能源吉尼斯丨核能發電之最

能源吉尼斯丨核能发电之最

【無所不能 文丨龐名立】核電站是將原子核裂變釋放的核能轉變為電能的系統和設備的總稱。核燃料裂變過程中釋放出來的能量,經反應堆內循環的冷卻劑把能量帶出並傳輸到鍋爐產生蒸汽,用來驅動渦輪機並帶動發電機發電。

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布魯斯核電站

核電站是一種高能量、低耗料的發電站,此外,核燃料在反應堆內燃燒的過程中,同時還能產生出新的核燃料。核電站的基建投資高,但燃料費用較低,發電成本也較低,汙染小。

目前核能發電已經進入第三代,發展到2030年將進入第四代操作系統,提供更加安全、可靠、經濟的持續發展。

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核反應堆的進程

核能發電

美國是佔全球核能消費最多的國家,2016年消費191.8Mtoe(百萬噸油當量),佔全球核能消費總量的32.4%。

2016年全球核能消費在一次能源消費中的比例為4.5%,法國是核能消費佔該國一次能源消費份額最多的國家,達38.7%,為世界最高。

美國是核能發電量最多的國家,2016年達805.3TWh,佔本國發電量的19.7%,佔全球總量的32.3%。

核能發電量增幅最快的國家是中國,居世界第三,次於美國和法國。2014年核能發電量為123.8TWh,佔電力生產份額的2.4%,2016年增幅到210.5 TWh,佔電力生產份額的3.6%。兩年增加了70%。

2016年全球核能發電佔電力生產結構的份額為10.6%,其中法國最高,達72.3%;中國僅為3.6%。

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鈾資源

2015年全球鈾可採資源量(RecoverableResources)為5718 400噸,最多的國家是澳大利亞,擁有1 664 100噸,佔全球總量的29%。中國只有272 500噸,佔全球總量的5%;美國是貧鈾的國家,僅佔全球總量的1%,低於蒙古。

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鈾礦

全球鈾生產占主導地位是原地溶浸取鈾法(In situ leach,ISL),已經從2014年的42%上升到48%。

原地溶浸取鈾法((ISL)幾乎只在鈾儲量大國——哈薩克斯坦應用,7個礦區佔全球份額的22%。

鈾生產第二大國——加拿大幾乎都用地下開採法提取鈾。

麥克阿瑟河鈾礦(McArthur River Uranium Mine)雄居世界上最大的高品位鈾沉積,位於加拿大北部薩斯喀徹溫省,1988年發現。2000年11月投產。2009年底估算,鈾礦可採和概算儲量為778500公噸,平均品位19.53% U3O8。年產鈾礦石212285噸(稀釋噸位),鈾產品8491噸。採取地下開採法。2016年產6945噸鈾,佔全球總量的11%。

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鈾產量

哈薩克斯坦的鈾產量雄霸全球。2016年產量高達24575噸,佔全球總量的40%;其次為加拿大14039噸和澳大利亞6315噸,這三個國家佔全球總量62366噸的72%。

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雄居世界上最大的鈾生產公司是哈薩克斯坦國家核能工業公司(KazAtomProm),2016年產量為12686噸,佔全球總產量62366噸的21%。

加拿大礦業能源公司(Cameco)是世界上第二大的鈾生產商,2016年生產鈾10438噸,佔全球總產量62366噸的17%。

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核反應堆

世界上核反應堆以壓水反應堆(PWR)占主導地位。根據國際原子能機構(IAEA)2015年版《NuclearPower Reactors in the World》報道,壓水反應堆(PWR)有277座,佔全球總量的63.2%,並且裝機容量為257.2 GWe,佔總裝機容量的68.3%。壓水反應堆屬於第二代核反應堆。

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2018年全球有448座反應堆(Nuclear Reactor)在運行,其中美國有99座在運行中最多,佔全球總量的22%,在建反應堆只有2座。

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當世界各國在發展核能發電之際,德國卻是棄核國家。2018年只有7座核反應堆在運行,裝機容量為9444MWe,但沒有在建和擬建的計劃。

中國是世界上發展核反應堆最快的國家。2018年中國核反應堆有38座,佔全球總數的38/448=8.5%,但在建反應堆佔全球總數20/57=35%,擬建反應堆佔全球總數39/158=24.7%,提議反應堆佔全球總數143/351=40.7%。

儘管美國缺乏鈾資源但對鈾的需求量最大,2017年需求18996噸,佔全球總量65014噸的29%。

世界上最大的核電站是處於停工狀態的柏崎刈羽核電站(Kashiwazaki-Kariwa Nuclear Power Station),位於日本新潟縣柏崎,屬東京電力公司(TEPCO)。現有7臺機組,總裝機容量8212MW。1984~1989年建成5臺1100MW沸水堆機組;1990~1992年建成2臺先進的1356MW沸水堆機組。

世界上實際運行的最大的核電站——布魯斯核電站(BruceNuclear Generating Station),位於加拿大安大略省布魯斯郡,佔地932公頃,從業人員3800名。反應堆為CANDU型重水堆,裝機容量6384 MW,年發電量47630GWh。

截至2017年5月,中華人民共和國有37個核反應堆,裝機容量33.4 GW以及在建的20座核反應堆,其裝機容量為20.1GW。中國裝機容量世界排名第四,核能發電居世界第三。

中國核反應堆技術進展很快,儘管中國鼓勵進行國際合作和技術轉讓,但以自力更生進行核反應堆的自行設計和製造。先進的壓水反應堆 AP1000和Hualong-1是近期主流技術,並計劃出口Hualong-1技術。到本世紀中葉,快中子反應堆被認為是主要技術,計劃2100年裝機容量達1400GW。

中國現行運行以CPR-1000反應堆有24座居多。CPR-1000即中國改進壓水堆,它基於法國90年代三冷卻迴路的設計的900 MWe的第二代反應堆改進的。由中廣核集團(ChinaGeneral Nuclear Power Group,CGN)研製和經營。

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俄羅斯開發了世界上第一座浮式核電站(Floating nuclear power plant)——“羅蒙諾索夫號(Akademik Lomonosov)”,用於給俄羅斯北部偏遠地區供電,將於2019年投入運行。浮動核電站建在一艘長140米、寬30米的駁船上,裝載2座35MW的KLT-40S反應堆。能為20萬人口的城市提供足夠的電力,其運行壽期為38年,包括3個為期12年的運行週期,每個週期中間平均停產8個月。

核發電公司

世界上最大的核發電公司——法國電力公司集團(Électricité de France S.A.),在法國有20座核電站,管理和運行58個核反應堆,其中有34座900MWe反應堆、20座1300 MWe反應堆和4座MWe反應堆,供應法國約75%的電力。

世界上核燃料循環的先進公司——奧蘭諾公司(Orano),跨國集團公司,2018年1月23日由阿海琺(Areva)更名。1945年成立,僱員15000名。研究從鈾礦開採到乏燃料處理以及重新使用經後處理提取的核燃料的整個核燃料循環過程,業務涉及210個核反應堆,其發電能力佔有世界核電能的一半以上。

日本最大的核燃料公司——日本核燃料公司(Japan Nuclear Fuel Ltd. ,JNFL),位於青森県六所村,從事核燃料生產、加工、儲存以及處理核廢料,並建立日本核燃料循環的任務,僱員2040名。

中國核發電有兩個核電公司運行:⑴中國核工業集團公司(ChinaNational Nuclear Corporation,CNNC),主要在東北部;⑵中國廣核集團(ChinaGeneral Nuclear Power Group,CGN),前身為中國廣東核電集團,主要在東南部運行。中國逐步邁向核發電大國,2018年反應堆裝機容量居世界之四,核發電居世界之三。

協會和出版物

核能的國際組織是國際原子能機構(International Atomic Energy Agency,IAEA),它是世界各國政府在原子能領域進行科學技術合作的機構。1957年7月29日成立,總部設在奧地利維也納。在2005年10月6日因“防止核能被用於軍事目的並確保最安全的和平利用核能而共享這一榮譽”共同獲得諾貝爾和平獎。

世界上最大的核能協會組織——世界核能協會(World Nuclear Association,WNA),成立於2001年,現有會員約120個,分別來自33個國家,總部設在倫敦。其宗旨是促進會員國和平利用核能發電,作為可持續發展的項目。其業務範圍涉及核能發電和核燃料循環的所有環節,包括採礦、轉化、濃縮、燃料製造、設備製造以及乏燃料運輸和安全處置等。

世界上最大的鈾礦協會是澳大利亞鈾協會(Australian Uranium Association,AUA)澳大利亞是富產鈾的國家,該協會聚集了鈾生產的有關人員,其宗旨是降低生產成本,以滿足世界核能發電的需要。2006年成立,設在墨爾本。

世界上定期出版的核反應堆安全研究報告是美國“反應堆安全研究”研究報告“Reactor Safety Study: An Assessment of Accident Risks in U.S. CommercialNuclear Power plants”的編號。即“羅斯苗遜報告(Rasmussen Reports)”,編號為WASH-1400。

世界上主要的鈾信息刊物——鈾信息週刊《Uranium Intelligence Weekly》。由能源信息集團出版,報道世界各國鈾資源的開發利用、生產動態及價格數據等。

核事故

最嚴重的核電廠事故也是國際核事件分級表中首次第七級事件是切爾諾貝利核事故(Chernobyl Disaster)是1986年4月26日發生在蘇聯烏克蘭核能電廠的核反應爐事故。因為功率的劇增導致反應爐被破壞,使得嚴重的放射性物質被釋放到環境中。在最初發生的蒸氣爆炸導致了兩人死亡,而事故中絕大部分受害者的死因都歸咎於放射線。

核電站受地震影響最大的國家是日本。

⑴ 柏崎刈羽核電站在2007年新潟縣中越衝地震發生後,三號機的變壓器發生火警,導致廠內所有機組一度全面停止運轉。在地震之後,該工廠完全關閉了21個月。在抗震升級之後,於2009年5月9日被重新依次啟動。

2011年發生東日本大震災後,因應日本政府的政策,柏崎刈羽核電站所有的發電機組現以定期檢修的名義停止運作,和安全改進正在被實施。截至2015年5月,沒有機組被重新啟動,並且沒有機組被有望早於2015年底被重啟。最早的重新啟動日期是2019年4月。

⑵ 福島第一核電站(Fukushima Daiichi Nuclear Power Station)在2011年日本東北地方太平洋近海地震中嚴重受損,核電站1號至4號機組出現堆芯熔燬並引發爆炸事故( FukushimaDaiichi nuclear disaster),該事故最終由日本經濟產業省核安全保安院依據國際核事件分級表劃分為最高級7級事故,與1986年發生的切爾諾貝利核事故為同級事故 。

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