摘要：近年来，国际核能界的科学家根据核能发展的需要制定出了新一代的核能系统框架，称之为“第四代核能系统”。第四代核能系统与现有核电市场的反应堆系统相比较，其安全性和经济性大幅提高。其中，高温气冷堆技术和在此基础上发展出的超高温气冷堆概念。

       运行业绩总体良好

       虽然距离日本核事故的发生已有一年多的时间，不过仍有不少人表示有些担忧：核泄漏危机有可能在中国上演吗？我国的核电发展安全吗？

       通过对我国核设施进行长达9个月的全面安全检查，去年6月，环保部（国家核安全局）公布的全国民用核设施综合安全检查结果显示，总体上，我国核设施安全是有保障的，发生类似福岛核事故的可能性极低。对于新建核设施，《核安全规划》提出了具体目标，新建核电机组具备较完善的严重事故预防和缓解措施，每堆年（相当于核电站中的1个反应堆运行1年）发生严重堆芯损坏事件的概率低于十万分之一；每堆年发生大量放射性物质释放事件的概率低于百万分之一。

       “从1991年秦山核电站开始运行到现在，中国大陆15座核电站都有良好的安全运行业绩。而且国际原子能机构(IAEA)和世界核电运营者协会（WANO）对中国的每一座核电站都进行过一次以上的安全评审，其结论都是肯定的、正面的。”原国防科工委系统二司副司长、中国核学会顾问俞卓平分析说，我国的核电站是压水堆核电站，运行原理与日本福岛核电站所用的沸水堆不同。此次福岛核事故的发生跟地震、海啸这两个自然因素有关。地震后安全停堆，核反应堆是安全的；但随后的海啸损坏了应急柴油发电机，只能改用蓄电池，而蓄电池的容量是有限的。最终导致反应堆堆芯得不到充分冷却，核燃料的剩余释热使核燃料的温度不断上升直至熔融，释放出大量的放射性物质。

       从秦山核电站开始，我国便基本上沿用了国际原子能机构的核安全标准。我国核电站的运行人员和管理人员，完全按照国际核电界的管理要求，经过严格的系统培训和考核合格后才能运行和管理核电厂。此外，还有一套很完善的核电站运行管理程序。我国还有独立的、权威的核安全监管部门——国家核安全局，对核电厂实施全面而严格的安全监督。

     “目前为止，没有发生过一起辐射致死，以及辐射造成放射病的事例。核电站没有发生过二级以上的事件，从我们的情况来看，记录是良好的。”中国核工业集团公司科技委员会主任、中国核学会常务理事潘自强说。

        核电技术不断提升

      “我国现在的核电技术比较先进，日本发生事故的这几个反应堆都是型号比较老的沸水堆，1号机组从1971年3月份正式开始运行，至今已有40年的时间了，我国没有这样的沸水堆。”俞卓平说，我国的核电站大多建于上世纪90年代后，比较新，从一开始就与国际接轨，安全方面是有保障的。以1985年我国开始建造的第一座核电站——秦山核电站为例，它的安全设计充分汲取和借鉴了美国三里岛核事故和前苏联切尔诺贝利核事故的教训，并根据世界核电站的运行经验反馈，采用当时的最新技术，大大提高了核电站的安全性。

       据了解，我国的核电设计有三道屏障，第一道屏障为燃料芯块和包壳。核裂变产生的放射性物质98%以上滞留在二氧化铀陶瓷芯块中，不会释放出来。锆合金包壳将燃料芯块密封在内，防止燃料裂变产物和放射物质进入一回路水中，是完全密闭的，即使产生的气体也密闭在这里，这里面留有一定的空间，而且锆管的燃料棒可以承受一定压力，最大数量的密闭气体释放也不足以使它开裂。第二道屏障为压力容器和一回路压力边界。由核燃料构成的堆芯封闭在钢质压力容器内，压力容器和整个一回路都是耐高压的，放射性物质不会泄漏到反应堆厂房中。第三道屏障为安全壳，就是混凝土的结构。现在的安全壳约37米直径，安全壳墙厚将近1米，而且用钢索扎紧，在内部产生一定压力的时候，不会把安全壳破坏，可防止放射性物质进入环境。

       我国核电站采取纵深防御策略，正常运行的时候有一套控制系统，一旦出现事故，反应堆会停止运行，然后有其他安全系统来进行保护。第一道防线假如失利了还有第二道、第三道防线保护它的安全。比如压力容器没有水了，用安全注入系统补充进去；安全壳里压力高了，产生大量蒸汽了，有安全喷淋系统喷进冷水去把压力降下来；蒸发器里没有水了，烧干了，用辅助给水系统补充，使得即使产生某些故障的时候，也有其他的系统保障它的安全，这就是纵深防御的概念。

       据叶奇蓁介绍，目前我国已经投产运行的核电站多是二代改进型核电站，属于本世纪初的水平，也是全世界四百多座正在运行的核电站中的绝大多数所采用的技术。而目前最先进的第三代核电站，我国也正在引进与建造中，技术水平与国际在建的第三代核电站是同步的。如果三代建成，经过考验成功的话，今后可能会建更多的三代的机组。

       未来发展注重安全

       日本地震、海啸引发的福岛核电站事故，将核安全推到风口浪尖，并在全球范围内掀起一股到底要不要发展核电的大讨论。在此情形下，中国还应不应该发展核电？

       核电是清洁能源，是安全的，核裂变能量是可控的，核电还是要发展的。有专家分析说，一公斤的铀-235裂变释放的能量相当于2400吨标准煤燃烧释放的能量。一座百万千瓦核电站每年只要补充30吨核燃料，同样功率火电厂每年却要燃烧330万吨煤。这样一来，核电就大量减少了温室气体和一些对环境有污染的二氧化氮、二氧化硫等气体排放，也减少了煤渣，减少了运输，所以它还是很好的能源。

       福岛的教训应该注意吸取，但不能为此因噎废食。这是许多国家的共识。早在今年2月，在三里岛核事故34年后，美国已经批准新建佐治亚州瓦格托核电站。与之相呼应的是，5月8日韩国为其自主设计的新蔚珍核电站APR_1400压水堆举行了开工仪式。随后不久，立陶宛、英国等许多国家也相继加入核发展的队伍。就在上月，随着2座核电站的重启，日本持续了2个月左右的“零核电”状态也宣告结束。

       在电力供应十分短缺的时代，发展核电作为缓解当前电力紧张的一个重要途径，已成为许多国家的共识。根据世界核能协会2011年3月的数据，全球有443座核电站在运行，有62座核电站在建设，有158座核电站在设计，有324座核电站在办理申请手续。特别是近年来出于能源危机和环境压力的双重考虑，包括美国、英国等在内的国家陆续将发展核电提升至重要的战略地位。

       以法国为例，作为仅次于美国的全球第二大民用核大国，它80%左右的电力都由核电供应，美国的供电比例也达到了20%。相比之下，我国核电发电量却仅占全国总发电量的1.9%，远远低于世界平均水平。

       “任何工业设施都有风险、成本和代价的问题。而核电站作为大型、综合、复杂的工业设施，要做到百分之百安全、绝对不出事故是不可能的。核电工业界只能根据当时的认识水平和技术水平将发生事故的几率降到尽可能的低。我认为我国还是需要发展核电，至于发展的规模和速度可视具体情况而定，但必须在保证安全的前提下发展核电。”俞卓平表示，作为一种安全、清洁、技术成熟、供应能力强的能源，核电与水电、火电一起构成了当今世界电力的三大支柱，其前途是光明的。

       第四代核能系统—高温气冷堆

       我国核能事业在10兆瓦高温气冷实验堆成功推进的基础上，正在稳步进行两项前瞻性的工作。一是进行大型商用高温气冷堆电站的设计研究工作，称之为高温气冷堆示范电站工程。二是将现有10兆瓦高温气冷实验堆进行改造，用一回路中的氦气直接推动氦气轮机发电机组发电，以提高发电效率，称之为高温气冷堆氦气透平发电项目。目前，该项目核心装备之一——“高温气冷堆氦气透平压气机”已经由哈尔滨中国船舶重工集团公司第七〇三研究所完成样机研制，即将进行试验验证。这两项工作对高温气冷堆技术的提升和产业化将起到积极的推动作用。

        近年来，国际核能界的科学家根据核能发展的需要制定出了新一代的核能系统框架，称之为“第四代核能系统”。第四代核能系统与现有核电市场的反应堆系统相比较，其安全性和经济性大幅提高。其中，高温气冷堆技术和在此基础上发展出的超高温气冷堆概念，成为第四代核能系统有竞争力的候选堆型，并且最有可能在不远的将来成功实现。

       那么，究竟什么是高温气冷堆呢？简单地说，高温气冷堆采用全陶瓷型包覆颗粒燃料元件，以石墨为慢化剂和堆芯结构材料，以氦气为冷却剂。其燃料颗粒直径小于1毫米，中心为核燃料，外层为包覆材料，称之为全陶瓷型包覆燃料颗粒。全陶瓷型包覆燃料颗粒在1600摄氏度范围内可以保持完整性，能够在反应堆运行过程中，将绝大多数的核反应裂变产物阻挡在包覆层内，从而极大地提高了反应堆的安全性，是高温气冷堆的核心技术。

       与其他反应堆相比，高温气冷堆的运行温度要高出许多，堆芯出口温度可达950摄氏度甚至更高。因此，用高温气冷堆发电，可以大幅度地提高发电效率；用它作为热源，则可以应用到另一个新能源领域，即用高温气冷堆制氢来利用氢能。

       先进核技术的持续发展，为我们展示了未来能源需求的美好蓝图。对于我国这样的人口大国，这不仅仅是技术上的可喜进步，更是关系到十几亿人民能源需求的大势所趋。