核能发电的简介、原理以及未来发展

核能发电的简介、原理以及未来发展

1、简介核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。

2、基本原理核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料（核燃料）进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、核能发电钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。

3、现状及发展趋势1954年，苏联建成世界上第一座装机容量为5兆瓦（电）的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到1960年，有5个国家建成20座核电站，装机容量1279兆瓦（电）。由于核浓缩技术的发展，到1966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。1978年全世界22个国家和地区正在运行的30兆瓦（电）以上的核电站反应堆已达200多座，总装机容量已达107776兆瓦（电）。80年代因化石能源短缺日益突出，核能发电的进展更快。到1991年，全世界近30个国家和地区建成的核电机组为423套，总容量为3.275亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约16%。中国大陆的核电起步较晚，80年代才动工兴建核电站。中国自行设计建造的30万千瓦（电）秦山核电站在1991年底投入运行。大亚湾核电站于1987年开工，于1994年全部并网发电。截至2007年底，中国电力装机容量达到7.13亿千瓦，全国电力供需继续保持总体平衡态势。同时，随着田湾核电站两台百万千瓦核电机组投产，目前全国核电装机容量已达885万千瓦。预计到2010年中国核电装机容量约为2000万千瓦，2020年约为4000万千瓦。到2050年，根据不同部门的估算，中国核电装机容量可以分为高中低三种方案：高方案为3.6亿千瓦（约占中国电力总装机容量的30%），中方案为2.4亿千瓦（约占中国电力总装机容量的20%），低方案为1.2亿千瓦（约占中国电力总装机容量的10%）。自美国的三厘岛及前苏联切尔诺贝利核电站事故之后，核能的使用安全越来越受到重视，所以核能发电的安全性成为影响其发展前景的重要因素。目前核反应堆已经进展到了第四代，其实用化目标是2030年，其特点是经济性高（能与天然气火力发电竞争）、安全性高、放射性废物发生量少，以及防止核不扩散性等。为了实现核能发电美好的未来，第四代堆核能系统必须面对以下5个课题的挑战：（1）要保持核能发电的经济竞争力；（2）要让一般公众继续确信核电站和燃料循环的安全性；（3）确实有效地对放射性废物和乏燃料进行管理，政治解决放射性废物最终处置的路线；（4）必须将商业核燃料循环过程中核扩散的可能性控制在最低限度；（5）保证未来人才需求，继续保持核工业必需的基础构架。针对世界核能技术领域的这种新趋势，以及我国经济快速发展对电力的需求缺口，我们不仅要加快我国的核电发展步伐，还应积极关注世界第四代堆各种堆型开发的动向，加强与国际间的交流与合作，争取加入国际第四代核能系统的研究开发工作，以缩小我国核能技术开发能力与世界水平的差距。发展核电的意义不仅是优化我国的能源结构，保持国家的能源安全，还有利于扩大内需，促进产业结构升级。核电涉及的工业行业几十个，结合和依托核电项目建设，不仅可以拉动经济增长，而且还有利于高新技术的发展，有利于传统产业的改造，有利于推动制造业技术的创新和高新产业的发展进程。同时，核工业作为高科技的重要组成部分，是综合国力的重要体现。发达的核能高科技工业，将是21世纪发达国家的重要标志之一。通过核电的发展，保存和发展一支高水平的军民结合的核能技术力量，对我国社会主义现代化建设，具有非常重要的意义。