第1章　绪　言

1.1　清洁能源、低碳经济与核能

1.1.1　核能发电的意义[1，2]

核电站（厂）反应堆是利用中子轰击铀等可裂变材料，利用原子核裂变释放的能量转化发电等，所以又称为裂变堆，又称热堆。而利用能量较高的中子即快中子轰击可裂变材料释放的能量转化发电等，称为快中子反应堆，又称快堆。世界上绝大多数核电站属热中子反应堆。

国际原子能机构（IAEA）针对联合国系统内进行的有关可持续发展与能源问题对话，专题论证了“可持续发展与核动力”，其中明确指出：“核动力核动力已为世界能源需求做出了重大贡献，它目前提供了6%以上的一次能源和17%的全球电力。”世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。较小的环境影响和巨大的燃料资源潜力，将使得核电能为应对21世纪的可持续能源挑战做出重大贡献。资料表明，海水中氘的含量为0.034g/L，地球上的锂储量2000多亿吨。按地球上目前的能源消耗水平，地球上可供原子核聚变的氘和锂可供人类使用上千亿年。

核电站在运行过程中不会排放出CO2、SO2、NO2等有害气体及烟尘之类的污染物质。相反地，常规烧煤电厂则会排放出大量的上述物质，因此核电是清洁的能源，而且还是新能源，其发展前途无量。从长远的前景来看，火电厂使用的煤、天然气、石油等常规能源可能在一两百年内用尽，因此人类必须从现在开始，研究和发展核能、太阳能、风能等新型能源。

从经济性来看，如果火电厂每年需要烧煤300多万吨（按每座1000MW火电厂计算），就要有约六万节火车车厢运送燃煤，同时每年还会产生45万吨左右的煤渣；如果使用核电站代替火电厂，每年只要使用约25吨核燃料，用一节火车车厢即可完成运输任务，而且还不会产生大量的煤渣和煤灰，如图1-1所示。由此而知，即使核电站的基建费用较火电厂为高，核电成本也比火电大幅降低。

低碳经济是新能源的突出优点所在，核能的发展日新月异，科学技术不断革新，核电站的作用越来越明显。

因此从发展经济、节约资源、减少对环境的污染及其他清洁能源的局限性来看，有效利用和发展核能势不可挡，2010年世界运行中的核电机组数量参见图1-2，发展核电的必要性参见图1-3。

本书以压水反应堆（PWR）核电站内使用的材料腐蚀、老化与延寿为主要内容，同时也将简述新型核技术的进展与创新。可以预见，一个清洁能源、低碳经济的新时代即将来临。

1.1.2　核能发电的现状

在20世纪40年代初，可控制核裂变链式反应在美国芝加哥大学成功地实现了。这是世界上第一个反应堆。当时的首席科学家费米教授费米教授就说，今后要建造核能发电的装置——核电站，首先要解决材料等问题。经过60多年的研究、设计、制造、运行诸方面的努力，终于建成了安全、可靠、经济、清洁的核电站，其中压水堆核电站和沸水堆核电站均可长期安全运行，压水堆核电站更为成熟，达到了可以公开招标、投资建设、定单交易的地步。

（1）世界核电

全世界的核电站机组运行数量有436台，装机总容量约为4亿千瓦，其中百分之六十以上为压水堆核电站，世界上在建的核电站也是以压水堆为主。

表1-1示出国际原子能机构统计的2011年世界在建反应堆情况。美国、法国、俄罗斯等国家均重点发展压水堆核电站。美国计划要在2020年前新增核电容量3000万千瓦、到2030年新增1亿千瓦，使核电装机容量翻番。核电站反应堆的安全运行是压倒一切的目标，这已成为全世界的共识。

（2）中国核电

与西方发达国家相比，我国核电起步较晚，但发展较快。1991年我国自己设计建造的第一座核电站（厂）——秦山300MW核电站（厂）正式投入运行，并网发电（图1-4）。之后，我国引进法国技术建造的广东大亚湾核电站（厂）2×900MW核电机组（图1-5）、秦山二期核电站（厂）（2×600MW）、岭澳核电站（厂）（2×900MW）、秦山三期核电站（厂）（2×700MW）、江苏田湾核电站（厂）（2×1000MW）（图1-6）陆续建成发电，这几座已运行和在建核电站（厂）机组总装机容量已达到8500MW。上述电站除秦山三期为重水堆外，其余均为压水堆核电站（厂）。尽管有日本福岛核事故的负面影响，但考虑资源储量、环境效应、煤矿安全、运输能力等因素对核电的总需求没有改变。我国将在更严格的核安全监管下，继续积极发展核电。