俄乌热战正酣，中国却在“悄悄”发展核力量？

科技

2022-11-13 14:11

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2011年3月11日下午2点46分，一场里氏9.0级地震挟着海啸突袭了日本东北太平洋地区。

而距离震中仅178公里处，福岛第一核电站正矗立在那里。

作为地震多发国，日本建设核电站时非常注重抗震和防海啸，他们将核电站建在坚固完整的地基上，同时修了5米高的海堤。根据以往经验，5米是绝对安全的防御。

地震刚开时，核电站内井然有序。大地猛烈地颤动让核电站的反应堆按程序设定自动关闭，工作人员快速启用备用电源和柴油机——一切都按预演的发生。

不幸的是，他们遇到的是史无前例的巨震以及“同规格”的海啸，高达15米的浪头踏着5米海堤直奔核电站而来。

看着冲天而起的海啸，核电站工作人员才惊恐地意识到自己犯了多大错，因为对海堤的盲信信任，核电站的应急柴油发电机竟然布置在地下室，也就是海平面以下。

福岛核电站最怕的就是断电。

该核电站采用的是沸水装置，反应堆必须持续使用水轮机注入冷水冷却，如果水轮机断电，哪怕几十秒，也可能导致堆芯熔毁，引发可怕的蒸汽爆炸。

滔天巨浪借着势能迅猛地冲了下来，两名地下检查的工作人员当场丧生，核电站所有电力被摧毁，设备被冲的七零八落，内部瞬间陷入一片漆黑。

一场超预期的天灾，配合上东电公司后续处理时的利欲熏心，灾难不可遏制地爆发。

日本福岛核电站的爆炸震惊全球，各国纷纷停下手中的活，在要不要继续发展核能问题上吵成一锅粥。

在欧洲，多地爆发“反核运动”。澳大利亚、丹麦、马来西亚、挪威、新西兰等国一度拒绝使用核能，德国、比利时和瑞士也决定逐渐放弃核电。

而我国核能项目同样陷入停滞，整个核电建设产业进入长达8年的‘零核准’状态。

但到了2019年，我国核电项目陆续“苏醒”。紧接着，开始加大马力跑起来了。

2021年初，政府工作报告中提出“在确保安全的前提下积极有序发展核电”，这是我国多年来首次采用“积极”的表述明确提及核电，“十四五”规划更是将“安全稳妥推动沿海核电建设”列为期间重要任务。

在这样一系列的激励政策下，如今，我国在建机组数量和装机容量均位居全球首位。

就在前几天，国内在运装机容量最大的核电站、也是世界第三大核电站——辽宁红沿河核电站，作为东北首个核能供暖项目，开始给近2万居民进行核能供暖。

这让人不禁产生疑惑，我国为什么要重启危险的核能，从数年停滞到跑步前进，这中间发生了什么？

01
失衡

2021年9月24日，吉林一家超市，正在逛商场的人们，突然眼前一黑，耳边传来惊呼和嘈杂的人声。

涌出超市，他们看到一个从未见过的城市。

无论走到哪都没多少亮光，甚至连马路上都没有红绿灯，司机们放慢速度，凭感觉开车。

这是一场让很多人措手不及的拉闸限电。接下来一段时间，就进入断断续续的停电状态。

更让人憋屈的是，吉林市新北水务有限公司竟然发布了一则公告：“按照国家电网要求，将执行东北电管局和吉林省能源局有关有序用电的精神，不定期、不定时、无计划、无通知停电限电，此种情况将持续到2022年3月份，停电、停水变为常态。”

一时间民怨沸腾。

尽管次日又声明前一则公告“措辞不当、内容不准确”，并将严肃处理相关责任人。

但电是真的没了。据9月23日由国家电网东北分部调度中心（简称“东北网调”）签发的“东北电网事故拉闸限电预通知单”显示，为保证电网安全运行，辽宁、吉林、黑龙江三省预计23日下午16时30分至21时30分需要拉闸限电，被限容量分别为44万千瓦、36万千瓦和20万千瓦，合计100万千瓦。

“不定期、不定时、无计划、无通知停电限电”成了人们当前生活的精准概述。

停电不仅对居民影响大，对连续运行的化工类、冶金类等重工业企业的损失更大，不要说连续停电，就是电闪断一下，就可能对工厂造成几十万元的损失。

在今年，四川成都、达州等城市也出现了严重的用电缺口，尤其是成都，大量灯光广告牌关闭，连路灯也只开了一半，维持着基本的照明。至于各种工厂，基本无暇顾及，只能停工或减产。

停电之后，上海腆着脸向缺电的四川要电，被四川网友怼的满地找牙。

这两次停电有一个有意思的共同点，缺电的恰是两个能源大省。

过去东北一直是“北电南送”的排头兵。2020年黑龙江省“北电南送”交易额达100.4亿千瓦时，“十三五”期间，累计向省外送电317.5亿千瓦时。

而四川同样是我国水力发电的扛把子。去年，四川水电发电量超过3000亿度，比第二名云南多了800多亿度，比第三名湖北多了2000亿度。

可这两个富到流油的能源大省，自己却遇上这样的尴尬事。这是为什么？

说到底是一个低碳行动和能源稳定博弈的问题。

东北限电时，当时网上有一种言论，认为东北搞“能耗双控”，开学前赶作业。

过去江浙一带确实发生过这样的事，也被严厉批评过。

2021年是双碳目标的开局之年，各地对于能耗双控目标的执行力度大幅提升。东北拉闸限电有没有赶作业的心思，我们不得而知。

但更核心的原因是：东北缺煤。

而这又和双碳目标不无关系。

2015年左右，中国开始进行煤炭去产能，一批落后的、安全不达标的小煤炭厂被陆续关停。

从2016年到2020年底，中国煤炭退出产能超过10亿吨。华北电力大学经济管理学院教授袁家海说，在去产能之前，中国的煤炭年产量大约是50亿吨左右；去产能后仅有大约37.5亿吨。

放眼整个东北地区，煤炭资源日趋紧张。据中国新闻周刊报道，2020年黑龙江、辽宁、吉林原煤产量合计0.93亿吨，较2016年的1.13亿吨下滑约17.7%。

但煤炭去产能之后，却尴尬的发现，替补跟不上，有事还得煤炭扛。

从2017年到2021年，中国煤炭消费量再次出现回涨，恢复到了年消费40亿吨左右。煤炭消费占一次能源消费总量的比重为56.0%

国内煤炭供求失衡，进口煤价格同样暴涨。在吉林超市人们感受断闸的这天，欧洲ARA港、南非理查德RB、澳大利亚纽卡斯尔NEWC动力煤的现货价格分别为每吨185.68、161.15、188.72美元，较一年前分别增长250%、173%、215%。

国家在减少控制煤炭的同时，也在大力发展新能源，我国的风、光电甚至干到全球第一，这个时候它们哪去了？

不得不都说，比起火电，它们过于不稳定性。比如光伏只能白天开动；风电受风力大小影响，功率波动很大；水电则受气候影响。

以东北为例，东北三省电力结构中，火电以7218万千瓦占据了发电量的63%；风电以2244万千瓦的发电量位居第二，占比为18%。

本该挺身而出的它关键时候掉链子，让缺电雪上加霜。

而四川水电已经算是相当稳妥的能源，一场大旱也歇了菜。

这就造成一个尴尬局面：火电要退位让贤，水电、风能、光伏等虽然各个优秀，但现在都还太年轻，不够“稳重”，只能靠未来储能发展补齐短板，这个时候怎么办？

核电，堪称火电的最佳接班人。

02
何德何能？

核能“何德何能”？

用一道直观的换算题来展现核能的“威力”：1千克铀235的全部核裂变将产生20000兆瓦小时的能量，与燃烧至少2000吨煤释放的能量一样多，相当于一个20兆瓦的发电站运转1000小时。

中国广核财务总监兼董秘尹恩刚曾列举过一组数据：

2020年‍公司管理的24台在运核电机组共实现上网电量1865亿千瓦时，和燃煤发电机组相比，减少标煤消耗5697万吨，减排二氧化碳1.56亿吨、二氧化硫3.5万吨、氮氧化物大约3.6万吨，相当于植树造林超过42万公顷。

稳定又环保，从能源的角度看，核能的确算得上是最合适的替代能源。

只是日本核事故的情景还历历在目，再联想之前的切尔诺贝利等，难道中国为了兼顾所谓的双碳目标和经济发展，却要冒着生命危险用核能？

并非如此。

日本福岛核电站有设计缺陷，更有人为导致的严重后果。

福岛核电站的爆炸最终被列为和切尔诺贝利一样的7级事故，和切尔诺贝利核电站一样，它使用的也是沸水装置。

该装置就是利用核裂变反应将水煮沸，利用蒸汽推动涡轮机发电。这样的装置造价便宜，但有个致命隐患，那就是反应堆必须持续用水轮机注入冷水冷却，如果水轮机断电，就有可能导致堆芯熔毁，引发蒸汽爆炸。

而日本将应急电源建在海平面以下已经令人窒息，后面拒绝海水冷却等操作更是一步步引发爆炸。

我们的第三代核电站采用的是压水堆，比日本的第二代核电站高了好几个安全等级。

第三代核电站有什么特点？

在切尔诺贝利事件之后，美国和欧洲分别出台了“先进轻水堆用户要求”文件，即URD文件，和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”，即EUR文件。进一步明确了预防与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。

国际上通常把满足URD文件或EUR文件的核电机组称为第三代核电机组。

第三代核电站在设计之初采用简单性、实体隔离、多样性和冗余原则，考虑了最坏的情况，可把厂外放射性物质释放的可能性降低几个量级。

以第三地压水堆核电站的两种类型：改进型核电厂和非能动型核电厂为例。

改进型核电厂需要专门设计的安全系统，至少有两条相互独立的交流电源和电网相连。面对各种事故，30分钟内不需要操纵员干预。在丧失全部水源后，至少2小时内不应有燃料损坏。在丧失全部电源的8小时内燃料没有损坏等。

非能动型的核电厂则是采用重力等作为动力来启用安全系统。72小时内不需要操纵员干预。严重事故条件下，安全壳有足够的设计裕量不需要场外应急计划。

2020年11月27日，华龙一号的全球首堆中核集团福清核电5号机组首次并网成功。这标志着中国打破国家核电技术垄断，正式进入核电技术先进国家行列。

而我国华龙采用的就是“动能+非动能”安全设计系统。

动能需要额外提供动力源（电力、蒸汽等）实现系统和设备运行，非动能不需要额外提供动力源，靠重力、密度差、压力差等即可实现系统和设备运行。

既有动力系统的高效、成熟又有非动力系统无需电源的优势。

确保了内部的安全性。

同时，华龙一号采用双层安全壳设计，内层应对反应堆、回路问题，外层安全壳厚达1.8米，用来抵御海啸、龙卷风等各种意外情况，甚至可以扛住大飞机的撞击。

华龙一号的综合系统总设计魏峰表示：“福岛核电厂的安全等级是1×10-5，事故的概率是十万分之一。而“华龙一号”堆芯的毁损概率为1×10-6，即百万分之一；放射性物质外泄概率为1×10-7，即千万分之一，要比福岛核电厂低出2至3个数量级。”

核电站的安全性解决了，但要取代火电，成本这笔账也必须能算得过来。

决定核电成本的主要是两个方面：建筑成本和发电成本。

建筑成本包括土建费、设备采购费和安装费等；发电成本则包括燃料成本、运行和维护成本等。

核电的成本高，主要体现在建造成本上。

由于核级设备对设计、材料、制造工艺等要求比常规设备更高，同时出于安全性的考虑，核电站设置了大量冗余设备。

这不仅抬高了设备制造和机组建造的成本。同时拉了核电站的建设周期，从前期规划到投入运营通常需要5-7年。

根据中国核网的测算，核电前期的建造成本大约占到全部成本的50%~70%，相比之下，火电只有20%~30%。

对比一下就能看出差异，华龙一号的预计建造成本在16000~20000元/千瓦之间，而一座火电厂的建设成本大约为5000-8000千瓦。

但相对的，核电的发电成本低很多。

核原料的优势在于体积小、能量大，一座1000万千瓦的核能电厂一年只需30吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。

因此，核电的燃料及燃料运输成本相较于煤电、气电要低很多，且由于不受自然条件限制，核电的年有效运行小时数又远高于风电、光伏等。

可以说，打遍天下无敌手。

如果从长远的角度来看，核电机组的投资回收期大约为10年，而设计寿命一般为40-60年，核电的经济性就很可观。

但还有一个问题，核燃料会不会被卡脖子？

核能看起来是适合取代煤电的不二人选，但发展核能需要铀作为燃料。

国内大部分铀矿属于非常规铀，已探明的铀矿存在“小、贫、散”的特点，品位低且埋藏深，开采成本非常高。

世界铀资源主要分布在哈萨克斯坦、澳大利亚、加拿大、俄罗斯这些国家。

因此，现在中国的铀矿资源大部分来自进口，2018年中国铀矿对外依存度高达87%。

国内核电装机数量和容量不断增加，而最关键的燃料却极度缺乏。这种情况下，大力发展核能岂不还是受制于人？

这方面中国早已做了准备。

从当前看，中国在海外已经早有布局，不仅进口储备铀，也买了不少铀矿。

根据中国能源网的统计，我国从2000年起，就从哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦、加拿大等国进口铀。到2015年时，我国的铀库存已经达到了8.5万吨，相当于全球每年铀需求总量的140%，该库存相当于世界铀资源市场四分之一的库存，大概能满足我国当时核电规模十年内的铀需求。

而广核矿业也在全球各地为国买矿。在去年，广核矿业又与哈萨克斯坦原子能工业公司签署股权订购协议，以4.35亿美元收购奥尔塔雷克有限合伙企业49%的股权。

从更长远的未来看，我们甚至能够摆脱铀资源。

我国正在大力发展第四代核电技术。如作为第四代核电6种候选堆型之一的钍基熔盐堆。

熔盐堆使用钍铀核燃料循环。钍的储藏量是铀资源的5～8倍。我国又是钍资源大国，若能够将钍用于生产核能，可保我国能源供应千年无忧。

同时由于钍基盐堆内部循环的是熔融盐，而不是水，可以广泛用于内陆，甚至建在沙漠上，适用范围广。

2021年，甘肃武威钍基熔盐堆已经进行了试运行。一旦钍基熔盐堆核能系统技术成熟投入使用，对于我国核电产业的进步和能源安全的贡献相当可观。

除此之外，我国自主研发的第四代核电技术——高温气冷堆，设备国产化率也已高达93.4%，首个示范工程已经完成并网发电。

而它最大优点是什么呢？安全。

中国华能集团有限公司副总经理王文宗介绍：在任何事故情况下均不会出现堆芯熔化事故，完全可以满足核安全的更高要求。

“应该说成功地攻克了一系列世界性的、行业性的‘卡脖子’关键技术，同时也完成了这些关键技术工程转化的验证，像高温气冷堆这种固有安全的特点，将来核电也会不仅在沿海，有望走向内陆。”

高温气冷堆所产生的热量，能够满足乙醇提纯、石油化工、制氢等领域绝大部分热源需求。

尾声

日本福岛核事故后，很多人看到西欧国家纷纷弃核，借此指责中国不顾人民安危，德国核能发展那么好，照样弃核，难道这些发达国家不懂核能危不危险？

事实上，弃核保安全只是表象，真正决定它们取舍的是值不值。

德国光伏、风电已经愈发成熟，再背靠法国这个核电大国，可以有效购买低碳电力，如果一切顺利的话，互相补充之下，未来能源倒也不缺。

但俄乌冲突的黑天鹅事件直接打的德国措手不及，人民的抗议声此起彼伏。无奈之下，当地时间9月27日，德国经济部长罗伯特·哈贝克就表示，德国“可能”延长两座核电站的运营时间至明年4月。

所以说，弃核与否是一件非常务实的事，务实的不只是德国。

俄乌冲突后，吃了憋的欧洲各国好像对弃核突然失了忆。

前几天，在中国举办的第23届太平洋地区核能大会上，欧美各国纷纷表态想要大力发展核电。

美国核学会主席Steven Arndt在大会中说：“我们正在努力推翻此前关闭核电站的决定。”

法国也表示至少想建6个大堆，英国也要加速发展自己的核电项目，荷兰宣布他们要建自己的首台机组。

以至于经济合作与发展组织核能署总干事William D. Magwood在核能大会上感慨：“我这一辈子都在从事核能领域的工作，在我的职业生涯中，从没有看到全球对于核技术有像现在这样浓厚的兴趣。”

他紧接着引述国际能源署(IEA)评估，到2050年全球核装机容量要达到现在的3倍。

如今，在中国的努力下，国内核电站不仅实现了国产化，还走出去，成为高铁之外另一种中国精密制造的名片。

这岂不又是一个大好机会？

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