2016年全球15國之核電現(xiàn)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(zhì)疑聲中,也有人說《巴黎協(xié)定》所設(shè)定的目標(biāo)預(yù)示著未來幾年間核電將成為部分國家電力發(fā)展的主要選擇。2016 年全球核電發(fā)展將走向何方?
材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),是人類社會進(jìn)步的標(biāo)志和里程碑,是社會不斷進(jìn)步的先導(dǎo),是國家實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的支柱。目前我國還不是材料強(qiáng)國,存在諸多問題需要改進(jìn):在制造環(huán)境、運(yùn)行環(huán)境和自然環(huán)境的作用下,材料出現(xiàn)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(jīng)濟(jì)性和耐久性方面還有大量的工作要做。
在大力倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)的今天,隨著科學(xué)技術(shù)不斷革新,核電站(廠)的作用越發(fā)明顯,有效利用和發(fā)展核能勢不可擋。但核電設(shè)備材料在苛刻的環(huán)境下運(yùn)行,腐蝕難以避免。核電站(廠)屬高投入、高產(chǎn)出設(shè)施,對腐蝕防護(hù)技術(shù)的需求越發(fā)嚴(yán)格,主要包括水冷式堆型核電站的腐蝕與防護(hù)和特殊類型核反應(yīng)堆的腐蝕與防護(hù)。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(zhì)、溫度、輻照及其耦合作用引發(fā)的材料脆化、腐蝕、質(zhì)量減少及由此造成的材料脆斷、開裂、腐蝕、放射性物質(zhì)遷移等。我們必須了解,材料的腐蝕、老化及其導(dǎo)致的失效將影響部件、設(shè)備和系統(tǒng)的功能,從而影響核電站(廠)的安全運(yùn)行,造成安全事故和嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失及不可估量的社會影響。在發(fā)達(dá)國家,核電事故頻發(fā),導(dǎo)致了較大經(jīng)濟(jì)損失。比如,2011年3月11日發(fā)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(jīng)濟(jì)及社會造成難以估量的危害,對周圍海域及大氣造成了嚴(yán)重的影響。
與發(fā)達(dá)國家相比,我國核電建設(shè)起步較晚。20世紀(jì)80年代以來,國內(nèi)相關(guān)科研院所及核電企業(yè)借助于后發(fā)優(yōu)勢,充分借鑒了國外核電發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),有效地避免了國外曾經(jīng)出現(xiàn)過的諸如蒸汽發(fā)生器傳熱管應(yīng)力腐蝕破裂等一些典型事故。開展了一系列核電關(guān)鍵材料的腐蝕與防護(hù)研究,腐蝕防護(hù)技術(shù)及核級涂料研制生產(chǎn)都取得了重大進(jìn)展,為保障我國核電安全高效發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
根據(jù)我國能源政策及發(fā)展規(guī)劃,到2020年我國的核能發(fā)電總量將從現(xiàn)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(shè)備隨著反應(yīng)堆年齡的增長,面臨老化和退化,腐蝕與防護(hù)專業(yè)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(shè)計(jì)階段就先期介入的系統(tǒng)性腐蝕控制,將是核電可持續(xù)發(fā)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(zhì)疑聲中,也有人說《巴黎協(xié)定》所設(shè)定的目標(biāo)預(yù)示著未來幾年間核電將成為部分國家電力發(fā)展的主要選擇。2016 年全球核電發(fā)展將走向何方?
在全球核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史上,人類遭遇過多次核安全事故的打擊;2011 年發(fā)生的日本福島核安全事故影響余波猶存。雖然時間已經(jīng)過去五年,但總結(jié)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(guī)劃綱要如期發(fā)布,十三五規(guī)劃的第三十章是“建設(shè)現(xiàn)代能源體系”,關(guān)于核電的內(nèi)容也在此章的專欄中集中表述。我們對涉“核”內(nèi)容做一些解讀,試圖解碼出未來五年核電的脈絡(luò)。
為了全面科普核電腐蝕與防護(hù)知識,為行業(yè)人士提供建議,讓其預(yù)防并把問題解決在萌芽狀態(tài)確保核電安全運(yùn)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(yīng)用評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室腐蝕實(shí)驗(yàn)室主任李光福教授做相關(guān)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(yīng)用評價重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室腐蝕實(shí)驗(yàn)室主任。主要從事金屬材料腐蝕與破裂方面的研究和工業(yè)服務(wù)。
為了更全面地了解,我國的核電工業(yè)是如何在技術(shù)層面上做好腐蝕防護(hù),預(yù)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(hù)研究所費(fèi)克勛所長做相關(guān)方面的精彩解讀。費(fèi)克勛,高級工程師,現(xiàn)任蘇州熱工研究院有限公司腐蝕防護(hù)研究所所長。主要的研究方向?yàn)楹穗姀S關(guān)鍵材料的腐蝕行為研究、核電廠腐蝕防護(hù)與監(jiān)檢測技術(shù)研究、核電廠全壽期腐蝕管理體系與標(biāo)準(zhǔn)研究。
為了全面了解大亞灣核電運(yùn)營管理有限責(zé)任公司的發(fā)展歷程、企業(yè)精神,尤其是核電設(shè)備防腐方面的專業(yè)技術(shù),記者特邀請到大亞灣核電運(yùn)營管理有限責(zé)任公司技術(shù)部防腐科科長崔智勇高級工程師做相關(guān)方面的精彩解讀。崔智勇,大亞灣核電運(yùn)營管理有限責(zé)任公司技術(shù)部防腐科科長、高級工程師,從事核電腐蝕與防護(hù)工作15年。
隨著科技的發(fā)展,在生產(chǎn)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(xiàn)階段很多技術(shù)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(rèn)識和了解材料的腐蝕問題具有重要研究意義。進(jìn)一步了解有關(guān)核電工業(yè)對腐蝕防護(hù)技術(shù)的需求,是核電工業(yè)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(fā)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(fā)生腐蝕,危害核電站管道和部件的結(jié)構(gòu)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(tǒng)管道和換熱器管表面劣化的重要原因。
為有效預(yù)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(hù)設(shè)計(jì),并實(shí)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(shè)備中得到大量的使用。但對應(yīng)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(nèi)PWR 設(shè)備材料最顯著的降質(zhì)機(jī)理,裂紋在內(nèi)部迅速擴(kuò)展導(dǎo)致部件的失效、冷卻劑的泄漏和機(jī)組的停機(jī),并帶來檢查、維修和更換成本的增加。
核電廠生產(chǎn)運(yùn)行工程經(jīng)驗(yàn)表明,保障核電廠安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的三大技術(shù)支撐是人員操作規(guī)范性、設(shè)備可靠性和材料完整性。其中,材料完整性也是設(shè)備可靠性的支撐,更是核安全的關(guān)鍵支撐。
盡快改變以煤為主的能源結(jié)構(gòu),建設(shè)綠色低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系,是中國面臨的一項(xiàng)緊迫而艱巨的任務(wù)。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(fā)電具有年運(yùn)行時間長(7500h以上)、能量密度高、運(yùn)行成本低、可大幅減少溫室氣體和污染物排放等特點(diǎn),是能源綠色低碳發(fā)展的重要選擇。根據(jù)國家能源發(fā)展規(guī)劃,2020年全國核電裝機(jī)5800萬千瓦、在建3000萬千瓦以上。2030年全國核電裝機(jī)將超過1.2億千瓦,核能發(fā)電量約占全社會用電量的10%。屆時,核能發(fā)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(fā)展空間。
當(dāng)前,我國核電已經(jīng)進(jìn)入規(guī)模化批量化發(fā)展的新階段,成為世界上發(fā)展最快、新建機(jī)組最多的國家。設(shè)計(jì)自主化、材料國產(chǎn)化、新建的三代核電技術(shù)對機(jī)組更高參數(shù)和更長設(shè)計(jì)壽命(60年)的要求,對核電材料在服役環(huán)境下的腐蝕防護(hù)研究提出了新的挑戰(zhàn)。與此同時,隨著我國在役核電機(jī)組服役時間的推移,機(jī)組老化及設(shè)備可靠性問題將進(jìn)一步凸顯,老機(jī)組擴(kuò)容延壽問題也將提上議事日程。
安全是核電發(fā)展的生命線。核電的安全、高效發(fā)展離不開核電設(shè)備的高度可靠性。在我國核電發(fā)展進(jìn)入規(guī)模化批量化的新形勢下,加強(qiáng)對核電材料的腐蝕與防護(hù)研究,具有特別重大的意義。目前的當(dāng)務(wù)之急是加強(qiáng)對核電設(shè)備材料腐蝕與防護(hù)問題的研究,保障我國核電運(yùn)行安全、進(jìn)一步提高核電的可利用率和經(jīng)濟(jì)性、以及推進(jìn)中國核電“走出去”,這些都是打造核能強(qiáng)國的重要因素和前提。