2022年核電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1、2022年核電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析1.核電發(fā)展迎來新機遇，核電裝機量穩(wěn)步提升我國核電發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，20世紀(jì) 70 年代由于我國華東地區(qū)“缺煤少油”，我國決定正式發(fā)展核電，自此，我 國核電大致經(jīng)歷了三個階段，按照時間可以分為起步階段、適度發(fā)展階段和積極發(fā)展階段。隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)增 長，工業(yè)化作為直接影響經(jīng)濟水平關(guān)鍵要素的加速發(fā)展導(dǎo)致我國對電力的需求持續(xù)攀升。由于化石能源對環(huán)境以及 人類健康的不良影響越發(fā)顯著，我國相繼出臺了多項綠色環(huán)保能源政策，推進了能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，其中包括作為清 潔能源的核電的發(fā)展。國家發(fā)改委核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2005-2020）的發(fā)布，明確了核電在我國可持續(xù)發(fā)展 戰(zhàn)略中

2、的地位，能源結(jié)構(gòu)從以煤電為主轉(zhuǎn)變?yōu)楹穗娭饾u替代部分煤電，明確要求至 2020 年，我國核電運行裝機容量 應(yīng)達 4000 萬千瓦，發(fā)電量應(yīng)達 2600-2800 億千瓦時，在建核電容量應(yīng)保持 1800 萬千瓦，實現(xiàn)核電由“適度發(fā)展” 的補充能源轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺e極發(fā)展”的替代能源。截至 2021 年底，我國在運核電機組 53臺，裝機容量 54646.95MWe， 發(fā)電量 4071.41 億 kWh，同比上升 11.17%，占全國累積發(fā)電量的 5.02%，在建核電機組 16 臺，裝機容量 1750.779MWe。目前我國大多數(shù)核電站屬于第二代核電站，核電站發(fā)電的作業(yè)模式是核能-熱能-機械能-電能，一系列反

3、應(yīng)均在核電 站的核反應(yīng)堆內(nèi)進行。從核電技術(shù)方案發(fā)展角度看，核電發(fā)展可分為四代；我國核電發(fā)展相對較晚，第一臺核電機 組為二代壓水堆，目前在運大多數(shù)核電站屬于二代技術(shù)方案。2. 降本提效驅(qū)動因素：第四代核電技術(shù)核電的應(yīng)用和發(fā)展主要面臨“選址條件苛刻”、“核廢料處理困難”和“核泄漏風(fēng)險難以規(guī)避”三大問題。針對這 三個問題，各國開始探索第四代核電技術(shù)。第四代核電技術(shù)讓反應(yīng)堆實現(xiàn)自我控制核泄漏，并選用氟化鹽等物質(zhì)替 代水，解決對水的依賴問題。在核廢料的處理上，第四代核電技術(shù)有希望實現(xiàn)廢料的循環(huán)利用，從而大大減少廢料 的總量。根據(jù)冷卻劑的不同，核反應(yīng)堆可分為水冷堆、氣冷堆、液態(tài)金屬冷卻堆和熔鹽堆。目前在運

4、大多數(shù)反應(yīng)堆 屬于壓水堆。我國核電站發(fā)展已步入四代技術(shù)方案，四代方案在經(jīng)濟性、安全性、乏燃料后處理以及放置核擴散問 題等方面均將得到了一定程度的解決于完善。目前四代方案主要包括超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆、氣冷快堆、鈉 冷快堆、鉛（鉛鉍）快堆以及熔鹽堆，四代方案的發(fā)展將有效解決核電的安全性、經(jīng)濟性以及乏燃料后處理等一系 列問題。超臨界水堆提升作業(yè)功率，降低建造成本。超臨界水冷堆是四代技術(shù)方案中唯一的水冷堆型，不同于之前的水冷堆， 超臨界水冷堆可設(shè)計為快堆，并且在機組熱效率、核燃料利用率以及經(jīng)濟性等方面更具優(yōu)勢。超臨界水冷堆因其相 比現(xiàn)有水冷堆具備更高溫高壓的特點，從而使作業(yè)功率以及鈾資源的利用率

5、大幅提升；因采用核燃料循環(huán)的工作方 式，大幅簡化了反應(yīng)堆系統(tǒng)，如不再需要蒸汽發(fā)生器、主循環(huán)泵、穩(wěn)壓器以及汽水分離等系統(tǒng)，從而使水裝量更少， 反應(yīng)堆體積更小，建造成本及后續(xù)成本大幅降低，是水冷堆內(nèi)更優(yōu)質(zhì)的選擇。超高溫氣冷堆具有功率更高、安全性更高的特點，是高溫氣冷堆的升級版。超高溫氣冷堆在出口溫度上要求更高， 需要達到 1000，因此在熱效率方面更優(yōu)。相比高溫氣冷堆 38%左右的熱效率，超高溫氣冷堆熱效率可達 50%以 上。從燃料元件結(jié)構(gòu)與形狀看，可分為包覆顆粒球床型核燃料和包覆顆粒棱柱型核燃料，一般來說，功率的大小取 決于燃料的多少。每個球床型燃料球的直徑為 60mm，內(nèi)芯包覆燃料顆粒由四層保

6、護層，包括外置密熱解碳層、碳 化硅層、內(nèi)置密熱解碳層和疏松熱解碳層，以及 0.5mm 二氧化鈾燃料組成，總直徑為 0.92mm。而棱柱形由于其結(jié) 構(gòu)、形狀的特殊性相比球床型更復(fù)雜，且易在高溫下出現(xiàn)變形從而使流道堵塞的情況，因此在性能相同的情況下， 球床型核燃料使更優(yōu)質(zhì)的選擇。從安全性看，由于高溫、超高溫氣冷堆熱熔大且功率低，因此在極端情況下，如當(dāng) 作為冷卻劑的氦氣全部流失的情況下，堆芯也可通過熱傳導(dǎo)、自然對流以及輻射等方式進行熱量傳出，不存在堆芯 熔毀、輻射外泄等安全事故。液態(tài)金屬冷卻堆更具可持續(xù)發(fā)展屬性。液態(tài)金屬冷卻堆包括鈉冷快堆和鉛合金快堆。目前全球范圍內(nèi)在運、在建以 及待建的液態(tài)金屬冷卻

7、堆多以鈉冷快堆為主，因鈾 238 經(jīng)轟擊后所產(chǎn)生的钚 239 相比燃燒的多，且通過乏燃料后處 理可以提取“生產(chǎn)”的钚 239，因此鈉冷快堆在運行一段時間后可“生產(chǎn)”的钚 239 可裝備一座規(guī)模相同的快堆， 兩座裝備四座，并持續(xù)以倍數(shù)增加。因此鈉冷快堆可在有效進行乏燃料后處理的同時大幅提升鈾資源的利率，在不 缺乏鈾資源的情況下，更具可持續(xù)發(fā)展屬性。其中行波堆是鈉冷快堆的一種，不同于鈉冷快堆，行波堆不需要乏燃 料后處理提取生成的钚 239，生產(chǎn)作業(yè)可直接在堆內(nèi)實現(xiàn)，因此理論上行波堆可自行運行數(shù)十年且無效換料，并且 在最終燃料卸出后基本不需要后燃料后處理工作。鉛冷快堆不同于鈉冷快堆，鉛冷快堆不具備核

8、燃料增值屬性，同 時鉛基材料在經(jīng)過中子輻照后會產(chǎn)生一種具有放射性性和揮發(fā)性的劇毒物質(zhì)釙 210，并伴有半衰期較長的問題，因 此就目前發(fā)展形態(tài)看，鈉冷快堆是比鉛冷快堆更好的選擇。釷基熔鹽堆（TMSR）是未來相對最安全的技術(shù)方案之一。熔鹽堆在核燃料使用方面不同于其他任何一種堆型，鈾 235、钚 239 以及鈾 233 均可作為熔鹽堆核燃料。其中釷基熔鹽堆（TMSR）是最主要的堆型，同時也是未來相對最 安全的技術(shù)方案之一。相比鈾資源的稀缺，我國釷資源十分豐富，儲備量位于世界第二。釷基熔鹽堆具有熱熔大的 特點，無需壓力容器便可在高溫高壓狀態(tài)下獲得比鈾更好的能量轉(zhuǎn)換效率以及使用率，不需要消耗大量水資源，輻 射也更低，因此可以以低成本的小型模塊化的結(jié)構(gòu)進行建設(shè)。由于熔鹽燃料在常溫情況時為固態(tài)，而在作為應(yīng)用燃 料時為熔化狀態(tài)，因此無需使用