2016年全球15國之核電現狀及展望
福島事件 4 年后的 2015 年,核電再次迎來充滿爭議的春天。在對核安全的質疑聲中,也有人說《巴黎協定》所設定的目標預示著未來幾年間核電將成為部分國家電力發展的主要選擇。2016 年全球核電發展將走向何方?
材料是人類賴以生存和發展的物質基礎,是人類社會進步的標志和里程碑,是社會不斷進步的先導,是國家實現可持續發展的支柱。目前我國還不是材料強國,存在諸多問題需要改進:在制造環境、運行環境和自然環境的作用下,材料出現過早腐蝕、老化、磨損、斷裂(疲勞),材料及其制品在使用可靠性、安全性、經濟性和耐久性方面還有大量的工作要做。
在大力倡導低碳經濟的今天,隨著科學技術不斷革新,核電站(廠)的作用越發明顯,有效利用和發展核能勢不可擋。但核電設備材料在苛刻的環境下運行,腐蝕難以避免。核電站(廠)屬高投入、高產出設施,對腐蝕防護技術的需求越發嚴格,主要包括水冷式堆型核電站的腐蝕與防護和特殊類型核反應堆的腐蝕與防護。核電材料的腐蝕主要包括金屬的腐蝕和非金屬的腐蝕;核電材料老化主要包括載荷、介質、溫度、輻照及其耦合作用引發的材料脆化、腐蝕、質量減少及由此造成的材料脆斷、開裂、腐蝕、放射性物質遷移等。我們必須了解,材料的腐蝕、老化及其導致的失效將影響部件、設備和系統的功能,從而影響核電站(廠)的安全運行,造成安全事故和嚴重經濟損失及不可估量的社會影響。在發達國家,核電事故頻發,導致了較大經濟損失。比如,2011年3月11日發生的日本福島七級核事故造成堆芯融化、堆頂爆炸、放射物大量外泄,造成死亡及下落不明的人員近2萬人,大面積地造成了日本的核污染,給日本國民經濟及社會造成難以估量的危害,對周圍海域及大氣造成了嚴重的影響。
與發達國家相比,我國核電建設起步較晚。20世紀80年代以來,國內相關科研院所及核電企業借助于后發優勢,充分借鑒了國外核電發展的經驗和教訓,有效地避免了國外曾經出現過的諸如蒸汽發生器傳熱管應力腐蝕破裂等一些典型事故。開展了一系列核電關鍵材料的腐蝕與防護研究,腐蝕防護技術及核級涂料研制生產都取得了重大進展,為保障我國核電安全高效發展做出了重要貢獻。
根據我國能源政策及發展規劃,到2020年我國的核能發電總量將從現在的900萬千瓦增加到4000萬千瓦。未來十幾年里,等于一年增加一個大亞灣核電站。核電廠設備隨著反應堆年齡的增長,面臨老化和退化,腐蝕與防護專業將會起到越來越突出的作用,提前為核電筑起安全屏障是明智之選。從設計階段就先期介入的系統性腐蝕控制,將是核電可持續發展的重要課題!
福島事件 4 年后的 2015 年,核電再次迎來充滿爭議的春天。在對核安全的質疑聲中,也有人說《巴黎協定》所設定的目標預示著未來幾年間核電將成為部分國家電力發展的主要選擇。2016 年全球核電發展將走向何方?
在全球核能產業發展歷史上,人類遭遇過多次核安全事故的打擊;2011 年發生的日本福島核安全事故影響余波猶存。雖然時間已經過去五年,但總結和反思仍有較大的鏡鑒價值。
2016 年是中國核電新的路口。未來 5 年,中國仍然將是全球最大的核電市場。兩會之后,十三五規劃綱要如期發布,十三五規劃的第三十章是“建設現代能源體系”,關于核電的內容也在此章的專欄中集中表述。我們對涉“核”內容做一些解讀,試圖解碼出未來五年核電的脈絡。
為了全面科普核電腐蝕與防護知識,為行業人士提供建議,讓其預防并把問題解決在萌芽狀態確保核電安全運行,記者特邀請到上海材料研究所教授級高級工程師、上海市工程材料應用評價重點實驗室腐蝕實驗室主任李光福教授做相關方面的精彩解讀。李光福,上海材料研究所教授級高級工程師,上海市工程材料應用評價重點實驗室腐蝕實驗室主任。主要從事金屬材料腐蝕與破裂方面的研究和工業服務。
為了更全面地了解,我國的核電工業是如何在技術層面上做好腐蝕防護,預防和杜絕安全隱患的,記者特邀請到訪蘇州熱工研究院有限公司腐蝕防護研究所費克勛所長做相關方面的精彩解讀。費克勛,高級工程師,現任蘇州熱工研究院有限公司腐蝕防護研究所所長。主要的研究方向為核電廠關鍵材料的腐蝕行為研究、核電廠腐蝕防護與監檢測技術研究、核電廠全壽期腐蝕管理體系與標準研究。
為了全面了解大亞灣核電運營管理有限責任公司的發展歷程、企業精神,尤其是核電設備防腐方面的專業技術,記者特邀請到大亞灣核電運營管理有限責任公司技術部防腐科科長崔智勇高級工程師做相關方面的精彩解讀。崔智勇,大亞灣核電運營管理有限責任公司技術部防腐科科長、高級工程師,從事核電腐蝕與防護工作15年。
隨著科技的發展,在生產制造過程中,材料的腐蝕問題的重要性越來越突出,可以說現階段很多技術無法做出突破的重要原因就是材料腐蝕問題無法解決。因此,清楚地認識和了解材料的腐蝕問題具有重要研究意義。進一步了解有關核電工業對腐蝕防護技術的需求,是核電工業安全保障的前提。
微生物腐蝕(MIC)是指在微生物活動參與下金屬所發生的腐蝕。微生物可以造成銅合金、碳鋼、不銹鋼等大量常見核電材料發生腐蝕,危害核電站管道和部件的結構完整性。微生物在金屬表面的代謝活動和腐蝕過程相互作用引起的局部腐蝕,是核電站冷卻水系統管道和換熱器管表面劣化的重要原因。
為有效預防和緩解核電廠中材料的腐蝕問題,須開展合理可行的腐蝕防護設計,并實施覆蓋核電廠全生命周期的腐蝕老化管理.
奧氏體不銹鋼和鎳基合金因具有較好的塑韌性、耐腐蝕性能和加工性能,在壓水堆核電站 (PWR) 核島主設備中得到大量的使用。但對應力腐蝕開裂(SCC) 的敏感性,使得奧氏體不銹鋼和鎳基合金的 SCC 問題成為國際和國內PWR 設備材料最顯著的降質機理,裂紋在內部迅速擴展導致部件的失效、冷卻劑的泄漏和機組的停機,并帶來檢查、維修和更換成本的增加。
核電廠生產運行工程經驗表明,保障核電廠安全、可靠和經濟運行的三大技術支撐是人員操作規范性、設備可靠性和材料完整性。其中,材料完整性也是設備可靠性的支撐,更是核安全的關鍵支撐。
盡快改變以煤為主的能源結構,建設綠色低碳、安全高效的現代能源體系,是中國面臨的一項緊迫而艱巨的任務。為此,必須大幅度提高可再生能源、核能和天然氣等低碳能源的占比。由于核能發電具有年運行時間長(7500h以上)、能量密度高、運行成本低、可大幅減少溫室氣體和污染物排放等特點,是能源綠色低碳發展的重要選擇。根據國家能源發展規劃,2020年全國核電裝機5800萬千瓦、在建3000萬千瓦以上。2030年全國核電裝機將超過1.2億千瓦,核能發電量約占全社會用電量的10%。屆時,核能發電可替代煤炭近3億噸,少排放二氧化碳8億噸,成為低碳綠色能源的重要組成部分。因此,未來幾十年,中國核電仍有很大的發展空間。
當前,我國核電已經進入規模化批量化發展的新階段,成為世界上發展最快、新建機組最多的國家。設計自主化、材料國產化、新建的三代核電技術對機組更高參數和更長設計壽命(60年)的要求,對核電材料在服役環境下的腐蝕防護研究提出了新的挑戰。與此同時,隨著我國在役核電機組服役時間的推移,機組老化及設備可靠性問題將進一步凸顯,老機組擴容延壽問題也將提上議事日程。
安全是核電發展的生命線。核電的安全、高效發展離不開核電設備的高度可靠性。在我國核電發展進入規模化批量化的新形勢下,加強對核電材料的腐蝕與防護研究,具有特別重大的意義。目前的當務之急是加強對核電設備材料腐蝕與防護問題的研究,保障我國核電運行安全、進一步提高核電的可利用率和經濟性、以及推進中國核電“走出去”,這些都是打造核能強國的重要因素和前提。