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(xué)核熱工安全和標(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(diào)地做好安全節(jié)能與節(jié)能安全途徑提出建設(shè)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(guān)鍵詞:核電站;安全;節(jié)能中圖分類號:TM623文獻(xiàn)標(biāo)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(wù)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(zhì)基礎(chǔ)和保設(shè)由“適度發(fā)展”進(jìn)入“積極發(fā)展”的快車道3,但障。自19世紀(jì)70年代產(chǎn)業(yè)革命以來,世界經(jīng)濟(jì)迅同時也面臨嚴(yán)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(dǎo)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(jīng)濟(jì)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(nèi)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(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要。隨著域會產(chǎn)生熱污染問題。以某壓水堆為例,附近海域能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)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(yán)重事經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)運而生,而當(dāng)核能逐混凝土,產(chǎn)生1340kg蒸汽,產(chǎn)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(zhì)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(yán)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(yán)重外泄造成56人喪生。核能發(fā)展目標(biāo);同時,只要有發(fā)展目標(biāo),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(jìn)。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(jìn)綠色和諧核電建設(shè)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(zhì)泄露內(nèi)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(shù)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(shè)固有安途徑和手段。就目前技術(shù)領(lǐng)先的AP000而言,正全性反應(yīng)堆構(gòu)成的核電。是通過新的先進(jìn)的安全技術(shù)的研究和應(yīng)用,同時節(jié)1.3是打造有生命力的自主品牌的需要約設(shè)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(shè)是衡量一個國家核電技術(shù)發(fā)而是新技術(shù)帶來的從源頭節(jié)能。表1給出了能動展水平的重要標(biāo)志,也是一個國家發(fā)展核電的核心與非能動下能動設(shè)備的數(shù)量對比所在。只有完全實現(xiàn)核電設(shè)備的國產(chǎn)化和自主表1典型100VPWR與AP000設(shè)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(dǎo)權(quán),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(chǎn)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(jìn)吸收先進(jìn)的第三拉廠所體x1000560165代核電技術(shù)到研究發(fā)展第四代新技術(shù),自主品牌的基于安全與節(jié)能的創(chuàng)新技術(shù)、創(chuàng)新方法,可以建設(shè)與國外先進(jìn)水平的差距正在逐步縮小,但差距將先進(jìn)節(jié)能理念轉(zhuǎn)化為實際的生產(chǎn)力能夠?qū)穗娨廊淮嬖?。隨著單機(jī)容量的不斷提高核電在世界設(shè)計、設(shè)備制造、工程建設(shè)、運營管理等核心領(lǐng)域產(chǎn)范圍內(nèi)更廣泛的應(yīng)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(jìn)技術(shù)的展具有深遠(yuǎn)意義。因此,創(chuàng)新的科學(xué)研究需要重點有力支撐需要不斷開拓創(chuàng)新。關(guān)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(dāng)今世界先徑貫徹該理念于核電站設(shè)計直到核電站退役全過進(jìn)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(shù)創(chuàng)新的不斷進(jìn)步方面都取得較大突破(見圖2)?？梢钥闯?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(jìn)技術(shù),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(yīng)產(chǎn)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(nèi)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(guān)系周圍居率轉(zhuǎn)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(yán)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(jìn)而考慮節(jié)能?；诤穗姟胺e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(shù)已經(jīng)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(yīng)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(chǎn)業(yè)具有長治久泵、兩門等能動設(shè)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(shù)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(lǐng)先創(chuàng)新科學(xué)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(chǎn)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(dá)國家相比,我國的核電技術(shù)還有不小的差的安CNMH及建立在自然距,關(guān)鍵技術(shù)仍未完全掌握,領(lǐng)先技術(shù)更加缺乏?？茖W(xué)法則基礎(chǔ)上的非能動設(shè)備的安全性或冗余特進(jìn)行領(lǐng)先、創(chuàng)新的科學(xué)研究是開創(chuàng)領(lǐng)先技術(shù)的主要性來實現(xiàn),不需要能動設(shè)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(shù)的核心內(nèi)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(shù)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(jìn)共為發(fā)展,由此形成具在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)節(jié)能原則。核電驗收標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)和約束作用,制定合理的驗收標(biāo)準(zhǔn)是安全與節(jié)能是核電站建設(shè)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(shù)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(biāo)準(zhǔn)也需要與時俱進(jìn)。在市場經(jīng)濟(jì)的環(huán)境下發(fā)展安全的重要性進(jìn)而引起事故發(fā)生,也不能過分要求核電增強(qiáng)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(shè)和運行的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)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(jìn)的節(jié)能安全研究可以推重要標(biāo)準(zhǔn)通過嚴(yán)格的驗收控制核電成本并有效動核電技術(shù)整體水平的不斷進(jìn)步有利于更好地保地引導(dǎo)核電建設(shè)朝更加節(jié)能的方向發(fā)展。這就需障核電建設(shè)和使用的安全。我國引進(jìn)的第三代核要國家針對現(xiàn)有技術(shù)的不同核電布置位置的不電技術(shù)AP00技術(shù)采用非能動安全技術(shù),借助慣同,制定出具體的合理的有針對性的驗收指標(biāo)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(yán)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(jī)制,確保驗收的公正性、有效性。通過塊化設(shè)計,降低了成本是安全與節(jié)能和諧統(tǒng)一的嚴(yán)格的制度建設(shè)推進(jìn)工作,促使安全節(jié)能與節(jié)能安很好實例。全雙達(dá)標(biāo),積極建設(shè)綠色和諧核電站。2.4互為促進(jìn)原則3.3作為核電發(fā)展研究的重要內(nèi)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(guān)鍵,發(fā)展的基礎(chǔ)和前提;而節(jié)能是核電發(fā)展的目標(biāo)具應(yīng)該成為開展核電科學(xué)研究的重要內(nèi)容。表2是有與時俱進(jìn)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(shù)與第三代AP|00的對斷向前發(fā)展促進(jìn)節(jié)能技術(shù)更新?lián)Q代。但是新的比技術(shù)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(shù)AP1000在靠新的技術(shù)來解決。節(jié)能技術(shù)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(jìn)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(rèn)清安全與節(jié)能的關(guān)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(nèi)容意義重大。動節(jié)能同時依靠節(jié)能又進(jìn)一步深入安全堅持兩有關(guān)發(fā)電成本研究表明“,煤電成本0286元者互相促進(jìn),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(chǎn)化APl000技術(shù)的機(jī)組建造成本有望降低30%,達(dá)到7000元/kW。3.I實現(xiàn)安全與節(jié)能協(xié)調(diào)落實方式表2M310+與AP1000的經(jīng)濟(jì)性能與安全性能對比加快發(fā)展核電的嚴(yán)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(qiáng)對核電相關(guān)技術(shù)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(shè)計壽命/a安全措施不斷加以改進(jìn)和創(chuàng)新提高我國核電安全基建成本/元·kW系統(tǒng)預(yù)防和應(yīng)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(shù),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(biāo),研究核電站節(jié)能安全與安全節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)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(dǎo)落實于資金獎勵,形成管理。事實表明,相當(dāng)一部分核電安全事故都是由推進(jìn)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(dāng)、管理不夠所引起的。如2008年7月有技術(shù)基礎(chǔ)上,結(jié)合中國目前正在推進(jìn)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(jié)合未來高文七冷就是由于廢水處理站的管理疏忽而導(dǎo)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(yán)格的管理措施和節(jié)能與節(jié)能安全為重要內(nèi)容,以國產(chǎn)化、自主化為先進(jìn)的管理理念的建設(shè)是核電站安全運行的重要目的,來開展研究具有重大應(yīng)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(nèi)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(hù)中著手,以提高效能,且使目標(biāo)更具有可操作性,可以優(yōu)質(zhì)對重要設(shè)備或閥門進(jìn)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(biāo)。洗,檢查閥門、部件等是否松動、偏移,防止熱量和工質(zhì)泄露:對換熱設(shè)備傳熱表面要進(jìn)行定期除垢或4結(jié)論除灰;經(jīng)常檢查儀表和自控設(shè)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(qiáng)管道維護(hù)、發(fā)展核電。而安全和節(jié)能作為兩個重要標(biāo)準(zhǔn)對核技術(shù)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(xì)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(xí)慣,如離開辦公室要關(guān)燈、關(guān)空調(diào)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(jī)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(xué)習(xí)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(yīng)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(chǔ)指標(biāo)調(diào)地做好節(jié)能安全和安全節(jié)能實際上就是建設(shè)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(jī)組事故都參考文獻(xiàn)不是源于設(shè)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(guān)系學(xué)院學(xué)報,2006,(5):45-52導(dǎo)致。運行人員的安全文化素質(zhì)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(jīng)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(xué)學(xué)報(社會科學(xué)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(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)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(chǔ)指標(biāo)從安全出發(fā)根據(jù)企業(yè)自身特點建設(shè)和具5]葉奇蓁堅持自主創(chuàng)新推進(jìn)核電可持續(xù)發(fā)展[J電氣工業(yè),2009,(2):29-34.有節(jié)能內(nèi)涵的安全文化,用于指導(dǎo)工作人員有效地6]王迎蘇依靠自主技術(shù)創(chuàng)新推動我國核電事業(yè)的科學(xué)履行安全職責(zé)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(jīng)濟(jì)性比較[J].南華大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)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(shù)經(jīng)濟(jì)分安全局的核電安全監(jiān)管,包括核電站選址、設(shè)計、建-41(5):9-13CNMH造運行各個階段的安全質(zhì)量管理安全分析評估作者r兩州人,博士,教授,博導(dǎo),研究方向:反應(yīng)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(nèi)的核電安全收稿日期:2010-08-16修回日期:2010-0-28