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核专家:给“核电的未来”算命

时间:2021-04-08 15:47:10 作者:本站整理 来源:网络

预计近期和中期全球核工业的"未来"如何发展? 英国《国际核工程》杂志采访了某些核工业专家[1],请他们谈,受哪些"因素"驱使,今后几年能"看到"什么。英国的前景也值得关注.

2015年12月巴黎COP21气候谈判后,对如何转向"低碳未来"有许多讨论。发电是改变世界的关键因素。很显然,世界某些地方关闭燃煤电厂是个"趋势;但还不清楚对核工业有何影响。

美国麻省理工学院(MIT)进行过"核电的未来"研究[2],断言核电要大发展,核工业必须克服四个难题:成本、安全、废物处置和核扩散。现今又添了"公众认知"。正如德国和瑞典证明的那样,它可导致某些国家"放弃"核电。MIT的报告说,限制核电扩大的因素如下:

" 成本:在解除管制的市场上,核电没有成本竞争力。然而,这个行业会合理地减少基建成本、运行维修成本以及建设周期,缩小差距。

" 安全:现代反应堆设计的严重事故风险非常小,重要的是不断改进和完善"良好实践"。对公众有影响的事故非常少。然而公众对切尔诺贝利和福岛事故的"认知",意味着核工业必须证实,相对其它任何燃料资源,在确保安全方面做了更大的努力。

" 核废物:地质处置技术可行,但还有待"实施"验证。

" 核扩散:扩大核电必然扩大燃料处理和运输,而这可能含有"额外"的核保安挑战。

这些忧虑有何根据是个有争议的问题,但就全球对核电认知而言,差别极大。瑞典和德国决定分阶段关闭核电,而中国和印度发展核电非常积极。

MIT的研究断言,扩大核电,公众赞同至关重要。作为低碳电源,核电或许呈现更"正面"的观点;但作为解决全球变暖的一种方法,似乎还没有获得足够广泛的公众支持,表明可能需要更进一步的公众教育。

核工业内部有什么观点,能观察到什么趋势?采访了这个行业不同领域的专家,搜集的他们的观点见附录1-4。

国际能源署的核能技术路线图

国际能源署(IEA)2015年发表的报告谈到今后20年内核能的发展[3]。它说:"在能源供应和利用方面,当前的趋势不可持续。没有果断的行动,2050年能源相关的二氧化碳排放量几乎要加倍,化石燃料能源需求的增长会加剧供应安全的担忧。可以改变前进的道路,但需要能源革命,低碳能源技术要发挥重要作用。每个大国和部门都要全力投入。如果确信,现在做的投资决策不让我们长期用'次佳?技术,那么任务非常紧迫。"

该报告接着说,核能的近期前景受福岛事故影响,引起对核电厂安全的担忧,导致"公众认可"率下降。这与全球经济危机结合,质疑资金密集项目的筹资,致使最近四年建设开工和并网率整体下降。但从中、长期看,核能的前景依然是正面的。2014年初,总计72个反应堆在建,是25年内数量最多的。

中国可能是核电增容的"老大",从2014年17GW到2050年250GW。2050年,中国将占全球核电装机容量的27%。其它核电增长的市场包括印度、中东和俄罗斯。

核安全仍然是核能部门的当务之急。虽然核安全的首要责任在运营者,监管部门在确保所有操作在最安全水平上实施起重要作用。福岛事故的教训强调,监管机构应当坚强而又独立。必须提升各级部门的安全文化,特别是"后起"国家。

模块式小堆(SMR)能给较小电网或不适合大型核电机组的孤立市场提供电力,扩大核能市场。这种设计的模块性质或许还有助于突破融资屏障。该报告强调的一个因素是,如果核能的部署为实现部署目标需要提供低碳能源,那么供货商应证实,能按时、按预算建成,而且新设计能降低成本。必须整合最近的首台机组在项目管理和规划、人力资源配备、供应链设置、资格与监督,以及反应堆设计、建造简化和优化方面的经验教训。

这个报告虽然没有直接与项目联系,参考项目如芬兰的奥尔基洛德3#机组是不言而喻的。这个项目2005年8月开始建造。最初定于2009年并网发电,但经历了许多推迟。最近宣布,预期2018年开始运营。一个为期四年的工程,比预定计划晚了九年。这不是理想的、说服买主核电有生命力的方式。因此,这种趋势说明,核供应商必须确保有效的项目管理。

华尔街日报

2013年华尔街日报发表报告[4],"什么阻碍着核能?",涉及核工业面对的挑战以及潜在的、应对这些挑战解决方案。它们包括经济、公众的安全认知和核废物。

核电厂建造时间长,成本比其它主流电力资源高。美国能源情报署(EIA)估算,美国建造一个新核电厂要六年。很长的建造时间导致更加苛刻的融资条件,在部件和工程成本方面导致更严重的通胀。估算的核能基建成本是$5429/kW。相比之下,煤电$2883,煤气化$3718,而煤电+碳扣押为$5138。后者被视为非常昂贵的技术,允许用来满足新的环境标准。

对此的解决方案,包括通过各种机制如碳税或限额交易计划,对碳排放设置标价。颁证和批准过程机构改革能降低成本,然而这一举动的公众认知也许"适得其反"。

SMR提案能加快建设、降低成本和融资风险。迄今为止,美国核管理委员会(NRC)还没有给任何SMR出具证明文件。

福岛和切尔诺贝利事故成了公共意识,核能"风险"成了"负面"观念。

对此的解决方案是非能动安全。反应堆依赖常设冷却水以防过热,总有个公众"认知":不管多么遥远,水泵总会故障并使冷却水供应中断。任何机械系统都可能发生故障;然而物理定律总是那么安全。必须应用自然规律如重力、传导和对流做出判断,而不靠包含多少冗余系统的机械装置。

1982年国会决定,美国需要深层地质存储核废物。超过30年了,核工业还在等待必要的监管步骤使之成行。深地存储设施花费了几十亿美元,但还不会建成。

说起来解决方案很简单,需要一个深地存储设施,但在可用之前,核废物仍然是个问题。

有什么可"觉察"的趋势?

核供应商、国际能源署、华尔街日报,以及英国能源部长都提到SMR,因为有极好的潜质,暗示到2020年代中期,就应看到投入商业运营。

受访者普遍认为,世界各地的核能增长不会很均衡。某些国家从政治上决定分期关闭核电,而其它国家有雄心勃勃的"扩容"计划。印度和中国很可能非常积极,而英国的计划如按英国政府的预期进展,也能成为令人振奋的市场。英国退出欧盟、法国和中国联合投资欣克利角C项目出现某些反复,也是可以理解的[5,6],中广核集团的反映礼貌、适当[7]。

应对气候变化导致减少化石燃料使用,这将驱使核能与可再生能源成为"发电组合"。如果这样发展,将迫使核电厂做"负荷跟踪"运行,因此面对的是用核电"调峰"。不久的将来,灵活运行至关重要。

核能发展的关键障碍是公众对安全的"认知"。这迫使核能转向"非能动安全"。借此,即使有重大的自然事件如海啸,所有后备系统发生故障,反应堆靠物理规律确保安全。切尔诺贝利和福岛事故之后提出的问题是:"如果绝对会发生最严重的事件组合,有什么后果?"如果答案是解释怎样地不可能,公众将不会"心悦诚服"。回答必须是:"如果发生绝对严重事件,那时反应堆是安全的"。因此,可以期待本世纪中期会看到,非能动安全成为"标准"。



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