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杜祥琬:對我國核能發展戰略的幾點思考
發布時間:2014-10-21 來源:《中國核電》

我國能源結構將經歷三個發展階段

目前我國能源結構處在以化石能源為主(占90%以上)的階段。如果以非化石能源所占比例超過10%作為進入多元結構的標志,則我國可能在2015年前后進入能源多元結構階段。

在這個階段初期的幾十年中,化石能源仍將占大頭,但煤炭和石油年消耗總和的絕對量在持續一段時間(約20年左右)的增加并達到歷史性的峰值后,將緩慢減少。這個變化趨勢的必然性由三個原因所決定:一是煤炭、石油帶來的環境問題必須得到控制;二是更根本的原因在于煤炭、石油的不易再生性;三是潔凈能源(包括可再生能源、核能及天然氣)的替代能力將逐步提高,在我國一次能源結構中的占比將逐步增加。這個多元結構階段大約會持續百年左右,然后進入非化石能源為主的第三階段,這個新階段的標志是非化石能源將占到一次能源總量的90%以上。

涉及一個世紀以后的事,很難定量說準。然而,討論這個長達百年以上的能源結構三階段的戰略意義在于,它可以使我們從方向上定性判斷各類能源消長的大趨勢,從而增強戰略謀劃及政策制定的穩定性。

例如,包括非常規天然氣在內的天然氣屬于較潔凈的化石能源,從資源和開發潛力看,應成為我國能源發展的重點和亮點之一。但定量而言,即使通過努力到本世紀中葉,天然氣的供應能力比現在增加一倍甚至兩倍,也只能占到一次能源總量的百分之十幾。到那時,它將成為一個綠色能源支柱。

但是,不能只靠天然氣替代煤炭和石油,必須加上可再生能源和核能的貢獻。可以肯定,在多元結構階段,天然氣將為能源結構的改善起到重要作用,但它和可再生能源及核能的發展并不是相互排斥的。三者共同努力,一個也不能少,才有望使潔凈能源在2050年的中國一次能源結構中占到半壁江山(中國工程院的研究報告),并進一步增加。而非化石能源為主的階段,則須靠可再生能源和核能二者的合力才能較早到來并穩定發展。

人類不可能棄核必須馴服核能

非化石能源包括可再生能源和核能。可再生能源中的太陽能、風能、生物質能等可看做是廣義的太陽能。而太陽能源于核能,是太陽內部發生的核聚變釋放能量的一種形式。可以說沒有核能就沒有人類,人類與核能天然地結下了不解之緣。

另一方面,地球上可控的核能發展,大體上將經歷由利用核裂變能走向利用核聚變能兩大階段,目前是利用核裂變能,而未來的核聚變電站將為人類提供可永續發展的核能,成為受控核能的歸宿。從以上兩重意義上說,人類無法棄核。

現階段有現實意義的是核裂變能。在它發展的幾十年歷程中,曾發生過三里島、切爾諾貝利和福島三次大事故。盡管因核電事故死亡的人數遠少于煤炭的礦難事故和交通事故,但由于核事故具有一定的后效性和擴散性,每一次事故都增加了人們對核電安全的擔憂,甚至使人談核色變,因而給核電的發展勢頭帶來負面的沖擊。福島事故后,德國、瑞士等國宣布逐步棄核,但這些國家的棄核對世界核能的全局影響不大。

美國對本國核電安全性重新進行了評估,美國核管會評估的結論是:像福島事故這樣的事件序列在美國不可能發生。因此,在役核電機組繼續運行,并繼續進行核電站延壽和新建核電站的審批。我國在福島事故后,及時開展了核電安全大檢查。檢查結果一方面肯定我國核電站具備對嚴重事故的預防和緩解能力,應對極端外部事件具有一定安全裕度,安全風險處于受控狀態,同時指出,要充分吸取各次核事故的教訓,采取進一步加強核安全的措施,改進和提升安全水平。

英、法、俄及韓、印等國和國際原子能機構也對福島事故進行了認真分析,對核電的安全性重新進行了評估,作出明確結論,確認了繼續發展核電的方針。世界核能發展的基本格局是穩定的。

這種戰略上的穩定性,有以下三方面的深層次原因:第一,發現和認識核能是20世紀人類最偉大的科學成就之一。人類既然認識了核能的巨大潛力和價值,就不可能把它鎖在抽屜里,必然會努力使之成為人類的馴服工具,不駕馭核能才是真正的危險。第二,實踐已經證明核裂變能是可以駕馭和控制的。至2010年底,全球共有441座運行的核裂變反應堆,總裝機3.75億千瓦,年發電量占全球電力的15%30個擁有核電的國家累計已有1.4萬堆年的運行經驗。實踐證明,裂變核電站是可以做到安全的。第三,三次事故分別從內部風險和外部風險不同角度提供了互相補充的豐富經驗教訓和啟示,深化了人們對核安全的理解。這表明:核事故是可分析、可認識的,而且每次核事故都帶來了核安全技術和核安全管理水平的提高。馴服核能必然是一個在實踐中不斷總結、提高、改進的過程。馴服核能,確保安全,是人類的歷史使命和責任。

百年大計穩扎穩打

核電在戰略上具有競爭力源于它有著不可替代的優點:它是高能量密度的能源,輸出功率穩定高效;它是比較清潔、低碳、環境友好的能源;這些優點的展現又是以核電可以做到安全為基礎和前提的。我國發展核能和可再生能源是為了逐步替代化石能源,而高比例的替代要求其最終必然發展到一個相當大的規模。同時,核能是一個科學技術要素很多的產業,其安全和規模化的發展必將帶動多方面的科學、技術和工程領域的進步。對國家來說,這是一個搶占科技優勢制高點的大戰略,也是創新型國家的重要標志之一。

我國已運行15臺核電機組,裝機1257萬千瓦,幾代核電人的卓越努力,使之保持著良好的安全記錄。這既是發展的基礎,也是信心的根據之一。核電目前在我國電力中占比不足2%,有著很大的發展潛力。在這個戰略必爭的領域,保持指導思想和方針政策的穩定性和持續性是十分重要的。

歷史地看,我國核能事業還很年輕,處在發展的初級階段。需要清醒地認識到,我國核能基礎研究薄弱,技術儲備不足,對長遠發展目標和路線圖的論證還不夠深入,全產業鏈各個環節的發展尚未協調配套,核能發展的法制建設和管理體制有待改進完善。在堅定發展核能的同時,需強化風險意識,努力夯實各方面的基礎,有一個百年大計、穩扎穩打的心態和安排。不要大躍進的意見是對的。在我國的發展史上,未曾有過因頭腦冷靜、穩步發展造成的失誤,倒是有狂熱的大躍進使國家損失慘重的深刻教訓。我國核能迄今的發展是比較健康的。中央提出,國民經濟要穩中求進,核能今后的發展也應該是這樣,為此,需認真做好一系列工作。

一、切實落實安全大檢查提出的各項整改措施,提升核安全文化素養和水平;研究和制定更高的核安全標準,從選址、設計、堆型選擇、建造、運行、管理等各環節確保運行安全,提高預防或緩解事故的能力,使放射性釋放的潛在風險切實可控。

二、科學制定我國核能發展戰略,并在戰略的指導下調整和制定核能發展規劃及實現規劃目標的路線圖和具體措施。中國工程院核能研究課題組建議,在2015年裝機約達4000萬千瓦規劃的基礎上,2020年我國核電運行裝機達6000~7000萬千瓦,在建約3000萬千瓦,可供研究和決策參考。對進一步實現更大規模核電的目標和時間表,有關單位和專家已有一些定量的研究和建議,盡管各家的估算存在著差異,卻有一個共同點,即規模與時間表要和鈾資源的可供性相匹配。獲取鈾資源有幾種途徑,完全可以通過對情況的科學調研與分析,對技術可行性、市場可能性、供應安全性、經濟性及提高鈾資源利用率的途徑,得到更中肯的認識,并使相應的研發投入和政策措施的制定,也建立在更充分的科學論證的基礎上。

三、沿海和內陸核電站都要做到安全。對內陸核電站確定嚴格的設計標準,且對排放約束更嚴是必要的。在場址的選擇上須作更充分的論證,特別是對避開地震帶和水源的穩定可供性應予以高度重視。歐美60%的核電機組建在內陸;美國104座運行中的反應堆,100個在內陸;我國可充分借鑒其經驗。

四、關于核能長遠發展的技術路線,涉及到熱中子堆以后如何發展的問題。我國目前啟動了實驗快堆的研究,但快堆的發展戰略尚不清晰,商用快堆采取何種技術路線,后處理技術如何選擇,其他堆型(包括裂變聚變混合能源堆、小型核反應堆、核動力堆等)前景如何……這些問題,宜多作研究,多進行論證。與此相關的是,需加強與核能有關的基礎性研究,如與反應堆質量和壽命有關的材料學研究,核反應堆新概念、新技術、新工藝研究,從海水中提取鈾的研究等。我國未來的核能規模可能是世界上最大的,它必須建立在最先進而又可靠的科學技術基礎之上。

五、高放廢物的分離嬗變技術和核廢物的最終處置問題,需早作研究和工程技術上的準備。高放廢物的地質處置,須保持長期與生物圈隔離,避免對環境的危害。在已有工作的基礎上,應加強研究和部署。

六、發展核能是國家行為,須更好地理順和完善管理體制和機制。發展核能的根本目的是造福人民,有關的科學普及工作和公眾參與需要制度化、常態化,這對贏得公眾的信心和支持是十分重要的。?

(本文摘自《中國核電》,2012年,第3期)

注:杜祥琬,中國工程院院士,曾任中國工程院副院長;現任國家能源咨詢專家委員會副主任。

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