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英国核电的“小目标”

国际电力网  来源:《环球》杂志  日期:2018-01-29
关键词: 日本 核电 能源结构
日本福岛核泄漏事件发生后,欧洲国家开始降低核电能源结构中的比重。然而,英国对于核电的态度与欧洲其他国家大相径庭。英国能源部长理查德·哈林顿近期在英国核工业协会年会上明确了核电在英国产业战略中的核心地位。 英国政府近日宣布,将通过拨款等一系列措施加快新一代核能技术的研发,以确保该国在这一领域的发展维持在国际先进水平。 未来3年,英国政府将提供资金支持先进的“小型模块化反应堆”发展,并将开展相关评估,加快其中一些具有可行性的反应堆设计开发。英国政府还会在这类小型反应堆的监管、融资等方面开展早期调研。 众所周知,2011年日本福岛核泄漏事件发生后,世界核电产业遭受严重打击。欧洲国家作为曾经核电发展的重要地区也开始降低核电在能源结构中的比重,例如,德国在福岛核泄漏事故后宣布到2022年关闭境内所有核电站;核电占比高达75%的法国近期也表示准备关闭部分核电站,为风电和太阳能提供更广阔的发展空间…… 然而,英国对于核电的态度与欧洲其他国家大相径庭。近期,英国能源部长理查德·哈林顿在英国核工业协会年会上明确了核电在英国产业战略中的核心地位。在欧洲整体去核化的背景下,英国此举有何意图? 探索之路 相较传统的核反应堆,“小型模块化反应堆”并非专指水堆、冷气堆等特定反应堆技术,而是结合了小规模发电和模块化生产这两大特点、以第三代核反应堆技术为主的反应堆的统称。 根据国际原子能机构定义,每一个装机容量不超过30万千瓦的反应堆被认为是小型反应堆。模块化则强调这种反应堆的建造可以实现工厂的生产线式生产,然后将生产的产品运输到核电站建造地进行组装完成。 显然,“小型模块化反应堆”是对传统大型核反应堆的创新,改变了核电站的建造方式以及相应的电力传输、分配模式。 英国对于“小型模块化反应堆”的关注始于2011年。当年,英国上议院科学技术委员会发布《英国的核未来》,将发展“小型模块化反应堆”技术列为英国核电产业的一项重要目标。英国政府2014年发布有关“小型模块化反应堆”在英发展潜能的报告,开始深入探索该项技术的发展可行性。 2015年11月,英国宣布实施一个极具雄心的核研究和发展计划,即在未来五年内投资2.5亿英镑支持新一代核科技研发。其中“小型模块化反应堆”特别是反应堆部件实现工厂流水线生产方面占据整个投资金额的40%以上。英国政府试图将本国打造为全球“小型模块化反应堆”技术的领导者。 2016年,英国发起了一场关于“小型模块化反应堆”设计的竞赛活动,历时18个月,全球共有33个机构参与其中,提供了多种反应堆设计方案。根据竞赛中出现的问题,2017年12月,哈林顿提出了与核电站监管规则、技术研发和设计细化以及相关市场完善相关的三项改革措施。 优点何在 英国重视核电产业的主要原因是:在完成减排目标的同时,保障国家能源供给安全。 英国气候变化委员会认为,能源产业能否在2030年完成大规模去碳化,将成为能否实现减排目标的关键。然而,能否单纯依靠可再生能源实现减排目标仍未可知。因此,英国政府提出了“核能复兴”战略,使核电成为英国应对气候变暖的首要能源选择之一。 就供给安全而言,核电相较于稳定性弱的可再生能源而言更具优势。 而英国选择重点发展“小型模块化反应堆”,成本、应用更灵活经济和推动自身核电技术发展等都是考量因素。 “小型模块化反应堆”的反应堆部件能够在工厂生产,达到规模化生产后可显著降低生产成本,之后运输到建造地进行组装,也将有效解决传统反应堆建造时间过长的问题。 “小规模”还使得该技术的应用更具灵活性和经济性:首先,在电力供应规模方面,通过对多个小型堆进行组合调整,可以服务于不同规模的电力网,适用于更多地区;其次,从吸引投资的角度来看,单个反应堆的前期投资更小,更易吸引投资;同时,小规模使得核电站可以距离供电市场更近,能够兼顾热能传输和水脱盐处理,从而增加发电以外的收入;此外,安全性的提高和拆解难度的下降也是“小型模块化反应堆”不可忽视的优势。 相比之下,大型核电站的建造周期长、成本高、安全核查程序复杂,很难吸引到足够的民间投资。到2030年,英国三分之二的核电站将面临退役,巨大的能源空缺需要填补,加上英国自1995年后已停止建造新的核电站,长达20多年的空白导致大型核电人才培养出现断档,发展“小型模块化反应堆”技术成为弥补未来能源缺口的现实之选。 三个潜在问题 不过,“小型模块化反应堆”作为一项尚未大范围实践的技术,仍存在一些潜在问题。 第一,成本问题。由于缺乏实践经验,对“小型模块化反应堆”的经济成本的评估目前仅限于理论层面。虽然工厂流水线生产会有利于降低反应堆组件的生产成本和退役反应堆的拆解费用,但是反应堆的组装成本或将增加;同时,小型反应堆的热效率将低于大型反应堆,燃料成本或会增加。 第二,当前的核电站许可证规则无法适用于规模化生产的“小型模块化反应堆”,特别是工厂流水线式的自动化生产完全不符合当今核电站的安全核查规定。因此许可证和规则的调整同样需要一定成本和较长时间。规则调整与磨合也从一定程度上阻碍了“小型模块化反应堆”的建设和实践。 第三,从技术出口的角度看,英国想要实现“小型模块化反应堆”技术出口,需要使该技术符合进口国的技术规定。因此,许可证和规则的国际协调也是潜在阻碍因素。特别是在“脱欧”公投后,英国政府已明确表示退出欧洲原子能共同体,这将对英国在国际规则协调和核贸易方面产生消极影响。 中英合作前景可期 中国工程院院士叶奇蓁曾提出,中国核能创新发展的重要方向之一就是核能应用的多样化,其中就包括“小型模块化反应堆”的研发设计。 目前,中国与美国、俄罗斯、加拿大等国是少数拥有至少一种“小型模块化反应堆”技术的国家。在英国2016年发起的设计竞赛上,中国核工业集团公司提交了ACP100 SMR和ACP100+ SMR两种设计方案。由此可见,在该领域的研发方面,中英存在较大合作空间。 而且,中国现已突破第四代核反应堆技术有关燃料组件部分的关键难题,处于世界领先地位。因此,在建设欣克利角C核电项目的基础上,中国可继续利用技术优势,加强与英国在新一轮核电站建造中的合作。 另外,国际原子能机构曾指出,在技术发展的设计阶段,重视安全和规则方面的国际交流与合作至关重要。因此,在发展“小型模块化反应堆”时,中国也应重视技术以及监管方面的国际合作,可开展与英国的合作,借鉴其在许可证及国际规则协调方面的经验教训,为未来技术出口奠定良好基础。 (闫姝晓系中国人民大学国际能源战略研究中心助理研究员;刘旭系中国人民大学国家发展与战略研究院研究员)
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