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新世紀:重估中國核電

2011-03-21 13:33:27 財新網-新世紀   作者: 記者 王以超 曹海麗 周凱莉  

仍未了局的日本核災難,讓近年來高歌猛進的中國核電業感受到些許涼意。3月16日,國務院總理溫家寶主持召開常務會議,要求全面審查在建核電站,不符合安全標準的立即停止建設。同時,要求調整完善2007年10月出臺的《核電發展中長期規劃》;在核安全規劃批準前,暫停審批核電項目,包括開展前期工作的項目。

3月17日,滬深兩市核電板塊大幅下挫。三只股票跌停,多只股票跌幅超過6%。日本福島核電站事故后,此前紅得發紫的中國核電概念股,已連續第四個交易日走低。

自2007年至今,中國新開工建設的核電機組達到29臺,僅2008年一年就新上馬14臺機組。而內地已運行核電機組的總量只有13臺。根據世界核能協會(WNA)的統計,截至去年年底,在建加上規劃中的核電機組,高達77臺。此外,各地有意向建設的核電機組更達到140臺左右。兩者累計,已接近全球正在運行核電機組的半數。

多數業內專家認為,中國發展核電的大方向不會因為日本核事故改變,但這次事故將給中國核電業帶來巨大影響。最低限度,它也將鞭策決策者在核安全問題上多一點敬畏和謙卑。

地震考驗

中國核電項目選址的前提是500年內無活躍地質活動的區域;在過去2000多年中,中國海嘯的發生頻率僅為200年一遇

核事故發生在日本,卻是自1991年中國第一臺核電站——秦山核電站并網發電以來,中國人首次近距離感受到核事故潛在的猙獰面目。

之前,無論是1979年的美國三里島核事故,還是1986年前蘇聯切爾諾貝利核災難,都顯得距離中國普通老百姓過于遙遠。

這一次完全不同。通過電視、互聯網以及微博等新興的在線社交媒體,福島核事故的細節和進展,都清晰地展現在眼前。加上和日本特殊的地緣關系,最近處僅距離大陸1000多公里,公眾第一次在此和彼之間有了切身感受。

中國目前在運行的6個核電站的13臺機組,以及已經批準的新上核電機組項目,也都在沿海地區。中國的地質條件與日本有相似也有不同。中國是遭受地震危害最為嚴重的國家之一,一半以上的國土面積都位于烈度在VII(七級)以上的高烈度地區。但海嘯威脅不大。環境保護部核與輻射安全中心總工程師柴國旱對財新《新世紀》記者表示,由于中國大陸架比較長,附近海域水深較淺,在沿海發生海嘯的可能性很小。根據史料記載,在過去2000多年中,中國海嘯的發生頻率僅為200年一遇。

曾經參與過秦山等多座核電站選址工作的上海同濟大學水利工程系教授周念清告訴財新《新世紀》記者,目前中國在核電站建設前,專家們都會實地進行地質研究,設定地震區劃,避開活斷層,選擇500年內無活躍地質活動的區域。在區劃安全性評價的基礎上,再進行選址。

以秦山核電站為例。他透露,當時專家研究地震歷史,將區劃分為300公里、70公里、8公里三個等級。在周邊方圓300公里以內,未發生過大的地震;只有一次5級地震記錄,還是在太平洋上。

香港保安局局長李少光也表示,大亞灣核電站所在地,歷史上也沒有發生過6級以上地震。事實上,香港及大亞灣地區的斷層并不活躍,沒有形成強烈地震的適當地質條件,因此發生強烈地震而造成嚴重破壞的機會甚微。

目前運營著包括大亞灣在內5個核電機組的中廣核集團,也在一份聲明中強調,該集團所有已建、在建核電廠在總平面布置設計時,均考慮了海嘯增水對電廠運行安全的影響。防波堤、防浪堤可以在最大臺風浪的情況下,保證護岸結構基本穩定,地震發生后保證護岸結構基本穩定,不喪失基本防浪功能。

不過,周念清也承認,“但地殼運動不好把握,是難以解決的問題”。

中國電力工程顧問集團公司的王中平和戴連筠,在2008年發表于《新能源》上的一篇文章中就指出,2007年7月16日,日本新澙發生6.8級地震,震中距離柏崎?刈羽核電站僅9公里。不僅地震發生的地點,在核電站設計者的預料之外,且地震產生的震動也超過了原來確定的設計基準。初步分析與附近發震構造調查不充分,并低估了發震構造的規模有關。

以汶川大地震為例,所在龍門山斷裂帶規模很大,但由于滑動速度很慢,也非常有欺騙性。汶川地區過去沒有強震記錄,但從結果看并不能因此就認為安全,因為這類地區8級強震的復發間隔在3000年到5000年區間。

安全尺度

此次發生事故的福島核電站采用沸水堆。中國核電站普遍采用壓水堆,在對付全場斷電事故工況時更優,安全殼也更大,對于放射性物質的包容性能較強

正是由于地震等諸多不確定性因素,如何確保核電站的絕對安全,和提高經濟效益一樣,一直是過去幾十年中包括中國在內的全球核電業最主要的進化動力。

從上個世紀50年代核裂變能開始商業化應用以來,迄今為止,已經先后出現了三代核電技術。

目前,除了秦山一期以及援建巴基斯坦的同類型項目,第一代技術已經基本上退出了歷史舞臺。無論是中國還是全球核電業,已經運行的主流機組,采用的都是第二代技術。


屬于第一代技術的秦山一期發電功率只有30萬千瓦,最初設計壽命也只有30年。到了第二代,不僅建造周期更短,額定功率往往達到60萬千瓦以上甚至百萬千瓦量級,設計壽命也延長為40年。延壽后,運行時間往往可以長達50年到60年,理論上更是可以延到80年。

發電功率的提高,使用壽命的延長,提高了核電的經濟價值,但最重要的改進仍然是安全性。根據設計,其堆芯嚴重損傷頻度僅為10-4堆年,即100個反應堆連續運行100年,才會出現一次堆芯熔化的嚴重事故。出現向外部環境大量釋放放射性物質的頻度,則還要比這個低兩個數量級,即10-6堆年。

在二代技術中,主要有壓水堆(PWR)和沸水堆(BWR),此外還有重水堆和石墨堆等。根據國際原子能機構的統計,壓水堆占到全球約六成份額,中國全部采用這種堆型。使用沸水堆的,主要是美國和日本;但即使在美國,目前三分之二也都是壓水堆。

此次發生事故的福島核電站,六個機組都是沸水堆。與沸水堆相比,柴國旱表示,中國核電站普遍采用的壓水堆,在對付全場斷電事故工況時也具有一定優勢。因為壓水堆有反應堆冷卻劑系統和蒸汽動力轉換系統兩個回路,反應堆冷卻劑系統被完全包容在安全殼內。在斷電情況下,可以先采用二回路的注水-排汽手段,盡量避免一回路放射性物質向外的排放。

此外,壓水堆的安全殼相對較大,設計壓力也較高,對于放射性物質的包容性能較強。目前,中國核電機組的安全殼,都是由1米多厚的混凝土、鋼筋構成的,能抵御很強的內部和外部沖擊;相對而言,這次事故機組,最外層的安全殼則要脆弱得多。

當然,Frost & Sullivan咨詢公司能源與電力系統分析師曹寅對財新《新世紀》記者表示,事故機組超期服役,設備老化,也是導致事故發生的重要原因。

不過,業內專家在接受財新《新世紀》記者采訪時也表示,簡單地說沸水堆沒有壓水堆安全,也是不恰當的。

畢竟,二代技術時間跨度長達20多年,沸水堆本身也在不斷完善和進步之中;這次出事故的,是上個世紀60年代、70年代設計的早期堆型,后來也改進了很多。中國目前所采用的壓水堆,安全性能同樣比早期的型號有了不小的提升,因此,很難簡單地加以對比。

柴國旱告訴財新《新世紀》記者,2004年4月18日,國家核安全局發布了新版HAF102《核動力廠設計安全規定》和新版HAF103《核動力廠運行安全規定》,其中對核電廠嚴重事故的預防和緩解提出了明確要求。之后上馬的所有機組,比如嶺澳核電廠3號和4號機組,都設置了非能動的氫氣復合器系統,可以消除安全殼內氫氣爆炸的風險,確保在嚴重事故工況下安全殼的完整性。

從冷到熱

核電顯示出其穩定的競爭力:不增加二氧化硫、二氧化碳排放,不存在電煤運輸瓶頸,不存在水電季節問題。除了中核集團和中廣核,其他電力巨頭也都覬覦這塊地盤

中國在核電領域是后來者。先行者在技術方面的不斷探索,以及積累的寶貴經驗,都是難得的財富。

迄今為止,中國核電機組尚未出現過超過二級的安全事件。根據國際原子能機構制定的七級分類標準,二級意味著在工作場合出現輻射物的擴散,導致工人暴露在過量輻射之中;但一般不會造成對工人嚴重的健康傷害,更不會對于工作場合之外的環境造成任何負面影響。當年切爾諾貝利以及美國三里島核電事故,分別達到七級和五級。

與大多數核大國一樣,中國核技術也是從軍用起步。早在上世紀50年代中期,中國就啟動了核計劃,并在下一個十年相繼成功爆炸原子彈和氫彈。雖然早在上世紀70年代初期,周恩來就有利用核能的想法,但直到另一個十年,同樣是核動力驅動的潛艇下水之后,國務院才正式批準建設第一座核電站。

在全世界大干快上核電站的時候,中國之所以啟動緩慢,根本原因還是制約因素太多。當時對能源的需求增長有限,更為廉價的火電即可滿足。核電站的建設,雖然有利于提高技術能力,卻過于昂貴。

1983年,在北京回龍觀飯店的會議上,確定采用國際上經驗積累更豐富的壓水堆,作為中國核電的發展方向。次年,國家核安全局正式組建,以便當好這個領域的“看門人”。1985年3月,秦山核電站正式開工建設。此后,1987年8月,大亞灣核電站這個中法合作的項目也正式開工。

但之后很長一段時間,再也沒有新的核電項目上馬。其實也并不奇怪,因為上個世紀80年代上馬的這兩個項目,都并不是完全由內需驅動的水到渠成。

秦山核電站,更多是中國的“爭氣”工程;目的是像核潛艇、核導彈一樣,采取大兵團作戰的方式,填補國內空白。大亞灣核電站,除了中法合作的政治因素,七成電力供應香港才是主要支點。

除了在商業上要尋找出路,在監管等各個方面,也都需要艱難磨合。環保部核安全司(國家核安全局)的一位人士說,當時建立獨立的監管機構,本身是通行的國際慣例。作為國內首先與國際接軌的部門,其引進的核安全法規規范、監管理念和工作模式,對于那些在核領域做了一輩子貢獻、習慣原有模式的老專家們來說,也都需要一個適應的過程。

一直到進入21世紀,隨著能源價格逐漸緊張,成本相對高昂的核電才逐漸顯示出其穩定的競爭力。尤其是2005年以來,隨著“十一五”節能減排政策的出臺,不會增加二氧化硫乃至二氧化碳排放的核電凸顯優勢。2008年初的南方大面積冰雨雪災害,更進一步刺激了部分省份對于核電的需求。因為電煤不僅存在價格上漲的問題,運輸更是瓶頸;水力發電,則存在季節問題。只有核電可以提供穩定的供應。

按照《核電中長期發展規劃(2005-2020)》,中國核電站選址主要在沿海省份。但是,近年來,中國內陸地區也飽受能源匱乏之苦,包括湖北、湖南、江西、安徽、河南、重慶、四川、甘肅、吉林在內的多個內陸省(市),也向中央提出了建設核電站的計劃。

此時,除了中核集團和中廣核兩大核電公司,其他電力巨頭也都覬覦這塊地盤。中國發展核電的方向已定,選擇什么樣的技術路線,和建立怎樣的核電競爭和規管體制,成為了業界爭論的焦點。


“三”之爭鋒

2007年至今,中核和中廣核共開工23臺“二代加”CPR-1000機組,國核技和中核開工的三代機組所占比重不足兩成

切爾諾貝利和三里島核事故之后,為提升核電安全,三代技術的概念開始浮出水面。

按照美國核管會(NRC)提出的要求,三代堆芯嚴重損傷頻度要再下降一個數量級,達到10-5堆年,即100個反應堆連續運行1000年,才會出現一次堆芯熔化的嚴重事故。出現向外部環境大量釋放放射性物質的頻度也要相應下調。

在進入新千年之前,包括國際原子能機構以及法國等不少國家,都接受了這個概念。日本在1996年率先建成了由通用電氣-日立核能公司開發的三代先進沸水堆(ABWR)。

日立中國公司有關人士對財新《新世紀》記者強調,ABWR的設計比壓水堆簡化了很多,也是惟一在全世界有運營業績的三代反應堆。不過,由于中國一直走的是壓水堆路線,所以日立的三代沸水堆技術連門檻也進不去。

正是基于“引進先進技術、統一技術路線、實現核電全方位自主化”的三層考慮,2004年9月,中國政府決定,將三門和海陽共計四臺百萬千瓦的核電機組面向國際招標,要求是必須采用第三代堆型。之所以將目標鎖定第三代,就是基于對“安全”的追求。由此,由中國技術進出口總公司、中國核工業集團公司、中國廣東核電集團公司組成的國家核電技術公司籌備組,在“以我為主,中外合作”的基礎上,啟動了國際招標。

雖然有包括俄羅斯原子能公司在內的十多家都參與競標,但真正具備實力并進入最后環節的,還是法國阿海琺(AREVA)公司設計的EPR(歐洲壓水堆)和美國西屋電氣公司的AP1000了。

在經過反復比選和投票之后,2006年12月,西屋電氣的AP1000最后勝出。絕大多數參評專家同意走AP1000的非能動式安全路線。一位參評業內專家稱,AP1000的設計理念是“簡化設計、模塊建造和非能動安全”,核心是非能動安全,簡而言之是在斷電的情況下,也可以在溫度超過一定值時自動啟動冷卻功能,因此留下了72小時的斷電反應時間。而法國EPR則延續了二代技術的能動安全思路,通過進一步增加冗余和增加裕度,來建立安全防護,也因此單位裝機容量升至175萬千瓦,以此平抑成本上升。

中國僅有的兩家核電公司中核集團和中廣核集團都在消化西方技術的基礎上發展了自己的反應堆。中核集團曾在1999年提出CNP1000的三代反應堆概念。但由于未能通過國家核安全局的審批,未能入局。業內專家告訴財新《新世紀》記者,CNP1000也是基于法國的二代技術M310來設計的;但由于堆芯中的燃料組件由原來的157組增加到了177組,因此必須按照原型堆來進行審批。

中廣核則是在法國M310基礎上設計的“二代加”反應堆CPR1000,其技術路線與此次日本福島核電站的反應堆一脈相承,也是能動安全路線。這種堆使用壽命為60年,功率為百萬千瓦。由于并未全面達到三代要求,CPR1000被稱為“二代加”。兩家公司仍然希望能給自主技術尋找發展空間。

在此情況下,2007年5月,國家核電技術公司正式成立;國務院將其定為引進和建設三代技術的主體,直接持有其60%的股份,中核、中電投、中廣核和中國技術進出口總公司則各按10%的比例出資。中電投是傳統電力公司,也是五大國有電力公司之一。

“第三者”的加入,顯然更刺激了“雙核”(中核和中廣核)的神經。趁AP1000立腳未穩,尚未完成驗證,過往激烈相爭的中核與中廣核暫時聯手,因CNP1000未獲批準,便集中轉推CPR1000。

2007年公布的《核電中長期發展規劃》(2005-2020年),為“雙核”大上“二代加”留下了后門。規劃稱,為使核電建設不停步,“在三代核電技術完全消化吸收掌握之前,以現有二代改進型核電技術為基礎,通過設計改進和研發,仍將自主建設適當規模的壓水堆核電站。”

“適當規模”是多大?沒有界定。

核電技術選型所涉利益重大,中國核電系統因招標而高層“落馬” 已有多個案例。

2007年年底,參與中國引進第三代核電技術招標的中國技術進出口公司原總裁蔣新生被中央紀委“雙規”。隨后,中廣核集團多位員工相繼被調查,涉案20余人,多人被移交司法程序,十余人離職或被開除黨籍、調離相關職位。中廣核集團原副總經理沈如剛最終被判刑十余年。

2009年,中核集團總經理、黨組書記康日新被查。一年后,因受賄罪,康被處無期徒刑。

APP1000在核電三代技術招標中勝出,不是中國核電技術選型的終局。

在“雙核”推動下,CPR在全國遍地開花。從招標落定之后的2007年至今,中核和中廣核共開工了23臺“二代加”CPR-1000機組。加上中核在海南開工的兩臺CNP-600機組,共計25臺。而AP1000僅國家核電技術公司開工了4臺機組,即使加上作為特例引進的兩臺EPR,三代所占的比重也不足兩成。

五大國有傳統電力公司均對核電極有興趣,因為核電運行恒定,發電小時數遠高于水電,也比火電高,因此利潤回報豐厚;同時,又可以在公司內部形成更為合理的發電結構。

之前,核電到底姓“核”還是姓“電”,一直爭論激烈。但核工業系統以其安全性要求特殊為由,一直成功地把發電企業阻擊在外,后者始終無法獲得控制權。大唐和華能一度圈定了項目選址,試圖單開爐灶;但因為政策不允許,最終只能參股了事。

國家核電技術公司董事長王炳華曾任中電投總經理,出身傳統電力公司,利用升級為三代技術的機會,以國核技的名義成功地殺出一條路。畢竟,這家公司沒有任何歷史包袱,可以毫無顧忌做出技術上的選擇。因此,代際之爭,自然在很大程度上又被異化成“核”“電”之爭。

支持者稱,“二代加”技術成熟,而且安全性完全可以滿足要求。反對者則指責說,原本寶貴的廠址資源均被消耗,已有的25臺機組之外,還捆綁了更多機組將來為“堆型統一”考慮而必須選擇二代加,三代將無地可依。更有人呼吁中國直接上馬四代,清華大學的高溫氣冷堆就是備選方案之一。

在此次日本核事故之后,亦有支持AP1000的專家認為,日本核事故說明能動安全的技術路線存在缺陷,因為海嘯導致全廠斷電,備用柴油機組失靈,緊急停堆后無法驅動注水系統,反應堆周圍余熱不斷增加,燒壞了鋯外殼,并進而導致堆芯熔化,發生了核泄漏事件。而AP1000則在突發斷電情況還留下72小時的應對時間。

日本核事故后,國務院暫停審批新項目。中國核電發展會不會重新評估技術發展道路,重構行業格局,業內拭目以待。

淬火

核電監管需全方位跟上核電大發展

此次國務院宣布暫停審批新項目。這樣的降溫或者說淬火,對于中國核電業的長久健康發展來說,不是壞事。

一位不愿透露姓名的中廣核人士告訴財新《新世紀》記者,他現在最擔心的,就是中國上馬的項目太多了,“而且都是5年、10年達到什么目標”。

2009年全國“兩會”期間,全國政協委員、中國核動力研究設計院副院長兼總工程師陳炳德在接受《中國核工業》雜志采訪時也坦言,目前中國核電在建或擬建的機組中,承擔設備制造的廠商既有國內設備廠,也有國外設備廠,還有眾多分布于國內外的其他核電設備供應商。從總體上看,各設備制造廠的生產經驗、裝備能力和管理水平參差不齊,尤其是一些設備制造廠超負荷運行,設備質量存在一定隱患。

他警告說,縱觀歷史,重大核安全事故負面影響非常巨大,對核工業界的影響甚至是災難性。核電發展特別要重視對核電設備生產和安裝建造過程的質量和安全監管。

大量新項目上馬對監管能力也是嚴峻考驗。

以美國為例,核管會目前擁有3981名員工,負責對104臺核電機組的監管;平均到每個機組,接近40人。

環保部核安全司核電二處處長郝曉峰對財新《新世紀》記者表示,由于中國現在核電上的規模比較大,環境中心已經從100多人增加到600多人,現場監督站也從100多人增加到300多人。

為適應中國核電發展需要,確保核安全監管的有效性,中編辦已經于2010年3月核準核安全監管系統擴編至1000人,并加大了核安全能力體系建設方面的經費投入。

但是,人才方面的瓶頸仍然突出。環境保護部核與輻射安全中心總工程師柴國旱告訴財新《新世紀》記者,目前中國的核安全監管隊伍人數仍然偏少,監管范圍寬,技術裝備相對落后,人員待遇低,留人才難,招合適人才更難。

實際上,核電監管絕對是個技術活。美國核管會和航天局、中情局一樣,可以高比率地配備高級人才。美國政府部門技術人員一般分為十五級,該機構中十五級的技術人員占到了半數。

此外,迄今為止,中國核安全法規體系還缺少上位基本法,即《國家原子能法》。同時,核安全法規體系還需要進一步完善,特別是在導則和技術標準規范等層面還需要跟上法規的進步。

在距離大亞灣核電站不足三公里的鵬城社區,雖然居委會表示,核事故演練要求除了行動不便的老人,村民都要參加。但烏沖村一名村民告訴財新《新世紀》記者,全村200多名村民,還有1000多流動人口,去年參加演練的卻只有十多人。當地的外來工,幾乎都被排除在核輻射防范宣傳之外。而在整個鵬城社區,估計流動人口超過5000人,幾乎相當于常住人口的3倍。

“我覺得社區應該有一個警報鐘或者廣播,有事的話可以馬上告訴村民。這位村民補充說。

去年5月,大亞灣核電站曾發生不列入評級的微小泄漏事件。村民們還是從美國的華僑那里率先知道的消息,主動打電話去詢問居委會,然后核電站才做出解釋的。有時候,這個流程要走三四天的時間。

財新《新世紀》記者曾致電中廣核,希望了解其與周邊社區的信息溝通情況。但截至發稿時,對方并沒有回復這方面的內容。


 




責任編輯: 江曉蓓

標簽:重估 中國 核電