淺談我國(guó)核電站的自動(dòng)化設(shè)計(jì)與發(fā)展

谷春曉 李姿* 沈陽(yáng)工學(xué)院

1 核電站發(fā)電的自動(dòng)化設(shè)計(jì)原理

核電站是利用原子核裂變反應(yīng)釋放出能量，經(jīng)能量轉(zhuǎn)化而發(fā)電的?，F(xiàn)以壓水堆核電站為例，說(shuō)明其在壓水堆內(nèi)，由核燃料235U原子核自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)產(chǎn)生大量熱量，冷卻劑（又稱載熱體）將反應(yīng)堆中的熱量帶入蒸汽發(fā)生器，并將熱量傳給其工作介質(zhì)——水，然后主循環(huán)泵把冷卻劑輸送回反應(yīng)堆，循環(huán)使用，由此組成一個(gè)回路，稱為第一回路。這一過(guò)程也就是核裂變能轉(zhuǎn)換為熱能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。

蒸汽發(fā)生器U型管外二次側(cè)的工作介質(zhì)受熱蒸發(fā)形成蒸汽，蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功，將蒸汽焓降放出的熱能轉(zhuǎn)換成汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，這一過(guò)程稱為熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。做了功的蒸汽在凝汽器內(nèi)冷凝成凝結(jié)水，重新返回蒸汽發(fā)生器，組成另一個(gè)循環(huán)回路，稱為第二回路，這一過(guò)程稱為熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。汽輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，使發(fā)電機(jī)發(fā)出電能，這是由機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。

2 核能安全出現(xiàn)危機(jī)

我國(guó)在日本福島核事故后，提出了安全、高效發(fā)展核電的方針，理論界、能源產(chǎn)業(yè)界對(duì)我國(guó)今后是否要積極發(fā)展核電，是否應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展核電提出了質(zhì)疑。

核電的安全、高效發(fā)展應(yīng)該是安全、高效與經(jīng)濟(jì)均衡發(fā)展。核安全是核能（電）可持續(xù)發(fā)展的前提與基礎(chǔ)，應(yīng)置于一切核電活動(dòng)之上，把“安全第一，質(zhì)量第一”的方針落實(shí)到核電規(guī)劃、布局、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、退役、廢物處置的全過(guò)程及所有相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

3 發(fā)展核電的重要性

2010年，我國(guó)發(fā)電設(shè)備平均年利用小時(shí)數(shù)為4660h，其中火電5031h，水電3429h，而風(fēng)電不足2000h。核電是穩(wěn)定、可靠、可作為基本負(fù)荷的電能，年利用小時(shí)數(shù)在7000～8000h，是電站平均利用小時(shí)數(shù)最好的裝置。采用設(shè)備可用率來(lái)考察電站效率、效能是一個(gè)比較好的方法。如按核電站年利用小時(shí)數(shù)7446h（約合85%負(fù)荷因子）計(jì)，是發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)的1.6倍，火電的1.48倍，水電的 2.17倍，風(fēng)電的 3.7～4倍。

4 既要人民安全也要經(jīng)濟(jì)發(fā)展

日本福島核事故引起全世界對(duì)核安全、核電站安全的高度關(guān)注與重視“核安全是核能（電）的生命線”已成為共識(shí)。我國(guó)也暫時(shí)停止發(fā)展核電，不過(guò)很快想出兩全的解決方案。

2012年3月，“安全高效發(fā)展核電”首次寫入政府工作報(bào)告，胡錦濤主席在首爾世界核安全峰會(huì)上強(qiáng)調(diào)中國(guó)將繼續(xù)安全、可持續(xù)發(fā)展核能。5月，國(guó)務(wù)院通過(guò)《核安全與放射污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》。10月，國(guó)務(wù)院再次討論通過(guò)了《核電安全規(guī)劃（2011-2020年）》和《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》。同日，國(guó)務(wù)院新聞辦發(fā)布《中國(guó)的能源政策（2012）》白皮書，闡述了我國(guó)能源總體部署，再次強(qiáng)調(diào)將安全、高效發(fā)展核電。11月，在“兩個(gè)規(guī)劃”批準(zhǔn)后，我國(guó)核電發(fā)展的大門重新開啟。2012年11月，福清、陽(yáng)江核電站4號(hào)機(jī)組同時(shí)復(fù)工，12月山東石島灣高溫氣冷堆示范工程開工建設(shè)。經(jīng)過(guò)約一年半的安檢、評(píng)估、規(guī)劃后，中國(guó)核電產(chǎn)業(yè)重新啟動(dòng)，而建設(shè)我國(guó)安全、高效的核電產(chǎn)業(yè)就是這次核電重啟的戰(zhàn)略與方針。

5 核安全與高效、經(jīng)濟(jì)相均衡

能源、電力如果沒(méi)有經(jīng)濟(jì)性，沒(méi)有成本、價(jià)格優(yōu)勢(shì)，它就沒(méi)有市場(chǎng)，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，該能源產(chǎn)品就缺乏生命力，最終將退出市場(chǎng)，核電也是如此。

核電的安全、高效、經(jīng)濟(jì)三者既矛盾又統(tǒng)一。核電安全、高效發(fā)展會(huì)使研發(fā)費(fèi)用增多，項(xiàng)目投資增加，電力成本加大，特別是首堆費(fèi)用會(huì)增加50%以上。但隨著技術(shù)成熟，多堆建設(shè)，容量增大，比投資、發(fā)電成本會(huì)迅速下降。安全、高效給核電帶來(lái)經(jīng)濟(jì)性的提高，可提高電站可靠性、效率和容量，延長(zhǎng)運(yùn)行周期，減少維修費(fèi)用，杜絕事件和事故的發(fā)生，避免經(jīng)濟(jì)損失。

6 總結(jié)

在此討論的是核電安全、高效、經(jīng)濟(jì)三者之間的關(guān)系。我們講安全第一，核安全應(yīng)置于一切核電活動(dòng)之上。但核安全并不是各種安全措施的疊加，核安全也是有“度”的。我國(guó)核安全規(guī)劃提出了“十萬(wàn)分之一”、“百萬(wàn)分之一”兩個(gè)核電安全目標(biāo)。這就是在實(shí)施核安全總目標(biāo)及其他具體目標(biāo)的條件下，當(dāng)前我國(guó)核電安全標(biāo)準(zhǔn)的“度”。在此前提下，我們要使核電成本、價(jià)格下降，經(jīng)濟(jì)性提高，即所謂的核電安全與經(jīng)濟(jì)相均衡。

同樣，核電的高效發(fā)展也要與經(jīng)濟(jì)相均衡。并不是核電設(shè)施越先進(jìn)、效率越高、效能越優(yōu)、規(guī)模越大就越好，這也有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就是先進(jìn)、高效的核電站，必須是經(jīng)濟(jì)、有競(jìng)爭(zhēng)力的核電站，也就是要安全、高效、經(jīng)濟(jì)均衡統(tǒng)一發(fā)展。