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由全球首座高溫氣冷核電站並網發電看核四公投
2021/12/20 18:28
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由全球首座高溫氣冷核電站並網發電看核四公投

一、中國大陸高溫氣冷堆核電站發電成功不再害怕福島事故 

     中國核電網報導,12月20日,中國大陸全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站也就是山東省榮成石島灣高溫氣冷堆核電站示範工程並網發電成功,標誌著中國核能科技進步成為掌握第四代核能技術的國家,更重要的意義是此型核電站使用的鈾燃料丸不須冷卻水即可自行冷卻至安全狀態,絕對不會發生爐心熔毀事件,反核人士最怕的福島事故絕對不會發生。從10MW球床模塊式高溫氣冷實驗堆建成,到如今高溫氣冷堆核電站正式並網發電,中國大陸在高溫氣冷堆這一先進核能技術上邁出了從無到有、從跟跑到並跑、從技術引進到自主創新的一大步,實現了高水平科技自立自強。核能科技的發展越來越先進,從第三代核電進入到第四代核電,反核團體所擔心的廢料等問題均可迎刃而解。但台灣的重啟核四公投失敗及廢核政策將使台灣的核能科技消失,永遠趕不上中日韓的科技,後代子孫降在很多放面喪失競爭力,屆時一定會痛罵此代政客的愚昧無知。高溫氣冷堆核電站的參與者包括中核集團、清華大學、華能集團及政府官員,真正做到產官學的合作,自製率高達93%。高溫氣冷堆核電站示範工程成功後,高溫氣冷堆將進一步向“氫、汽、水、熱、電”五大細分目標市場進軍,為達到碳中和的氣候改善目標實現提供高溫氣冷堆綜合解決方案。目前,中核集團將高溫氣冷堆作為型譜化堆型序列的主力堆型之一,正在穩步推進下一個更大規模的高溫氣冷堆項目。 

     為了延續人類文明,我們不能放棄任何能源,所謂再生能源仍是源自太陽,太陽能本身就是核融合反應產生的也屬核能科技,由於化石燃料在地球上蘊藏量有限,若不使用核能則石油、天然氣及煤碳很快用完,我們的子孫將恢復石器時代的生活,核能的應用是符合歷史的演進潮流和脈動,而核能最可貴的是其科技仍在發展中,具有樂觀解決人類所有能源問題的願景。目前我們使用的核能是利用鈾的核分裂反應,人類正在研發與太陽發出能量相同原理的核融合反應,若能成功則可有取之不盡,用之不竭的能源。目前核能電廠大部分是以熱中子引發鈾-235核分裂而產生能量,由於地球上的鈾礦資源有限,核能工業先進國家則進一步研究發展出可以較經濟利用鈾燃料的快中子滋生式反應器,可將熱中子反應器無法利用的鈾-238,利用快中子撞擊轉化為鈽-239,繼續作為核燃料。「滋生」是指轉化出來的燃料鈽-239,比消耗掉的鈾-235還要多。核融合反應器是利用較輕的原子核,在極高溫度之下產生核融合反應而放出大量的能量。核融合反應器可利用取之不盡之海水提煉出燃料氘及氚,且無放射性廢料產生,是最理想的能源。故世界核能工業發展的主流為第一步發展核分裂反應器,第二步發展快滋生反應器,第三步發展核融合反應器。而所謂第四代的反應器即是由傳統核分裂反應器轉至快滋生反應器過渡期間發展的反應器。透過國際合作研發的第四代核能發電,將更耐久、更安全、更經濟。 

二、第四代反應堆的發展 

   1999年6月美國能源部首次提出第四代核能發電的概念,把上世紀50~60年代建設的核能電廠稱為第1代核電,70~80年代建設的商用核能電廠稱為第2代核電,90年代開發的先進反應器稱為第3代核電,而對第4代核電的要求則為有更高的經濟性、加強安全性、減少廢棄物產量並提高防止核擴散能力,各國專家選出六種有效、經濟、安全的核電發展系統,於2002年9月20日在日本東京召開的第四代反應器國際研討會上公布了6種第四代反應器的設計,高溫氣冷堆就是其中一種。高溫氣冷堆具有本質安全、模塊化設計與建造和多用途等特性,被認為是最有前途的第四代反應堆堆型。高溫氣冷堆可以替代除役的燃煤火力電廠,在核安全要求日益提升的背景下,高溫氣冷堆的技術優勢正逐步顯現,高溫氣冷堆憑藉自身安全特性可取代燃煤成為緩解環境保護、節能減排與經濟發展、社會穩定之間矛盾的重要手段。高溫氣冷堆是中國大陸具有完全自主知識產權的先進核能技術,高溫氣冷堆技術的核心特徵就是固有安全性,即在任何情況下都沒有發生堆芯融化的可能和大量放射性物質的釋放,不會對公眾和環境造成重大影響;同時出口溫度高可用於海水淡化。透過清華大學10MW高溫氣冷實驗堆(HTR-10)的建設和運行,中國大陸掌握了自主發展高溫氣冷堆的技術。以HTR-10為基礎,山東省石島灣20萬千瓦級高溫氣冷堆核電站示範工程(HTR-PM)已完工發電。

三、高溫氣冷堆的燃料技術及願景

    高溫氣冷堆具有本質安全、模塊化設計建造和多用途等特性,被認為是最有前途的第四代反應器。高溫氣冷堆核電站示範工程六大戰略意義。(1)爭取率先掌握四代核電技術,領先世界水平。(2)加快核電設備國產化,掌握先進核電技術商機。(3)奠定核能製氫的技術基礎,配合未來氫經濟時代的到來。700℃-1000℃的高溫工制氫是最有可能實現的大規模經濟制氫的途徑之一。(4)拓展國內外核電市場。由於高溫氣冷堆固有安全性好、市場適應性強的優點,擁有一定的市場前景,還可以逐步向國外市場推廣。(5)建立產學研究與實用結合,推動科學技術產業化。(6)加強國家能源安全。在中國“863”國家計劃支持下,清華大學10兆瓦高溫氣冷實驗堆(HTR-10)於1995年6月14日正式動工,2000年12月順利建成並達到臨界,2003年1月7日並網發電,成為世界第一座投入運行的模塊式球床高溫氣冷實驗堆。通過高溫氣冷實驗堆(HTR-10)的設計、建造、臨界運行和並網發電,中國掌握了高溫氣冷堆燃料元件製造、燃料元件裝卸系統和數字化控制保護系統等核心技術,同時形成了這種新型反應堆研發、設計、加工、建造的技術集成系統,並累積了許多寶貴經驗。高溫氣冷堆有六大優點(1)讓中國擁有自主先進核電知識產權。(2)具有本質安全性和非能動安全性,即使喪失爐心冷卻系統也能安全停機。(3) 採用球形燃料元件,不用大修停機更換鈾燃料,機組可用率高。(4)系統簡單,發電效率可達40%以上。(5) 堆芯出口氦氣溫度可達700-950攝氏度,除發電,還可廣泛應用於製氫等領域。(6)模塊化設計,節省工期成本的優點。

     高溫氣冷堆採用包覆顆粒燃料(TRISO)構成的“全陶瓷型”球形燃料元件,它具有在不高於1620℃的高溫下阻留放射性裂變產物釋放的能力。採用單區球床堆芯設計,球形燃料元件自上向下流動。堆芯設計保證在任何運行工況和事故情況下,燃料元件最高溫度不超過其安全限值1620℃。反應堆堆芯周圍全部由石墨和碳磚材料構成,該區域內沒有金屬部件,使堆芯結構部件能承受高溫。反應堆堆芯和蒸汽發生器分別設置在兩個殼體內,並由熱氣導管殼體相連接,構成一迴路壓力邊界。三個殼體組成的壓力邊界均通以冷氦氣進行冷卻,使殼體不承受高溫。反應堆壓力容器、蒸汽發生器殼體和連接二者的熱氣導管殼體,均包容在混凝土結構的一迴路艙室內,一迴路艙室具有“包容性”功能,是阻止放射性釋放的第三道安全屏障。

四、世界首座絕對安全的高溫氣冷堆核已發電而台灣還在廢核

    由於高溫氣冷堆安全性高,功率較小,適合許多開發中國家使用,未來商機很大。台灣廢核不但自斷研發科技創新之路,並將進入缺電、漲電價及無法抑減二氧化碳排放的噩夢。公投結果掩蓋了科學真相,其造成電力不足、減碳無力及能源安全危機將由國人自己承擔。台灣去年生產的可再生能源發電配比僅有5.8%,預估到2025年無法達到蔡政府能源政策規劃的20%,即使達到20%,剩下的50%天然氣及30%的燃煤發電都會排放二氧化碳,無法達到碳中和世界目標。台灣的能源政策面臨到缺電、限電、漲價、空污及破壞藻礁生態諸多問題,政府還要面對巴黎協定有關溫室氣體減量目標的難題,廢除不排放二氧化碳的核電,無論天然氣或燃煤都將排放二氧化碳,而若廢核電,不穩定的風力及太陽能還是需靠化石燃料補助電力系統,根本做不到碳減量。美國總統拜登上台後重返巴黎協定,並將全球變暖列為政府活動所有領域的頭等大事,並誓言要在2035年之前使美國電力系統100%不含二氧化碳。專家說如果沒有核能,拜登的綠化努力注定是一場災難,台灣也是一樣。大規模核電的唯一可替代方案是擴大風能和太陽能到達總發電量的80%或更多,其他能源如水力,地熱,生質能都無法達到發電量配比20%以上。而且需要龐大的基礎設施來支持對風能和太陽能的嚴重依賴,而風能和太陽能是間斷的且耗費大面積土地的能源。

 

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