電驗收標準的制定對核電未來發(fā)展方向具2.3和諧統(tǒng)一原則有一定的指導和約束作用,制定合理的驗收標準是安全與節(jié)能是核電站建設的重要依據(jù)和原則,保證綠色和諧核電站順利發(fā)展的必要條件。隨著兩者相輔相成和諧統(tǒng)一。因此發(fā)展核電事業(yè)要核電技術更新?lián)Q代外界需求不斷變化,核電驗收兼顧安全與節(jié)能。不能一味追求節(jié)能而忽略核電標準也需要與時俱進。在市場經濟的環(huán)境下發(fā)展安全的重要性進而引起事故發(fā)生,也不能過分要求核電增強核電在同行業(yè)中的競爭實力行之有效核電安全而不顧及核電建設和運行的經濟性應該的一個方法就是以安全節(jié)能作為核電驗收的一項堅持兩者和諧統(tǒng)一。先進的節(jié)能安全研究可以推重要標準通過嚴格的驗收控制核電成本并有效動核電技術整體水平的不斷進步有利于更好地保地引導核電建設朝更加節(jié)能的方向發(fā)展。這就需障核電建設和使用的安全。我國引進的第三代核要國家針對現(xiàn)有技術的不同核電布置位置的不電技術AP00技術采用非能動安全技術,借助慣同,制定出具體的合理的有針對性的驗收指標性、重力等自然力作用實現(xiàn)事故非能動反饋大大以作為審議的重要參考和依據(jù)。另外,需要形成嚴改善了核電站安全性,并采用簡化的電廠布置和模格的驗收機制,確保驗收的公正性、有效性。通過塊化設計,降低了成本是安全與節(jié)能和諧統(tǒng)一的嚴格的制度建設推進工作,促使安全節(jié)能與節(jié)能安很好實例。全雙達標,積極建設綠色和諧核電站。2.4互為促進原則3.3作為核電發(fā)展研究的重要內容安全既是核電站發(fā)展的出發(fā)點,也是核電得以安全節(jié)能是實現(xiàn)未來核電大規(guī)模發(fā)展的關鍵,發(fā)展的基礎和前提;而節(jié)能是核電發(fā)展的目標具應該成為開展核電科學研究的重要內容。表2是有與時俱進的特性?？萍嫉陌l(fā)展推動核電節(jié)能不第二代核電M310+技術與第三代AP|00的對斷向前發(fā)展促進節(jié)能技術更新?lián)Q代。但是新的比技術往往伴隨新的安全問題,但新的安全問題也要從表2可以看出,第三代核電技術AP1000在靠新的技術來解決。節(jié)能技術的發(fā)展可以推動核發(fā)電成本控制事故頻率上都有很大進步這主要電朝更加安全的方向發(fā)展。要把握安全與節(jié)能的取決于基于安全與節(jié)能的非能動研究理念。顯然,特點認清安全與節(jié)能的關系堅持從安全出發(fā)推將安全節(jié)能作為核電研究的重要內容意義重大。動節(jié)能同時依靠節(jié)能又進一步深入安全堅持兩有關發(fā)電成本研究表明“,煤電成本0286元者互相促進,推動核電發(fā)展。kWh,AP6O0成本0.30元/kWh,AP1000成本3基本實現(xiàn)途徑0.24元/kWh。實現(xiàn)國產化APl000技術的機組建造成本有望降低30%,達到7000元/kW。3.I實現(xiàn)安全與節(jié)能協(xié)調落實方式表2M310+與AP1000的經濟性能與安全性能對比加快發(fā)展核電的嚴峻現(xiàn)實要求我們必須從安對比項目M310+全、節(jié)能兩個方面同時加強對核電相關技術的研核電廠類型三環(huán)路PWR二環(huán)路PwR究,兩手都要抓,兩手都要硬。一方面,要對核電的設計壽命/a安全措施不斷加以改進和創(chuàng)新提高我國核電安全基建成本/元·kW系統(tǒng)預防和應對事故的能力;另一方面,要大力研發(fā)H中國煤化工制和發(fā)展我國核電節(jié)能技術,重點針對薄弱環(huán)節(jié)提CNMHG2.4x高利用效率。實現(xiàn)上述目標,研究核電站節(jié)能安全與安全節(jié)能的關鍵技術顯得尤為重要,它不僅是核從國家層面,也可以適度提高核能安全節(jié)能研2010年第10期節(jié)(總第339期)ENERGY CONSERVATION發(fā)方向的比例,將政策引導落實于資金獎勵,形成管理。事實表明,相當一部分核電安全事故都是由推進安全節(jié)能研究的激勵體制。具體來講,是在現(xiàn)于管理不當、管理不夠所引起的。如2008年7月有技術基礎上,結合中國目前正在推進的壓水堆重法國特里卡斯坦核電站發(fā)生的含鈾液體泄露事故大專項CNPl400或CNP1700,結合未來高文七冷就是由于廢水處理站的管理疏忽而導致。安全管堆、快堆及超臨界水堆等第四代堆型研究,以安全理是保障核電安全的重要方面,嚴格的管理措施和節(jié)能與節(jié)能安全為重要內容,以國產化、自主化為先進的管理理念的建設是核電站安全運行的重要目的,來開展研究具有重大應用價值。措施和保障。從安全管理和監(jiān)督的角度看,高效是3.4作為核電日常工作的基本事項做好這一工作的基本保障。而高效自然是節(jié)能的核電日常工作中還存在一定程度的資源浪費浪費自然談不上高效,兩者的內涵是符合一致的。情況,有必要將安全節(jié)能作為日常工作的基本事如果把節(jié)能作為安全管理和監(jiān)督的重要依據(jù)就可項。首先,從系統(tǒng)日常運行的管理和維護中著手,以提高效能,且使目標更具有可操作性,可以優(yōu)質對重要設備或閥門進行定期試驗監(jiān)測,包括定期清實現(xiàn)核電更好更快更安全的基本目標。洗,檢查閥門、部件等是否松動、偏移,防止熱量和工質泄露:對換熱設備傳熱表面要進行定期除垢或4結論除灰;經常檢查儀表和自控設備等。其次,從核電從能源的安全和可持續(xù)發(fā)展出發(fā),中國必須要站自身用電、用水的節(jié)約著手,通過加強管道維護、發(fā)展核電。而安全和節(jié)能作為兩個重要標準對核技術改造,實現(xiàn)有限水資源的最大利用,有效地避電發(fā)展具有十分重要的意義。安全節(jié)能是貫徹核免浪費;從日常生活的細節(jié)出發(fā),養(yǎng)成節(jié)能減排的電安全第一的原則,安全可以使節(jié)能工作更可靠,良好行為習慣,如離開辦公室要關燈、關空調等。即是使節(jié)能安全,節(jié)能也必須考慮安全;同時,也要最后,從管理出發(fā),可以通過建立節(jié)能運行機制提求在安全工作及措施中注意節(jié)能,實際上這也是安高工作效率,組織學習安全節(jié)能知識提高安全節(jié)能全工作的一個方向,安全節(jié)能與節(jié)能安全是一致意識等展開安全節(jié)能。的。核電應積極開展安全節(jié)能與節(jié)能安全工作,協(xié)3.5作為核電安全文化的基礎指標調地做好節(jié)能安全和安全節(jié)能實際上就是建設綠核安全文化是存在于單位和個人中的種種特色和諧核電站的重要途徑,中國的核電才能實現(xiàn)又性和態(tài)度的綜合,是從人因問題的層面尋求核電安好又快又安全的發(fā)展。全的文化。長期以來,絕大多數(shù)的核電機組事故都參考文獻不是源于設備故障而是人為失誤直接或間接引起1]A. Adamantiades, I. Kessides. uclear power for sustain-的。如1979年美國三哩島事故和1986年前蘇聯(lián)able development: Current status and future prospects[JEnergy Policy, 2009, (21): 1-18切爾諾貝利事故很大程度上是由于人為誤操作而[2]張瀾濤國際能源態(tài)勢與我國能源安全[刀國際關系學院學報,2006,(5):45-52導致。運行人員的安全文化素質工作態(tài)度以及運[3]任德曦肖東生劉萌芽等中國核電發(fā)展戰(zhàn)略、方針行經驗反饋在核電站安全運行中具有十分重要的探討[J].南華大學學報(社會科學版),2007,8(5)意義。核安全文化對核安全的實踐意義非常明顯,[4]張興法核電產業(yè)的國產化和自主化[中國核電必須得到重視。要以節(jié)能安全和安全節(jié)能作為基2009,2(2):172-178礎指標從安全出發(fā)根據(jù)企業(yè)自身特點建設和具5]葉奇蓁堅持自主創(chuàng)新推進核電可持續(xù)發(fā)展[J電氣工業(yè),2009,(2):29-34.有節(jié)能內涵的安全文化,用于指導工作人員有效地6]王迎蘇依靠自主技術創(chuàng)新推動我國核電事業(yè)的科學履行安全職責以培養(yǎng)員工深刻的安全和節(jié)能意[7]徐銖快堆和我國核能的可持續(xù)發(fā)展[門.中國核電,識2009,(2):106-110.36作為安全監(jiān)督和管理的重要依據(jù)[8]鄒樹梁中國核電經濟性比較[J].南華大學學報(社會科學版)200910(1):1-3核電站的安全管理包括兩個層次,一是國家核9]中國煤化工的核電技術經濟分安全局的核電安全監(jiān)管,包括核電站選址、設計、建-41(5):9-13CNMH造運行各個階段的安全質量管理安全分析評估作者r兩州人,博士,教授,博導,研究方向:反應堆熱工水力與安以及核電安全法規(guī)的制定;二是行業(yè)內的核電安全收稿日期:2010-08-16修回日期:2010-0-28