全球能源需求的激增,正促使许多国家重新审视核能这一选项。
作为世界上电力生产规模最大的国家,中国的发电总量已达到美国发电总量的两倍左右。
对中国而言,电力生产不仅是经济发展的基础,更关系到民众的生活水准,被视为攸关生死的重大议题。
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当前,中国正在建设的核反应堆数量居世界首位,已获批准将在未来数年乃至数十年内陆续开工建设的反应堆数量,也超过世界上任何其他国家。
之所以如此大力发展核能,是因为中国希望显著降低对煤电的依赖,将煤电占比从目前的约百分之六十五压降至百分之五十,并进一步争取降至百分之三十五左右。
作为对比,韩国虽然国土面积不大,却是不折不扣的核电强国,位列全球第五大核电国家,境内共有二十四台在运机组,掌握着相当成熟的核电技术。
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而中国的路径则更加庞大而系统,山东省曾是传统能源结构的典型缩影。
长期以来,煤炭是驱动当地工业运转、维持居民生活的主要燃料。这一格局在近年来正发生转变。
如今,山东电网已开始接入核能。二〇二三年,山东建成了首座小型模块化核反应堆电站,这是同类反应堆在全球范围内首次实现商业化陆上运行。
该电站的发电功率为二十一万千瓦,足以满足三十多万户家庭的用电需求。与传统核反应堆相比,小型模块化反应堆(简称SMR)体积更小,正如其名称所示。
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它们具有模块化的特性,可以根据能源需求进行组合叠加,实现灵活扩容。这类反应堆能够像大型反应堆一样安全高效地运行,同时在造价和建设周期方面预计更具优势,更加经济也更加迅速。
这也是世界上首次建成基于第四代核能技术设计的小型模块化反应堆。第四代反应堆在燃料利用效率和成本效益方面均有更好表现,且维护成本更低。
具体而言,石岛湾核电站采用的是高温气冷球床模块式反应堆技术。据介绍,即便在极端情况下,这座核电站也不会发生堆芯熔毁,这主要得益于它综合运用了多项技术手段以确保正常运行时的安全性。
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在反应堆内部,铀原子的裂变反应发生在数以千计的燃料颗粒之中。这些颗粒外层包覆着陶瓷和石墨,从而在意外情况下也能防止放射性物质泄漏。
石墨同时充当慢化剂,使裂变反应得以高效进行。燃料颗粒被封装在网球大小的燃料球之中,这些燃料球在反应堆堆芯内缓慢移动,其运行速率可以进行调节。
在冷却方式上,石岛湾一号反应堆采用了不同于传统机组的方案。由于当地水资源有限,不便采用传统冷却塔。
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因此,在这种高温气冷反应堆中,中国选择使用惰性气体氦作为传热介质。氦气能够承受更高的温度,同时可以节约用水,这对于水资源相对紧张的中国而言尤为高效。
目前,中国正在小型模块化反应堆技术领域走在前列,这也是其扩大核能发电能力整体战略的重要组成部分。在核能应用方面进行探索的国家不止中国。
在芬兰,赫尔辛基超过百分之九十的生活热水和供暖热量都来自区域供热电厂,周边的住宅普遍依赖这一区域供热系统。而芬兰正在尝试将小型模块化核能技术应用于住宅供暖这一关键的公共服务领域。
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区域供热贡献了赫尔辛基市近一半的碳排放量,小型模块化反应堆为实现零碳供热系统提供了一条可能的路径。
当地已铺设了大型地下管网,将热水输送至千家万户。如果能够建造一种压力更低、温度更低、风险更小,且只用于产生热能的反应堆,那么将非常契合供暖需求。
芬兰初创企业Steady Energy正在为其地下核能供热装置寻找合适选址,一些废弃场地可能会被重新利用,比如某处旧煤仓。该公司研发的反应堆运行压力低于常规反应堆,安全性因此得到提升。
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它不用于发电,而是生产热能,为区域供热管网提供服务。据该公司介绍,将核供热厂建于地下的主要考量在于成本。
现代标准核电站需要能够抵御大型喷气式客机的撞击,这也导致反应堆建筑上方普遍建有巨大的安全壳穹顶。
由于该公司的机组设计规模较小,因而可以将其建于地下,反应堆上方的基岩起到了保护作用,为电厂提供安全屏障。
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地下核反应堆并非新兴概念,相关评估表明,如果核电站建于地下,反应堆的安全性反而更高。
地下反应堆上方覆盖有厚厚的岩层,这种覆盖所提供的防护效果,优于任何可以建造出来的地面安全壳建筑。地下反应堆也不易受到海啸等自然灾害的影响,发生严重事故的风险因此大幅降低。
回过头再看这场东亚邻国之间的核电较量,答案已经逐渐清晰。
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韩国以二十四台在运机组、约一千八百亿度年发电量的成绩,坐稳全球第五大核电国的位置,并借助向英国威尔法厂址输出技术,把核电当作重要的国家名片对外推广,这种"小而强"的路径确实令人印象深刻。但把镜头拉回中国这一侧,比较的维度已经完全不同。
中国不仅在运机组规模远超韩国,年核电发电量长期稳定在四千亿度以上的量级,是韩国的两倍还多,并且在建与获批待建的反应堆数量都稳居世界第一,储备之厚在全球罕有对手。
更关键的差距其实不在总量,而在技术代际。
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当韩国仍以成熟的第三代压水堆技术走向海外市场时,中国已经把第四代高温气冷堆推入商业运行,并让小型模块化反应堆真正接入省级电网,在燃料安全、水资源适配和模块化扩容上都走在前列。
从压降煤电占比到布局第四代堆型,从沿海大型机组到内陆小型模块,中国核电的路线图早已不只是"追赶"两字所能概括。
当核能被视为攸关生死的战略议题,这场中韩之间的工业较量,其实早在数字揭晓之前,就已经有了答案。
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