正文 第23章 科技能源,蹤綜合開發(1)(1 / 3)

原子能開發的利弊

由於科學家們的不懈努力,人類開始了對原子能的和平利用。

20世紀40年代後期,美國的威拉德·利比發明了同位素碳測年代法。這位芝加哥大學的化學家通過測定放射性碳14原子的衰變把古代遺物年代的測算提到空前精確的水平。放射性碳年代測定法誕生之後,立即在考古學、人類學、地質學領域大顯身手,成績顯著。

原子能和平利用的最大成就是各國紛紛建立原子能的核電站。

早在20世紀40年代,科學家們就認識到人類長期使用的煤、石油、天然氣等化學能是難以滿足日益擴大的需要的。科學家們從發現核能的第一天起,就渴望著利用這新的巨大的能源。

當第二次世界大戰的硝煙剛剛逝去,一些軍事核大國的科學家就轉向了對核能的和平利用。

1951年8月,美國阿貢實驗室在津恩的領導下,在愛達荷州的阿爾科建成了世界第一座實驗性快中子增值堆,它生產的高溫蒸氣帶動發電機發出了100多千瓦的電力,這是人類第一次用核能發電。

1953年6月,美國第一艘核潛艇的陸上模式堆發電。這是一座用加壓水慢化和冷卻的反應堆。它的發電成功,為後來核電站的發展在技術上鋪平了道路。

1950年前蘇聯政府通過了建立核電站的決議。1954年6月27日,在莫斯科近郊奧布寧斯克,利用石墨水冷的生產技術建成了世界上第一座向工業電網送電的核電站。

1953~1959年,英國建造的石墨氣冷生產堆,每座熱功率約27萬千瓦,電功率6萬千瓦,效率22%,組成了卡德豪爾核電站和查佩爾克羅斯核電站。

1956~1961年,前蘇聯在新西伯利亞建成6座石墨水冷生產堆,每座熱功率60萬千瓦,電功率10萬千瓦,效率16.7%,組成西伯利亞核電站。

1954年,美國修改原子能法,允許私人企業擁有核反應堆,鼓勵私人投資核電站。

1957年12月,美國原子能委員會建成了希平港核電站,發電效率大大提高,已與現在的核電站相差無幾。

1961年7月,美國又建成商用的楊基核電站。發電成本由60.5美厘/度降為9.2美厘/度,顯示了核電站的巨大潛力。

經過上述的實驗階段,各國對核電站的堆型總結了經驗,把最優越的堆型進一步完善,使核電站建設進入了一個新階段。

新階段把實驗過的十多種堆型多數淘汰了,留下了輕水堆(包括壓水和沸水兩種)、重水堆、氣冷堆、石墨水冷堆等。

輕水堆是目前核電站的主要堆型。占目前已建和將建核電站的85%。它的優點是結構緊湊、功率密度大、基建費用低、建設周期短等。到20世紀70年代初,輕水堆中的壓水堆,發電成本已從5美分/度降低到0.4美分/度,比火力發電還便宜,完全可以進入大規模的商用競爭。

沸水堆的基本物理性能是允許水在堆芯內大量沸騰,因而降低了堆內壓力,可以減少壓力殼設備製造的困難;同時水在堆芯內變為約285益的蒸氣,可直接引入汽輪機,省去了熱交換器,簡化了回路。1956年美國國立阿貢實驗室建立沸水堆實驗核電站,經曆了6代改進,其成本可與壓水堆相媲美。20世紀70年代初達到了大規模商業推廣的階段。

重水堆核電站的建設,一直是加拿大領先。1962年9月,加拿大建成了世界上第一座加壓重水羅爾夫頓實驗核電站。電功率2.25萬千瓦,熱功率9.23萬千瓦,以天然鈾為原料,以重水為慢化劑。1971年又建成實用的匹克林核電站,經多方實驗改進,到1970年末達到了技術成熟商業推廣的階段。印度、巴基斯坦、阿根廷、羅馬尼亞等國已先後買進加拿大的重水堆設備和技術資料。

石墨氣冷堆是英、法等國由早期軍用產鈈堆發展成天然鈾石墨氣冷堆。

英國從1955~1971年實驗建立核電站11座。但是,第一座商用改進型氣冷堆出現問題,即丹季尼斯13雙堆核電站,預計1974年建成,結果推遲到1983年開始發電,基建投資增加4倍,損失20億英鎊,是英國核電站史上的一場災難性損失。

美國和聯邦德國的高溫冷氣模式堆電站,也經曆了困難和曲折,遭受了經濟上的損失,沒有達到商業化的階段。

天然鈾石墨水冷堆是前蘇聯由軍用堆發展而來的。繼奧布寧斯克核電站之後,1964年建成了10萬千瓦的別洛雅基克1號堆,實現了堆內沸騰和蒸氣過熱。1983年前蘇聯建成了世界上最大的單堆電功率150萬千瓦的石墨沸水堆。

1973年前蘇聯在北極圈內的比利比諾核電站向附近的居民供熱采暖,造福人民。

20世紀70年代,核電站進入了大發展的階段。不但能源奇缺的法國、日本、意大利等國優先發展核電站,而且能源較多的美、英、聯邦德國等也積極發展核電站,能源輸出國前蘇聯也開始重視核電站的發展。到1979年底,已有41個國家和地區建成或正在籌建核電站,已運行的核電站228座,裝機容量13105.6萬千瓦;正建的核電站237座,容量22878.2萬千瓦;訂貨和計劃中的199座,容量20356.4萬千瓦。