原標題:核能:從裂變邁向聚變
日前,第三屆核安全峰會在荷蘭海牙舉行,峰會主題是,如何加強核設施和核材料的保護,防止出現核事故。迄今,核裂變能一直存在三大問題:能否安全運轉;原料能否保障供應;核廢料如何安全儲存。目前,幾個大國在加強國際合作的同時都在積極研究從核裂變邁向核聚變。如果受控核聚變得以實現,人類將獲得安全、清潔、廉價和取之不竭的能源,從而在保護生態環境的情況下實現經濟社會可持續發展。
核能(電)今昔
據世界核能協會(WN A )統計,截至2012年11月,全球共有30個國家運行著436臺核電機組,總裝機容量為3 .74億千瓦;13個國家正在建設62臺核電機組,總裝機容量為6300萬千瓦;27個國家計劃建設167臺核電機組,總裝機容量為1.82億千瓦。2012年全球核電鈾需求量為67990噸。
國際原子能機構2013年7月15日發表報告指出,2012年核電國家在加強核安全方面取得顯著進展,但437座運行中的核反應堆機組中,有162座使用已超過30年,有22座使用超過40年。因此,核電站老化問題是有關國家面臨的挑戰。核能是原子核結構發生變化時放出的能量,在實用上指重元素的原子核發生分裂反應(又稱裂變)時和輕元素的原子核發生聚合反應(又稱聚變)時所放出的巨大能量。因此,核能分別稱裂變能和聚變能。
核電站是利用原子核裂變反應放出的核能發電的裝置。其核心是核反應堆,它是一個能維持和控制核裂變反應的裝置,在這裡實現核能———熱能轉換。
20世紀60年代,美國曾積極發展核能(電)業。1973年3月,美國三裡島壓水堆核電站因操作失誤等原因,發生堆芯熔毀嚴重事故,使美國核電業發展受到重創,美國核能(電)業陷入停滯。目前,美國有104座核反應堆,其中69座為壓水反應堆,35座為輕水反應堆。歐巴馬擔任美國總統以來,一再強調美國將繼續發展核能(電)業。2012年5月,美國核管理委員會批准南方電力公司兩臺A P1000核電機組的建設和運行許可證,裝機容量均為110萬千瓦,分別於2016年和2017年投入運行。這是30年來美國第一次建設新的核電站。
20世紀70年代後,石油價格上漲推動了核能(電)業發展,目前世界商業運行的核電機組大多數在此期間建成,稱為第二代核電機組。俄羅斯是世界核能大國之一,擁有豐富的鈾礦儲量,掌握了從鈾礦開採到發展核電整體技術。目前,俄羅斯國內運營核電機組32臺,有500多家企業和機構、19萬人員從事核能研發工作。2012年9月,俄羅斯國家原子能公司副總裁表示,俄羅斯計劃將於2030年前再建38個核電機組。
為保證核電站安全運行,20世紀90年代,美國和歐洲先後出臺了U R D文件和E U R文件,明確了提高安全可靠性和防範嚴重事故的要求。國際上通常把滿足這兩個文件的核電機組稱為第三代核電機組。2000年1月,在美國能源部倡議下,美、英、日等十個有意發展核能利用的國家,聯合組成「第四代國際核能論壇」,並於2001年7月籤署合約,約定共同合作研發第四代核能系統。第四代核能利用系統,指安全性和經濟性都更加優越,廢物量極少,無需廠外應急,並具有防核擴散能力的核能利用系統,其商用化估計到2030年前後實現。