核能是新能源吗 传统化石能源百年后即将面临枯竭 核能等新能源前景如何( 二 )
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世界核电厂的研发经历了四代。
第一代核电站是美国在20世纪50年代开发建设的,主要是研究和验证核能发电的技术和经济可行性。1951年,美国首先建造了世界上第一座实验性核电站。1954年,苏联还建造了一座实验性的核电站,发电能力为5000千瓦。
第二代核电站建于20世纪60年代末。在实验和原型核电机组的基础上,相继建成了功率几十万千瓦或几百万千瓦的核电机组,采用了不同工作原理的“压水堆”“沸水堆”“重水堆”“石墨水冷堆”等核反应堆技术。它们不仅进一步证明了核能发电技术的可行性,也证明了核能的经济性。如今,世界上商业运行的400多座核电站,大部分都是在这个时期建成的,习惯上被称为第二代核电站。
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第三代核电站是在上世纪90年代。为了消除美国三里岛和前苏联切尔诺贝利核电站事故的负面影响,世界核电工业集中力量预防和减轻严重事故。美国和欧洲相继发布了《先进轻水堆用户要求文件》和《欧洲轻水堆核电站用户要求》,进一步明确了预防和减轻重特大事故、提高安全可靠性的要求。因此,符合URD文件或欧洲历史文件的核电机组通常被称为世界第三代核电机组。第三代核电机组的设计方案很多,其中具有代表性的有美国西屋公司的AP100和法国阿海珐公司开发的EPR技术。
这两种技术在理论上具有很高的安全性。这些设计理论上很好,但实际上很难,以至于世界各国使用三代核电技术的装机很少。中国走在世界前列。浙江三门、山东海阳采用西屋AP100技术,广东台山采用法国阿海珐EPR技术。它们的建成将成为世界上第三代核电站的先驱。
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第四代核电站由美国能源部于2000年1月启动并领导。美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿大、巴西、阿根廷、希腊共同签署了《第四代核电发电安全技术研究》。为了进一步降低核能发电技术的建设成本,最大限度地减少核废料的产生,防止核扩散。
然而不幸的是,第四代核电站没有建成。
与传统火力发电厂相比,核电厂具有明显的优势:
核能发电不会造成空气体污染;
核能发电没有碳排放,不会加剧全球温室效应;
核燃料的能量密度比化石燃料高几百万倍。一座1000万千瓦的核电站一年只需要30吨铀燃料。目前,铀-233、铀-235、铀-238和钚-239是能够发生核裂变的核燃料,也称为裂变核燃料。
值得一提的是,如果不大规模回收铀资源,这些核燃料的存量只能供人类使用200多年。
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虽然这些原材料的可利用量并不多,但随着科技的发展,如果能够实现核电反应堆中燃烧核燃料的铀钚材料回收技术,未来的核能可以使用上千年。在核能发电成本中,燃料成本占比低,核能发电成本不易受国际经济形势影响。
但是核电站最大的缺点很明显,主要是核泄漏的放射性会对生态和人造成危害,前期在R&D的投入和建设太大。因此,核电站的安全和废物处理是非常重要的环节。
那么世界上有多少核电站呢?每个国家有多少?利用率如何?
目前,全球约有457座核反应堆在运行,总发电量达2562757.77。
该统计表显示了各个国家和地区的核能利用情况,包括运行中的核反应堆数量、总装机容量、总发电量以及核能在该国总发电量中所占的比例。截止日期是2020年。
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