世界核工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(一)

1、世界核工業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢（一）核高科技產(chǎn)業(yè)是從事核燃料研究、生產(chǎn)、加工 ,核能開發(fā)、利用 ,核武器研制、生產(chǎn)的軍民結合型高科技產(chǎn)業(yè)，主要由放射性物質地質勘探、鈾礦開采、 水法冶金、 鈾精制加工、 鈾同位素分離、 核燃料元件制造、各種類型的反應堆、輻照燃料和乏燃料后處理、人工易裂變材料钚（Pu）-239 的生產(chǎn)、放射性廢物的處理、 鋰同位素分離、放射性同位素生產(chǎn)、核武器制造和試驗以及相應的科研、設計單位組成，主要產(chǎn)品有核原料、核燃料、核動力裝置、核武器（包括原子彈、氫彈和中子彈）、核電力和放射性同位素等。 20 世紀 30 年代，隨著核物理科學的發(fā)展，核能的利用被提上日程。 40 年代初，美國為

2、搶在德國之前制造出原子彈,集中一大批歐美科學家和工程技術人員,投入巨大的物力和資金，開始了核技術研究和創(chuàng)建核工業(yè)。1941年12月6日，美國總統(tǒng)F.D羅斯福批準了著名的原子彈研制計劃 “ 曼哈頓工程” ； 這是一個由政府控制的龐大的融科學技術、軍事和工業(yè)為一體的國防工程；它征調了全國最先進的技術設備和數(shù)千名科技人員 ,投資達數(shù)十億美元。 1942 年 12月2日，由科學家E.費米領導的研究小組指導，開始建立世界上第一座核反應堆；后來又陸續(xù)建立了三座生產(chǎn)钚-239 的石墨水冷反應堆和一個提取钚-239 的放射化學工廠， 以及氣體擴散和電磁分離鈾廠。 1945年，美國研制生產(chǎn)出原子彈,其中一顆于當

3、年7 月 16 日進行了試爆,兩顆于當年 8 月 6 日和 9 日分別投到了日本的廣島和長崎。第二次世界大戰(zhàn)后，美國的核工業(yè)進一步發(fā)展,除繼續(xù)擴大易裂變物質的生產(chǎn)、大量進行核試驗、制造核武器外，也將核能利用作為船艦的動力，建設核電站；1957 年美國第一座核電站運行，至今已擁有核電站上百座。前蘇聯(lián)于20世紀 30年代開始從事核能研究，1943年決定研制核武器；1948 年第一座生產(chǎn)钚 239 的反應堆投入運行； 1949 年 8 月進行了首次核試驗； 1952 年第一座氣體擴散工廠投產(chǎn)； 1954 年 6 月建成世界上第一座核電站,至今已擁有核電站幾十座。英國和法國在第二次世界大戰(zhàn)后開始建立核

4、工業(yè)，分別在1952 年和 1960 年進行了首次核試驗。我國的核工業(yè)是在新中國建立后創(chuàng)建和發(fā)展起來的。 1950 年成立了中國科學院近代物理研究所，開始從事核科學技術研究工作。 1954 年，中國地質工作者在廣西發(fā)現(xiàn)了鈾礦資源；毛澤東在聽取匯報后指出，我們有豐富的礦物資源，我們國家也要發(fā)展原子能。 1955 年 9 月 ,在薄一波主持下起草了關于我國制定原子能事業(yè)計劃的一些意見 ，同年12 月進一步修訂成關于一九五六年至一九六七年發(fā)展原子能事業(yè)計劃大綱（草案），提出了創(chuàng)建中國核工業(yè)的設想。1956 年 11 月 16 日，國家建立了第三機械工業(yè)部，在蘇聯(lián)援助下建設核工業(yè)。 1958 年，中國

5、第一座重水型實驗用反應堆和回旋加速器建成并投入運行。 1960 年，蘇聯(lián)政府撕毀協(xié)定，撤走專家。此后，中國自力更生,奮發(fā)圖強,繼續(xù)發(fā)展了核科學技術和核工業(yè)。 1962年 11 月成立以周恩來為首的中央專門委員會，直接領導研制生產(chǎn)原子彈的工作。 1964年 10 月 16 日，我國成功地爆炸了第一顆原子彈； 1967 年 6 月 17 日 ,又成功地進行了第一顆氫彈爆炸試驗； 1971 年 9 月，第一艘核潛艇試航成功,表明中國的核工業(yè)已有較快的發(fā)展，建成了比較完整的核工業(yè)體系。 70 年代末，隨著國家工作重點轉向經(jīng)濟建設，核工業(yè)由主要為軍用服務，轉向軍民結合， 以核為主 ,多種經(jīng)營 ,主要從事

6、核能、 核技術的和平利用,民用產(chǎn)品的開發(fā)。 1983 年 6 月 ,開始了中國自行設計的電功率為 30 萬千瓦的秦山核電站的建設； 1984 年 4 月， 引進技術設備開始建設大亞灣核電站。近年來， 核工業(yè)繼續(xù)貫徹 “軍民結合， 以核為主， 多種經(jīng)營，搞活經(jīng)濟”的方針， 得到了更快的發(fā)展。 核工業(yè)在國防中具有重要的地位和作用。核武器比常規(guī)武器有更大的殺傷力和破壞力，且造成放射性污染,對環(huán)境生態(tài)有長期的、嚴重的后果。有鑒于此,核武器成了現(xiàn)代某些國家軍事戰(zhàn)略的基礎，如美國的 “遏制戰(zhàn)略 ” 、 “大規(guī)模報復戰(zhàn)略”、 “威懾戰(zhàn)略 ”等，都是以強大的核力量為后盾的；世界上許多國家也都很重視核技術和核工

7、業(yè)的發(fā)展。毛澤東曾指出 : “在今天的世界上,我們要不受人家欺負 ,就不能沒有這個東西。 ”中國要打破帝國主義的核訛詐和核壟斷,維護國家的安全,自立于世界民族之林，在國防上就不能沒有完整的核工業(yè)。在國民經(jīng)濟發(fā)展中，核工業(yè)也具有極為重要的作用。核工業(yè)從早期為軍用服務發(fā)展起來后，陸續(xù)轉向為民用服務，如核能轉換為電能、 熱能、 機械動力等。 與有機燃料相比， 核燃料具有異常高的熱值，成品燃料的貯存和運輸費用較少，因而在選擇核電廠址時，不受燃料開采和加工地區(qū)的地理限制，從而適于在缺乏有機燃料和水能資源的地區(qū)提供能源，也適于用作持久航行的遠洋船艦的動力。核電站在正常運行情況下釋放的有害物質比火電站少得多

8、，有利于環(huán)境保護。在一些國家和地區(qū)，核電已經(jīng)能在經(jīng)濟上同火電具有同等重要的意義。由于煤炭、石油、天然氣、水資源有限，而人類對能源的需求又在不斷增長，因此,核電已被公認為是一種重要的能源。大力發(fā)展核電已成為世界能源發(fā)展的總趨勢。此外，核工業(yè)和核技術還向國民經(jīng)濟各部門提供多種放射性同位素產(chǎn)品、射線儀器儀表以及輻射技術，在輻射加工、食品保鮮、輻射育種、滅菌消毒、醫(yī)療診斷、跟蹤探測、分析測量等科研生產(chǎn)方面發(fā)揮愈來愈大的作用。核科學技術的發(fā)展和核能的和平利用是20世紀人類最偉大的成就之一。 經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，核能技術已經(jīng)滲透到能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保等各個領域，為提高各國人民的生活質量作出了重要

9、貢獻。核能技術的不斷發(fā)展和進步，從利用裂變能到開發(fā)聚變能，寄托著人類對未來的期望，它將成為最終解決全球可持續(xù)發(fā)展的主要能源。世界核高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展起始于 20 世紀 30 年代到 40 年代初，那時，核物理學的一系列重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)展開辟了人類利用核能的新紀元。 美國的民用核計劃起始于 20 世紀50 年代。 1953 年 12 月 8 日， 艾森豪威爾總統(tǒng)發(fā)表了 “和平利用原子能 ”的演講，正式宣告美國核工業(yè)開始向民用方面轉移。 1954 年美國頒布了新的原子能法 ，以法律形式確定了核能的和平利用，此后美國開始利用軍用核技術著手建造發(fā)電用的反應堆， 1957 年，美國第一座核電站 希平港壓水堆核電

10、站投入運行。 此后一系列示范核電廠相繼建成， 60 年代后期和 70 年代， 美國核電工業(yè)迅速發(fā)展并商業(yè)化。 美國核90 年代初。 1990 年，美國能源部長JamesD.Watkin酸求美國的三個主要核武器實驗室洛斯.阿拉莫斯國家實驗室、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和桑迪亞國家實驗室把工作重點從軍用轉向民用。前蘇聯(lián)在研制成功核武器之后，也將核技術轉向了核電領域。 1954 年，蘇聯(lián)利用石墨水冷生產(chǎn)堆的經(jīng)驗，在奧布寧斯克建成了世界上第一座核電站。此后，蘇聯(lián)就一直在開展有關大型的、具有經(jīng)濟效益的核電站建設的研制開發(fā)工作，并以較快速度建設了一批核電站。總的來說，前蘇聯(lián)設計建造的核電站運行一直比較穩(wěn)定，

11、而且負荷因子很高，特別是VVER-440壓水堆核電機組，多年來負荷因子一直位于世界前列。但是，切爾諾貝利事故暴露出了蘇聯(lián)核電站安全性上存在嚴重問題。盡管VVER型壓水堆的安全性比切爾諾貝利的大功率管式鈾石墨堆要好得多，但在核電站儀器儀表控制系統(tǒng)等方面，蘇聯(lián)要大大落后于西方核電先進國家。蘇聯(lián)解體后，大多數(shù)主要的核燃料循環(huán)設施和為核武器計劃生產(chǎn)的大量儲存的核材料都留在了俄羅斯。在核電發(fā)展的同時，核科學技術在其他民用領域也得到迅速發(fā)展。但是，核科學技術的本質特征是軍民兩用。由于核科學技術的綜合性和敏感性，所有核技術一直是國際政治所關注和嚴格監(jiān)管的領域。除了放射性同位素和輻射技術在工農(nóng)醫(yī)中應用外，其他

12、核科學技術應用均和國防高科技產(chǎn)業(yè)緊密相關。一、世界核工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀目前，世界正式承認擁有核武器的國家有美國、俄羅斯、英國、法國和中國；已經(jīng)進行核試驗，自己宣布進入核武器國家的有印度和巴基斯坦；國際認為具有核武器發(fā)展?jié)摿Φ倪€有三十多個國家。軍用核材料（高濃鈾、钚、氚和氘化鋰）是制造核武器的關鍵材料。其生產(chǎn)能力及相關技術是核武器國家保持核威懾能力的重要組成部分，是國防實力的重要標志。 目前， 多數(shù)核武器國家的核材料庫存大大超過需要，并早已停止生產(chǎn)（高濃鈾、钚、鋰） ，但是由于氚的半衰期僅為 12.3年，即每年要自然衰變掉5.5%，因此，美、俄、法都在繼續(xù)生產(chǎn)氚或積極準備生產(chǎn)氚。核電發(fā)展五十年來，從技

13、術指標來看,一般可以分為三代，同時將目前正在進行概念設計，預計二、三十年后才能投入商業(yè)運行的核電站稱為第四代。第一代核電站主要是五、六十年代開發(fā)的原型堆和試驗堆。第二代核電站指七十年代至現(xiàn)在運行的大部分商業(yè)核電站基本堆型，它們大部分已實現(xiàn)標準化、系列化和批量建設，主要有壓水堆（PW&、沸水堆（BWR）、重水堆（CANDU和蘇聯(lián)設計的壓水堆（VVER和石墨水冷堆（RBMKOo第三代核電站一般指符合美國 “用戶要求文件（URD） ”或 “歐洲用戶要求文件EUR” 的先進核電反應堆。三哩島和切爾諾貝利核事故后，核電發(fā)展受到嚴重挫折。但是，由于石油、天然氣資源貯量不斷減少和環(huán)境保護日益受到世界各國關注

14、，為了滿足不斷增長的電力需求，核能作為一種清潔能源，仍然受到重視。因此， 10 多年來世界各國一直沒有放松對核電技術的發(fā)展，而是在多方面探索使核電擺脫緩慢發(fā)展狀況從而為經(jīng)濟發(fā)展作出新的重大貢獻的途徑。這種探索既在發(fā)展快中子堆、高溫氣冷堆、裂變聚變混合堆、 聚變堆等下一代堆型方面進行， 也在大力改善壓水堆、沸水堆、重水堆等現(xiàn)在廣泛采用的堆型方面進行。開發(fā)先進核電站就是在這種形勢下提出來的，這是消除公眾對核電安全性、經(jīng)濟性、可 靠性和核廢物處理處置方面的疑慮， 促進核電進一步發(fā)展的關鍵一步。八十年代中期開始，美國電力研究所（EPRI在美國能源部和核管會（NR。的支持下，經(jīng)多年努力，制定了一個能被供

15、應商、投資方、業(yè)主、核安全管理當局、用戶和公眾各方面都能接受的，提高安全性和改善經(jīng)濟性的核電廠設計基礎文件，即適用于先進輕水堆核電站設計的 “用戶要求文件（ URD） ” 。 隨后， 歐共體國家共同制定了類似的文件：歐洲用戶要求文件（EUR 現(xiàn)在，人們通常把符合 URD或EUR要求的核電反應堆稱作先進堆核電站或第三代核電站。十多年來，世界各核電供應商都在按 URD EUR等的要求，在各自已經(jīng)形成批量生產(chǎn)機型的基礎上，做改進創(chuàng)新的開發(fā)研究。到目前為止，已經(jīng)開發(fā)和正在開發(fā)的第三代核電動力堆型主要有： GE 公司的 ABWR 先進沸水堆；.ABB-Cm司的SYSTEM80+進壓水堆；.西屋電氣公司的

16、 AP600先進壓水堆；.西屋電氣公司的AP1000先進壓水堆；.南非的球床模塊式高溫氣冷堆PBMR； 法德聯(lián)合設計的150萬千瓦電功率大型歐洲壓水堆EPR； 俄羅斯的VVER640（V-407 型）和VVER1000（V-392 型）先進壓水堆； 日本和 GE 公司的先進簡化沸水堆SBWR； 日本的21世紀NP-21先進壓水堆；.加拿大原子能公司（AECL的CANDU-9重水堆； 中國設計的 60 萬千瓦非能動安全先進壓水堆AC-600； 俄羅斯最近提出了發(fā)展150 萬千瓦的壓水堆機型，四個環(huán)路，采用非能動的余熱排出和垂直盤管式的蒸汽發(fā)生器；.韓國引進建造ABB-C白勺系統(tǒng)80核電機組后，自

17、主提出了大型非能動壓水堆核電站CP-1300 的概念，采用了西屋公司非能動安全系統(tǒng)的概念和ABB-CE的雙環(huán)路設計；.印度從俄羅斯進口百萬千瓦級壓水堆核電機組的合同談判已基本完成，待我國田灣核電站建成后付之實施。 其機組以我國田灣核電站為參考，要加上非能動的余熱排出系統(tǒng)； 俄、美、法、日聯(lián)合開發(fā)的 278 兆瓦（熱） 、燃氣輪機直接循環(huán)、模塊式氦氣冷卻堆（GT-MHR） ； 阿根廷開發(fā)的 25 兆瓦（電） 、一體化蒸汽發(fā)生器、熱電聯(lián)供、海水淡化小型反應堆（CAREM） ； 韓國開發(fā)的 330 兆瓦（熱）多用途（包括海水淡化） 、一體化蒸汽發(fā)生器、一體化模塊先進堆（SMART） 。這里提到的都是熱中子、鈾基燃料核能反應堆，不包括快堆、釷基燃料反應堆、聚變裂變混合堆和聚變堆等其它堆型。 2000 年 1 日，由美國能源部發(fā)起組織阿根廷、巴西、加拿大、法國、日本、韓國、南非、英國和美國共 9 個國家的高級政府代表會議，討論開發(fā)第 4 代核電的國際合作問題。會后發(fā)表了聯(lián)合聲明，對發(fā)展核電達成了十點共識。十點共識的基本思想是：世界特別是發(fā)展中國家，為社會發(fā)展和改善全球生態(tài)環(huán)境需要發(fā)展核電；第 3 代核電還需改進；核電需