什么是核能發(fā)電?

核能發(fā)電是指將核能轉換為電能的一種發(fā)電方式，其能量釋放的主要形式為核聚變反應以及核裂變反應。

核聚變反應的技術要求極高，對核反應過程的控制難度也較大，目前對其應用于發(fā)電的技術還在研發(fā)當中。相較于核聚變，核裂變的技術就更加成熟，并且已經(jīng)大規(guī)模應用于商用發(fā)電，目前所有的商用核電站均是采用核裂變發(fā)電。

核能發(fā)電是利用核燃料在反應堆中發(fā)生鏈式裂變反應加熱一回路中的冷卻劑，冷卻劑進入蒸汽發(fā)生器將熱量傳遞給二回路，從而產(chǎn)生蒸汽推動汽輪發(fā)電機發(fā)電的過程。

注：部分反應堆(如沸水堆)的發(fā)電過程略有差異

核能發(fā)電原理圖

選址

核能發(fā)電需要有非常穩(wěn)定的環(huán)境、地質及人文條件，需要在核電站建設前選擇一個合理的廠址，確保核電站不受到自然災害或外部人為因素等的影響，并且在萬一發(fā)生事故時，也能夠有效降低對周圍環(huán)境以及居民生產(chǎn)生活的影響，所以核電站的選址要求十分嚴格。

早在1991年，國家核安全局便發(fā)布了《核電廠廠址選擇安全規(guī)定》，其中規(guī)定了核電站廠址選擇在核安全方面應該遵循的準則及程序。1998年，國家核安全局出版《中華人民共和國核安全法規(guī)匯編》，為核電建設等多個方面制定了基本的規(guī)范要求。2002年，國防科學技術工業(yè)委員會制定了《核電廠廠址選擇基本程序》，規(guī)定了核電站廠址選擇各階段的基本要求和工作程序。將核電站的選址工作制度化、標準化，極大地提高了核電站建設及運行期間的安全穩(wěn)定，同時也展現(xiàn)出我國對于核安全的重視。

核電站選址的基本程序

核電站的選址需要考慮什么?

1、充足的水源供應

有人可能曾經(jīng)猜想：核電站是否可以建設在遠離人煙的沙漠戈壁當中呢?

答案是否定的，這個猜想以目前的技術條件暫時還無法實現(xiàn)，因為核裂變反應過程會產(chǎn)生巨大的熱量，所以需要大量的水來吸收熱能，給反應堆降溫。即使遠離居民區(qū)，不用過多考慮輻射對環(huán)境造成的影響，但沙漠戈壁中水源缺乏，依舊無法滿足核電站的運行條件。

核電站的選址需要靠近水源，目前全球400多座核電站幾乎都是沿?；蛘呖拷恿骱葱藿ǖ?。沿海核電站冷卻水直接取自海洋，可滿足無限供應，而內(nèi)陸核電站在設計之初即考慮取水問題，所以一般采用二次循環(huán)冷卻，其用水量明顯小于沿海核電站，我國目前確定的內(nèi)陸核電站廠址均臨靠大型湖泊、江河等，即使在枯水期也能完全滿足用水需求。

值得注意的是，我國在建以及運行中的核電站基本都是沿海而建，但是沿海地區(qū)可用于核電站建設的廠址儲備十分有限，核電作為目前解決能源與環(huán)境矛盾問題的主力軍，必須加緊研究解決內(nèi)陸核電建設中的關鍵難點問題。

從“世界核電站分布圖”中我們可以看出，發(fā)達國家有大量核電站修建于內(nèi)陸地區(qū)，據(jù)相關資料顯示：在全球已運行的核電站中，廠址位于內(nèi)陸地區(qū)的占總裝機容量的三分之二以上。并且通過對已運行的內(nèi)陸核電站的長期監(jiān)測來看，內(nèi)陸核電與沿海核電同樣安全，環(huán)保，在技術上也已經(jīng)完全成熟，只要在選址階段對這些關鍵難點問題進行深入分析研究，并采取適當?shù)墓芾泶胧┖图夹g措施，內(nèi)陸廠址完全能夠滿足有關法規(guī)和建廠條件的要求。

世界核電站分布圖

2、較低的人口密度

核電站廠址需要盡量選擇人口密度相對較低且離城市中心較遠的地點，一般要求半徑5千米范圍內(nèi)不宜有1萬人以上的鄉(xiāng)鎮(zhèn);半徑10千米范圍內(nèi)不宜有10萬人以上城鎮(zhèn)，半徑40千米范圍內(nèi)不宜有100萬人以上的大城市。核電站離城市近，電能輸送時的損耗就小，電能輸送成本就比較低，所以核電站廠址還應考慮盡量選擇距離電力負荷中心較近的區(qū)域，也就是說不能離城市太遠。

不過，隨著技術進步，核電站的安全性得到有效提升，部分國家和地區(qū)的核電站也已經(jīng)距離城市比較近了，例如：美國帕洛·弗迪核電站距離亞利桑那州首府菲尼克斯約54公里，韓國靈光核電站離韓國第三大城市光州市直線距離約40公里，法國的布熱站離里晶市30公里;德國的史達特核電站離漢堡只有20公里。

由中核集團自主研發(fā)并具有自主知識產(chǎn)權的多功能模塊化小型壓水堆——“玲龍一號”更是依靠其小型化、模塊化、一體化、非能動等先進技術特點，擁有安全性高、靈活性好、用途廣泛等優(yōu)勢。小堆的輻射應急計劃區(qū)范圍由大堆的10公里左右縮小到了300米左右，并且從技術上來講可不需要場外應急，所以完全可以作為分布式電源建立在接近工業(yè)區(qū)和人口密集的區(qū)域。

“玲龍一號”建設現(xiàn)場

3、穩(wěn)定的低質結構

核電站選址同樣需要重點考慮的則是相對穩(wěn)定的地質結構。核電站廠址附近不能存在能動斷層(指在地表或接近地表處有可能引起明顯錯動的斷層)，保證核電站在其設計使用壽命內(nèi)不能受火山活動或嚴重地震的威脅。2011年3月，日本福島第一核電站就因為附近海域發(fā)生大地震，同時引發(fā)海嘯，且該核電站設計之初并未考慮會同時遭受地震和海嘯的雙重影響，最終導致該核電站應急冷卻系統(tǒng)故障，核反應堆溫度持續(xù)升高并發(fā)生爆炸，導致核泄漏，造成七級核事故，成為21世紀以來最大的核事故。

日本福島第一核電站

4、便捷的交通運輸

核電站雖然選址相對偏僻，但同樣也需要有便捷的交通，因為核電站的建設和運行過程都需要運輸超重、超限的大件設備或重型機械，如：反應堆壓力容器、蒸發(fā)器、發(fā)電機、汽輪機等。一般超重、超限的大件設備運輸首先考慮海運或內(nèi)河航運，其次才會考慮公路、鐵路運輸，所以無論是沿海核電還是內(nèi)陸核電，均需要考慮在臨近運載能力強的水運航線或公路、鐵路區(qū)域選址。同時，還應該考慮在進入應急狀態(tài)時，站區(qū)及周邊居民的有序撤離。

核電站主要大件設備尺寸參數(shù)

5、無潛在危險源

核電站還需要與空中及水上航線保持安全距離，周圍也不應有對核電站運行安全可能造成威脅的軍事設施、機場、爆炸危險源等?！逗穗姀S廠址選擇的外部人為事件》(HAD101/04)中給出的篩選距離值分別為：(1)固定爆炸源的篩選距離值為5-10公里;(2)火源影響的篩選距離值為1-2公里;(3)危險氣云源的篩選距離值為8-10公里;(4)飛機航道或起落通道的篩選距離值為核電站半徑4公里范圍;(5)一般飛機場的篩選距離值為10公里;(6)機場(設計年起落大于193d²)的篩選距離值為16公里內(nèi);(7)機場(設計年起落大于386d²)的篩選距離值為16公里外;(8)軍事設施或空域篩選距離值為30公里。

我國具有完全自主知識產(chǎn)權的第三代核電——“華龍一號”雖然已經(jīng)采用了雙層安全殼設計，其結構甚至已經(jīng)可以有效抵御大型飛機的撞擊，但是在核電站的選址中，依舊考慮避開飛機航線、機場、爆炸危險源等潛在風險。

除以上列舉的選址條件外，核電站的選址還需要綜合考慮運行條件、氣象條件、地形、供水以及其他社會經(jīng)濟條件等各種因素，并且在初步確定的若干個候選廠址中再經(jīng)過系統(tǒng)的篩選和比較，最終確定優(yōu)先候選廠址。例如海南省核電站的選址工作從1994年便開始，共挑選了6個廠址作為資料儲備，直到2007年以后經(jīng)過各種論證才最終確定將海南昌江作為核電站廠址。

在了解完核電站的選址條件后，是不是感覺要找到一塊適合建設核電站的區(qū)域確實非常困難?

不過也正因為選址的嚴格要求，核電站才能始終保持安全穩(wěn)定運行，所以符合建設核電的廠址也是寶貴的資源，應該受到多方面的支持和保護。由于高估了核能的危害性以及核電站運行的風險，一部分民眾心中對核的負面認知根深蒂固，要改善公眾對于核能的認知和態(tài)度，就需要在核能發(fā)展的過程中不斷普及核科普知識，讓公眾對核的認知從感性回歸理性。

廠址儲備充足!

即使核電站廠址選擇困難重重，但是經(jīng)過多年持續(xù)開展的選址工作，我國核電站的廠址積累已經(jīng)取得了顯著成績，初步勘查選擇的核電站廠址容量可以支撐未來4億千瓦的裝機規(guī)模。從核電布局看，核電站廠址資源主要分布在我國東部沿海和中部內(nèi)陸地區(qū)，主要包括吉林、河北、浙江、安徽、河南、福建、江蘇、浙江、山東、湖北、湖南、江西、四川、重慶、廣西、甘肅、黑龍江、云南等省份。

中國核能行業(yè)協(xié)會及有關機構的研究成果顯示，預計到2025年，我國核電在運裝機規(guī)模將達到7000萬千瓦左右，在建裝機規(guī)模接近4000萬千瓦;到2035年，我國核電在運和在建裝機容量將達2億千瓦左右，發(fā)電量約占全國發(fā)電量的10%左右。