核能与人类未来发展

核能与人类未来发展（精选2篇）

1.核能与人类未来发展 篇一

在能源问题日益凸显的今天，核能凭借其规模化、持久性、经济性和清洁性的特点，成为世界各国寄予厚望的优势能源。彭先觉与时俱进，基于他在惯性约束聚变、核物理等领域研究的深厚功底和在院内长期领导Z—箍缩研究所积累的知识，在经过数年的研究、设计、判断和各方面所取得进展的情况下，于秋在院科技年会上郑重提出“Z—箍缩驱动聚变—裂变混合堆”(Z—FFR)概念。这是一种以Z—箍缩驱动实现GJ级放能的惯性约束聚变中子源+次临界能源堆组成的新型混合堆。所谓Z—箍缩就是利用数十MA电流通过金属套筒时产生的强大洛伦兹力驱动套筒高速內爆，然后利用套筒获得的动能来实现靶丸的惯性约束聚变。在这里，他提出了一种性能优良的聚变靶丸和能量转换机构设计，并与课题组一道提出并完善了新型次临界能源堆概念设计。

这些设计，完全突破了传统的设计理念，是一种领先世界的创新。这种新型混合堆利用次临界能源堆对能量的放大作用，可大幅度降低对聚变中子源强度的要求，为聚变技术应用于能源创造了条件;而大量聚变中子的加入，又为改进或去除裂变堆的缺点提供了可能。因此，聚变和裂变的巧妙结合，应是未来核能源发展的康庄大道。目前“Z—FFR”概念研究在院及多个研究所、国防科工局、中国ITER中心、国家自然科学基金委的支持下应该说达到了相当深入的程度。Z—FFR中的次临界能源堆以天然铀、反应堆乏燃料为核燃料，以轻水作慢化、传热介质，可以在聚变中子源的驱动下获得20倍左右的能量增益，并可保证氚的有效循环，且能够在核燃料循环中不断添加贫化铀及钍，达到不断烧铀—238和钍的目的。通过设计可将换料时间延长至5年或更长;其核燃料循环数百年内只需用“简便干法”进行(清除易挥发裂变产物)，不必进行铀—钚分离及铀同位素分离，也基本不向外界排放放射性物质(每年的放射性核废料仅200kg左右);可同时实现放能和嬗变自身产生的锕系元素的双重目标;而且，该系统始终处于次临界状态，不会出现超临界事故，容易设置非能动余热排出系统，可完全避免堆中核燃料熔化事故，安全可靠。

如果这项技术能够实现，那将是能源技术的一个重要突破，并将打破我国大规模发展核能所面临的资源、技术瓶颈。这种混合堆实现起来相对容易，运行也变得较为简单，最重要的是，这个系统可以经济地(估计每个Z—FFR造价约30亿美元)把裂变燃料的资源利用率提高到90%以上，能够为人类提供千年以上的能源。

2.核能与人类未来发展 篇二

1 能源经济的现状与存在问题

1.1 能源短缺

进入本世纪后, 随着中国经济的迅猛发展, 对能源尤其是石油的需求也激增。尽管中国是世界第五大原油生产国, 但对进口石油的依赖性越来越大。据国际能源机构估计, 中国在2003年因其国内生产总值增长了9%, 进而成为世界第三大石油消费国, 每天消费石油近546万桶。在20世纪90年代初, 中国还是一个单纯的石油出口国, 然而在1993年, 形势发生了逆转, 从此便不断增加对原油供货的依赖, 以使自己的经济正常运行。如果假设对石油的需求的年增长率为12.8%, 那么到2020年, 中国经济就可能需要消费石油4亿吨。仅这些数字就足以描述出经济学家们所说的中国能源短缺问题。

1.2 能源效率低、资源耗费大

中国在“十一五”国民经济与社会发展规划中提出了单位GDP能源消费降低20%的目标。然而, 2006年上半年的实际情况是:GDP增长10.9%的同时, 煤、电同比分别增长了12.8%和12%, 能源消耗增长仍然快于经济增长, 全国单位GDP能耗同比上升0.8%, 若2006年全年单位GDP能源消耗高于2005年, 意味着“十一五”期间单位GDP降低20%的目标必须在4年内完成, 每年要降低5.4%。“十一五”期间中国各主要行业节能降耗形势不容乐观, 完成节能降耗20%的目标任务十分艰巨。

1.3 能源结构问题

世界各国经济发展和能源结构的历史和现实表明, 能源结构优质化和经济发展水平密切相关。在发达国家的能源生产与消费结构中, 清洁能源所占比例之高引人注目。与世界发达国家之能源格局形成鲜明对照的是, 中国的能源结构和消费结构不甚合理, 未能充分实现结构优化。由于技术落后等原因, 中国水力资源的开发尚处于起步阶段, 但短期内成效不会太大。而中国的核能等新能源的开发也落后于世界水平。

1.4 能源生产与消费的环境影响问题

中国不合理的能源结构带来了严重的环境污染问题。中国以煤炭为主的能源结构带来了环境污染严重、效率低下、终端服务落后以及能源技术水平差等问题。由煤炭使用造成的当地、区域、全球环境问题严重阻挠了未来的发展。

2 能源经济发展的出路对策

转变经济增长方式;构建新的产业体系与发展模式;调整和优化能源结构;推广节能技术和加强节能管理。

以上我们探讨了能源经济的相关问题, 在现今世界能源经济发展的浪潮中, 核能工业作为一种环保型的新能源在能源经济中占有很重要的位置, 核能发电已经给世界带来了新的能源希望, 它对于缓解能源压力方面取得了良好的效果。

3 核能发电

核电主要是利用原子核裂变产生电力, 它的生产过程与火电基本相同, 只是以核反应堆代替燃煤锅炉, 以少量的核燃料代替大量煤炭而已。20世纪50年代以来, 核电发展走过了风风雨雨半个世纪的历程, 2001年底, 全球正在运行的核反应堆已有438座, 净装机总容量达到33万MW, 核电装机容量占全部发电装机容量的18%, 并已积累了6000堆年以上的运行经验。另有32座在建、33座计划建造的核电站, 一旦建成, 核电所占的比重将分别提高7.5、9.8个百分点。

我国经济正处于增长期, 但人口众多, 资源开发利用强度大, 环境质量恶化, 尤其是矿产资源匮乏, 能源富裕程度人均只有世界平均水平的30%-40%。显然面临着突出的资源、环境与经济协调发展问题。要实现21世纪社会经济发展战略目标, 克服能源障碍是一项重要的战略措施, 而寻找新的替代能源、促进能源结构多元化是从根本缓解经济高速发展对能源需求的关键, 其中核电的开发利用是最切合实际又顺应经济发展趋势和技术进步规律的现实选择。

3.1 核电特性及其技术经济分析

核电对调整和优化能源结构的作用是由核电的技术经济特性所决定的。相对于其它能源, 核电是经济的能源。虽然核电建造成本特别是初始投资高于煤炭、石油、水电等, 但其运行成本较低, 投资回收以后, 在核电站全部寿命期的后阶段, 核电成本还会有较大幅度的降低。如果从长远的观点, 并把环境控制成本和环境保护费用考虑进去, 核电的总成本比煤矿、石油、水电、太阳能都低。随着核电机组单机容量的增大和设计、建造国产化标准化率的提高, 核电的造价还会有较多的降低, 同煤电等比造价更低。核电还是安全、清洁的能源。核电的安全有技术和管理上的保证, 从结构和特征上讲, 核电反应堆采低浓易裂变物质作燃料, 这些燃料都分布在反应堆内, 任何情况下都不会像原子弹内那样紧聚在一起发生爆炸;从设计上看, 核电站采取了所能想到的最严密的纵深防御措施, 有三重屏障、多重保护并专设安全设施, 故而具有固有的安全性, 当核能释放太快时, 裂变反应会自然停止。即使发生最严重的地震、海啸、热带风暴、洪水等自然灾害反应堆也能安全停闭。这些已经理论分析和实验证明。

3.2 核能发展展望

我国核能发电起步较晚, 1991年自行设计并建造了300MW秦山核电站;1994年, 引进国外技术设备, 建成了大亚湾核电站。我国所有核电站的运行业绩良好, 部分运行指标已达到国际先进水平。表2和3说明了我国正在运行的和即将开工的核电机组。我国在世界核能消费量前巧位国家 (和地区) 中, 仅位居第13位。2005年核电总装机容量约870万kw, 发电量约占全国总发电量的近2%, 可见在整个能源系统中的比重仍然很小。为了保证能源可持续发展, 我国必需加快核能发展, 逐步提高核能在能源供应t中的比例。根据国家主管部委及有关单位对2050年能源发展的预测, 2010年核电总装机容t达到2000万一2300万kw, 2020年达到3600万一4000万丙, 2050年达到2.4亿kw。考虑到核电站至少需要5年左右的建设期, 这样在2020年以前, 每年要开工建设2一3台百万千瓦级核电机组。

结语