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    中国核工业的发展

    2017/12/14 13:13:20

    核工业是核能开发和利用的综合性工业部门,也称原子能工业,是上个世纪产生和发展起来的产业,是一种高新科技战略工业。到目前为止,我国已建成了从铀矿勘探到乏燃料后处理与三废处理的完整核工业体系。
     
      新中国成立后,1950年成立了中国科学院近代物理研究所,开始致力于核科学技术研究工作。1954年在广西首次发现了铀矿资源。1955年开始实验重水反应堆和回旋加速器的筹建工作。1956年在清华大学成立了工程物理系,专门培养高层次的核工业技术人才。1964年中国第一颗原子弹成功爆炸;1967中国第一颗氢弹又爆炸试验成功;1971中国第一艘核潜艇试航成功,这一系列事件表明中国核工业是当之无愧的国之脊梁。
     
      70年代末,随着改革开放和国家工作重点转向经济建设,核工业也经历了从军转民,军民结合的过程。在改革的浪潮中,核工业为了求生存图发展,以核为主多种经营,开始从事核能、核技术的和平利用,以及一些民用产品的开发,有的甚至搞起了房地产开发。由于1986年切尔诺贝利核电事故的影响,核工业的发展步入了低谷。但是核工业界坚信,核电是清洁安全的绿色能源,和平利用核能发电的步伐并没有停滞不前。1988年撤销了核工业部,其政府职能划入当时的能源部,组建了中国核工业总公司,负责对核工业企事业单位的经营管理。1983年开工建设的秦山核电厂,历时八年,于1991年12月15日成功并网发电,于1994年投入商业运行。这是我国第一座自行设计建造的30万千瓦原型压水堆核电站,它实现了中国大陆核电零的突破,被誉为“国之光荣”。
     
      从核电发展总趋势来看,中国核电发展的技术路线和战略路线已明确并正在执行,当前发展压水堆,中期发展快中子堆,远期发展聚变堆。具体地说就是,近期发展热中子反应堆核电站;为了充分利用铀资源,采用铀钚循环的技术路线,中期发展快中子增殖反应堆核电站;远期发展聚变堆核电站,从而基本上“永远”解决能源需求的矛盾。
     
      核能是到目前为止人类发现的能量密度最高的能源,1公斤铀-235裂变释放的能量相当于2700吨标准煤。一座100万千瓦压水堆电站,1年的消耗的核燃料仅约25吨,而一座100万千瓦煤电站,1年要烧300多万吨煤。并且,核电站向环境释放的温室气体,只是同等规模煤电厂的1%。1954年前苏联在莫斯科近郊建成了世界上第一个实验核电站,揭开了和平利用原子能的序幕。由于核电具有安全性好、运行稳定、寿期长和对环境影响小等优点,具有很强的竞争力。此后世界上许多国家纷纷建造核电站,现在全世界30多个国家和地区运行的430多台核电机组提供了全世界约16%的发电量。
     
      我国人口众多,经济发展快,但电力严重短缺。在夏天和寒冬生活用电高峰期间,许多地方不得不拉工业用电的闸以保民用,使得不少中小型企业需要自备柴油发电机组。我国现在的能源结构中,主要使用的是化石燃料,目前我国的二氧化碳排放量已占世界第一位,所以我国政府十分重视发展核电。1973年我国就决定建造核电站,但由于对核电安全的顾虑和技术路线选择的争议等原因,秦山核电厂直到1983年才开工建设,1994年投入商业运行。由此可见我国发展核电始终是以安全为首要目标的。在充分掌握了核电技术以后,开始建造秦山二期核电站(两台60万千瓦压水堆核电机组)。于1996年开工建设,1号机组在2002年2月6日实现首次并网,为我国核电自主化进一步发展奠定了坚实的基础。
     
      大亚湾核电站是我国引进国外资金、设备和技术的第一座大型商用核电站(装有两台单机实际容量为98.4万千瓦的压水堆核电机组),分别于1994年2月和5月投入商业运行。现在,我国大陆已有16台核电机组正在运行发电,还有29台核电机组正在建设中。到2020年我国建成的核电总装机容量将达到4000万千瓦,核电的比例将上升到全国总发电量的4%左右。
     
      为利用核能供热,1989年我国成功了研发了热功率为5MW的低温供热原型堆。“863”计划提出研发两种先进反应堆的任务,一是由清华大学核能技术设计研究院承担的10兆瓦高温气冷实验堆。该反应堆已于2003年1月,实现了72小时满功率并网发电运行。另一种是由中国原子能科学研究院承担的中国实验快堆。该反应堆也已于2011年7月21日10点成功实现并网发电。这表明我国在更加安全、更加可靠的核能系统的研发上已经做好了必要的技术储备。出于核电安全的考虑,目前我国在建的核电机组中已采用安全性更高的三代机组,并且已经开始建造高温气冷堆示范工程和筹建原型钠冷快堆核电站。
     
      乏燃料后处理是任何一个想要发展核电的国家必须面对的难题。核电站产生的乏燃料首先会在核电厂内的乏燃料水池继续冷却和自然衰变10年左右,然后拿出来进行后处理。目前的处理方法是乏燃料从反应堆里拿出来以后,先把可以回收利用的铀和钚回取出来。剩下的浓缩成高放废物进行玻璃固化,最终埋到地底下去。在所有的废物中大约99%属于中低放废物,处理起来相对容易。而剩下的1%高放射性核素,要达到无害化需要数千年、上万年甚至更长的时间。在现阶段,深地质处置是高放废物处置最现实的一种方法:即在地下建造一个处置库。为了保障核素不会向外迁移,设置了层层屏障。首先将高放废物玻璃固化,再将玻璃固化体装入金属罐,同时还要找到一块巨大的天然岩石做处置库的外壳。从长远来说,解决核废料的难题还有赖于嬗变技术的发展,所谓的嬗变技术,就是利用热核反应装置提供的高能中子轰击高放废物,使得长半衰期的高放射性废物核素嬗变成半衰期短的核素,从而彻底消灭掉长半衰期的高放废物。顺便补充一点,为研究受控核聚变发电,1984年6月,我国核工业西南物理研究院建成了中国环流器一号(HL-1)装置;2002年12月建成了先进中国环流器2号A(HL-2A)装置。中科院合肥等离子体物理研究所建成了超导磁体托卡马克装置(HT-7U)。另外,我国还参加了在法国进行的国际聚变试验堆(ITER)国际联合攻关项目,该项目的一个重大应用前景就是核废料的嬗变处理技术。
     
      在核工业的体系中,还有一个分支是同位素和核技术的应用,是核能为国民经济建设和人民生活服务另一个重要方面。早在上世纪50年代,同位素和核技术我国就在医疗、工业、农业和科学研究广等领域做了大量推广工作。1983年中国同位素公司成立。
     
    1号彩票官网  我国同位素的研制和生产包括:通过反应堆和加速器生产人工放射性同位素;提取和生产天然放射性同位素;分离和生产稳定同位素。我国核技术的利用已相当普及,特别如核医学的医疗和诊断,全国开展核医学工作的医疗单位已达几千家,每年有几千万人次接受核医学的诊断和治疗。辐射消毒、辐射保鲜、辐射加工、辐射改性的应用十分广泛。我国辐射育成的新品种已有近千种,占世界第一位。利用辐射探伤、探雷、找水、找油、考古、刑侦破案等作用巨大。

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