核能面临的挑战2一个英国绿色NGO活动家的观点核废物的处置,批评BNFL的作用核相关机构如IAEA不能起推动核能应用和管制的双重作用核能在自由化的电力市场上财务上不可行核扩散危险媒体每天的报道都在说明,核物质和核技术是inherentrisky取自2005年2月14日巴黎PIME2005会议发言3核能发展的主要挑战经济性安全性核废物处置防止核扩散核燃料的供应4铀燃料的供应不是主要矛盾56已探明常规储量400万吨(130USD/kg)。如果需求增加,铀价上升,会导致勘探增加和技术进步,上述已探明常规储量也会增加。澳大利亚铀信息中心的报告,如果铀价从目前的30USD/kg加倍,则探明储量会上升10倍。(UICNuclearIssuesBriefingPaper#75,2002)。铀矿石的成本占总发电成本的约2.2%,即使铀的开采成本有很大的提高,对发电成本的影响也是很小的。使用成本较高的非常规资源也是可能的。日本最近的研究表明,海水提铀的成本可能在300-500USD/kg。(MIT,Thefutureofnuclearpower,2003)7铀矿石成本的提高对核电成本的影响较小(MIT,Thefutureofnuclearpower,2003)8减少核废物的技术途径91011石油价格1213初投资构成第一部分:工程费用,54.96%主装置区,44.79%辅助装置区,3.14%厂前区,1.88%总图及系统工程,2.89%生产工器具及家俱购置费,0.06%前期工程费,2.21%第二部分费用,18.02%土地征用及拆迁补偿费,3.26%建设单位管理费,1.52%研究试验费,0.16%技术服务收费0.18%执照申领的文件编制及评审费,1.94%工程质保费预算编制费工程质量监督费工程保险费供电贴费及电力建设基金办公和生活家俱购置费引进技术服务费生产准备费役前检查费联合试运转费施工机构迁移费14大亚湾:2000USD秦山二期:1350USD秦山三期:2000USD田湾:1500USD十五目标:1400USD法国:1200USDPBMR:1000USD美国ALWR:1600-1800USD美国CCGT:400-500USD中国CCGT:700-800USD中国燃煤:5000-6000RMB国外燃煤:1000-1200USD不同发电方式的初投资15影响核能经济性的主导因素比投资:核岛设备投资只占20-30%,设备设计变化带来的效应被减弱了,非直接费用的作用加大。主导因素有机组规模,建造期,标准化,系列化,国产化等电价:由于比投资高,固定成本高(〉60%),可利用率是主导因素。16-辐射风险-核能设施的安全:次临界和余热载出-放射性包容核能安全的关键问题17电功率为110万千瓦的压水堆随时间变化的堆芯放射性放射性(106居里)衰变时间(天)碘和溴的同位素惰性气体总裂变产物锕系元素活化产物总计总热功率(千瓦)01435124013800345010.6172502250001265221289013309.19423017400510110518704328.42231097201528.729.0128039.77.5013305600306.744.779479.356.409634060600.4940.7846566.324.7666623501200.002820.6594015.902.7641017402100.000003090.6482445.56.3625011003650.000002180.6301465.170.61415265910970.000002180.55347.34.450.32452.020436530.000002180.35317.93.270.13221.3671800.010.020.030.040.050.060.070.081.E-61.E-41.E-21.E+01.E+21.E+4时间(小时)剩余发热量(相当于满功率的份额)剩余发热的载出19LOCA或瞬态安注燃料元件内的放射性堆芯熔化放射性大量外泄堆芯解体压力壳熔穿堆芯混凝土作用安全壳熔穿10-410-510-6010-510-610-70堆芯熔化概率,1/堆年放射性大量外泄概率,1/堆年第三代核电站德国原子能法防止堆芯熔化防范与缓解严重事故后果第二代核电站第三代核电站核安全的关键:-次临界-余热载出防止熔化堆芯放射性进入环境20载出方式英文代号外加干预机制例子固有机制InherentSafe无通过导热和辐射向土壤散热模块式高温气冷堆需要干预的被动系统PassiveSafe阀门的联合动作,启动信号通过管道和换热器组成的自然循环系统,在事故条件下需要外加干预SBWRAP600强迫循环的工程设施ActiveSafe泵的运行,可靠电源通过泵驱动的排热系统,要求有可靠动力供应ABWRSystem80+EPR不同安全机制21四代核能系统的划分22ABWR,1350MWe,通用电气,沸水堆AP1000,1000MWe,西屋,压水堆EPR,1500MWe,法马通+西门子,压水堆第三代核能系统23URD、EUR及NRC控制的安全目标堆芯损坏概率CDF放射性大量外泄概率URD1.0×10-51.0×10-6EUR1.0×10-51.0×10-6NRC控制目标1.0×10-41.0×10-524AP-1000厂房布置图25AP-1000总体参数表电功率(MWe)1117热功率(MWth)3415燃料组件(盒)157蒸发器及回路2压力壳(直径×高度)(m)Φ3.98×12设计寿命(年)60全密封式水泵4机组平均可利用因子93%26EPR核岛厂房布置图27EPR总体参数表电功率(MWe)1600热功率(MWth)4500燃料组件(盒)241(17×17)蒸发器及回路4压力壳(直径×高度)(m)φ4.88×12.7设计寿命(年)60机组平均可利用因子92%28ReactorInternalPumpFineMotionCRDFuelAssemblyTopGuideSteamSeperatorSteamDryerMainSteamNozzleRPVSkirtHighPressureCoreFlooderSpargerFeedWaterNozzleIn-CoreGuideTubeABWR反应堆系统29ABWR核动力厂