万亿核电市场:中国核聚变发电前景如何目标2028!
2023 年第一天,俄罗斯核电集团发布消息,2022 年俄核电站创下新纪录,发电量超过 2233.71 亿千瓦时,2021 年发电量则超过 2224.36 亿千瓦时。目前核能发电约占俄罗斯总发电量的 20%。在能源安全变得日益重要的棋局中,全球开始重新审视核电的价值。自 2022 年开始,全球各个国家和地区相继调整核电政策,加快核电站建设布局。甚至原来一些弃核的国家,纷纷重新考量核电。因为核反应堆废料处置、核泄漏等潜在安全隐患,包括德国、瑞士、韩国在内的国家曾一度放弃使用核电,但在应对气候变化、能源缺口紧张等压力下,不得不重新采取积极的核电发展政策。
英国宣布将在 2030 年前新建 8 座核电站,2050 年前提供 25% 电力。韩国则着手重启核电,开始新建、延长已有核电站的寿命等工作,希望核电占到总发电量的 30%,加拿大安大略省的核电站也正在翻新,同时还宣布为莫尔泰克斯能源公司提供 5600 万加元资金,用于开发小型模块化反应堆(SMR)。波兰第一座核电站有望在 2033 年启用,预计到 2043 年再增加五座。荷兰也计划新增两座核电站。
就连长期反对核电发展的德国,也将剩余的三个核电站的使用寿命延长至 2023 年。因为德国能源供给高度依赖于进口,而且受饿乌冲突影响最大。EIA 数据显示,德国的能源自给率只有 32.9%。日本在经历过福岛核灾害后,曾一度对核电噤若寒蝉,尤其是民众几乎谈 核 色变,占日本三分之一的核电,直接降到了 10% 的比例。
进入 2023 年,日本电力短缺局面更是一发不可收拾,倒逼政府 7 年来首次提出冬季节电要求,要求民众采取关闭不必要照明、室内多穿衣物、使用较厚的窗帘等一系列节电措施。在日本川崎市,罗森便利店还推出了可以省电 40% 的环保门店。为了应对能源危机和电力供应紧张局面,日本首相也表态,对新的核能项目持开放态度,还于去年 12 月,批准了一项恢复使用核能的计划。该计划将核反应堆的寿命延长到 60 年以上,并表示开发更先进的反应堆,来取代那些退役的反应堆。
世界核能协会曾预测,全球核燃料铀需求将从 2021 年的 1.62 亿磅上涨至 2030 年的 2.06 亿磅,到 2040 年进一步攀升至 2.92 亿磅。
在世界各个主要经济体对核电态度摇摆不定时,中国核电在技术研发、市场开拓的道路上一直笃定前行。今年以来,中国已经有 5 个核电项目、10 台核电机组获得核准,为近 14 年来最多。预计到 2025 年,我国核电运行装机容量达到 7000 万千瓦。而且,预计 2022~2025 年间,中国将保持每年 6-8 台核电机组的核准节奏,大有加速的态势。到 2035 年,中国核电在总发电量中的占比将达到 10%,相比 2021 年翻倍。
什么是核能发电?核能发电需要一个大型电站,也就是人们常说的核电站,核电站里还需要有核燃料炉作为载体,让燃料进行燃烧,从而达到发电的效果。核电站通过燃烧产生核反应,并且由此来产生热能,从而才能转换为电能,但在核能转化为热能的过程中,核电站需要担心碳排放问题。实际上核能发电就是利用核反应堆中核裂变反应产生出的热能进行发电,因为其中的中子撞击铀原子,铀原子又释放中子,从而循环往复,才产生了巨大的能量。从这一发电的现象中,我国提出了更加深刻的设想,那就是利用核聚变发电。
核聚变发电听起来和核裂变发电非常相似,但实际上却不同。核聚变并不靠中子撞击,而靠的是原子聚合,在聚合的过程中释放能量。想要实现核聚变,需要有超高温度和超高的压力,太阳上就一直在产生核聚变,就是因为他有非常高的温度和压力,但在地球上去哪儿可以找到同太阳一样的物体。
以氢弹为例,它实际上使用的原理就是核聚变,所以科学家们可以利用氢弹进行研发。而现在想要建立核聚变发电站,就需要结合核聚变和核裂变,在发电站中进行名为Z-FFR的混合聚变堆发电,让它们彼此给予能量,既聚变又裂变,从而提高核能运用率,最终还能形成大量的电能。目前,我国还没有办法实现百分之百的核聚变发电,因为暂时还没有超高热量的东西,只能进行混合发电。不过混合发电已经超前一步,因为在其中我们可以实现5%的核聚变反应。目前,我国政府已经在批准建立核聚变发电站,并且计划在2028年开始利用核聚变能发电。
虽然占比不大,但影响深远。在此之前,还没有任何一个国家可以实现核聚变发电,这也就意味着我国有着先一步的研制和科技,也意味着核聚变在来来可能真的能够实现发电。如果核聚变发电能够研制成功,那么通过核聚变也可以做其他领域的事情,因为核聚变能量非常大,如果加以利用,对我们探索宇宙也有进一步推进。如今我们的宇宙飞船只能飞在距离地球不远的地方,这是因为动力不够,如果核聚变能够达到百分之百,那就是源源不断的动力,自然可以把宇宙飞船带向更遥远的地方。
以核能为例,它有一个很大的短板,即它是不可再生的:风能和太阳能及无视无穷的,而核电站最常见的燃料铀,在地球上是一种有限的资源。陆地上的铀矿资源有限,已知的铀矿物有170多种,但具有工业开采价值的铀矿只有二三十种,而且分布极不均匀。以目前的铀资源消耗速度,陆地上的铀矿储量仅能满足人类数十年的需求。
同时核电是一种低碳、高效的清洁能源,其二氧化碳排放量为 12g/kWh,接近于风能的排放量。而且核电的利用效率是所有发电方式中最高的。2018-2021 年中国核电年均利用小时数均在 7000 小时以上,远比不超过 3000 小时的风光发电利用小时数高得多。而且核电还不受季节、环境影响,经济性上比水电略差,但好在不挑地理位置。翻开世界核电发展史,自上世纪 50 年代以来,核电大体上经历了实验示范、高速推广、滞缓发展、逐步复苏、谨慎发展的五个阶段。如果考虑到当下的回暖趋势,全球核电正进入新的发展阶段。
而回顾历史,每一次核能的降温背后,都来自头顶上的紧箍咒—核安全事故:比如上世纪八十年代以后,受 1979 年美国三里岛核事故和 1986 年前苏联切尔诺贝利事故影响,核电建设在一些国家被 冰冻 ;2011 年,日本福岛核事故发生,又给复苏期的世界核电泼了一盆冷水。德国、瑞士等相继提出了 废核 主张,日本也一度提出 零核电 态度。
但核电的技术迭代和进步,每一次事故都扮演了催化剂的作用。80 年代,美国和欧洲的核电供应商与相关机构一起先后推出了 先进轻水堆用户要求文件 (URD)和 欧洲用户对轻水堆核电站的要求 (EUR),提出了加强预防与缓解严重事故措施、改善人为因素等新要求,第三代核技术的概念初具雏形。2016 年,以高温气冷堆为代表的核技术崭露头角,这一代后,核燃料使用效率得到了提升,降低了核废料半衰期,提高了核能使用的安全性。
核研究领域手套箱主要涉及放射性物质的处理,需要保证操作人员免受放射性威胁,以安全第一为原则。在核废料、后处理、核能和核研究领域使用的手套箱有严格的规定,所以在设计核应用手套箱时严格遵守环境保护和质量控制等一系列国际安全标准。
专业核级手套箱密封性好,无气体泄漏,配有排风体系,排风量可调,箱体内外均为特殊不锈钢板,中间为铅板/ 铅砖,铅板/ 铅砖厚度依据内部放射源辐射强度断定。
主要解决了过滤器取出过程中污染物会散发到大气中污染环境的缺陷。它可以实现过滤器或过滤器滤芯的快速更换,达到实验的目的和保护环境的目的。
将有害有毒或无菌材料从一个密闭容器转运到另一个密闭容器,在进行转运时不污染密闭容器或密闭容器周围的环境。转移装置包括α端口——通常安装在隔离器/手套箱壁上,以及产品传输端口β设备。两个组件配在一起时,可以在持续控制下将材料从环境中快速转入和转出。
该装置的袋子用于单独传送无菌产品或废料的功能,装完组件后,可对该袋子进行灭菌,并且可随时连接至装灌线。不同的配置可以为各个领域提供全方位安全防护。
- 标签:核电站的发电原理
- 编辑:王虹
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