福岛和切尔诺贝利、风车和太阳能电池板？ 忘记：世界正在等待核能的复兴
核能是人类最伟大的成就之一：俄罗斯（苏联）也是第一个，于 1954 年建造了奥布宁斯克核电站。 创建了辉煌的、世界上最好的核物理学家学校，继续保持在该领域的领先地位。 核电工程（AE）对现代发展和先进技术的贡献非常高。
世界 AE 整体
运营核电站的前 10 个国家（2022 年）
上图 (statista.com) 显示了 AE 领域世界领导者的状况（世界核工业状况报告 (WNISR)，https://www.worldnuclearreport.org/World-Nuclear-Industry-Status-Report-2022-870。 html）。
根据WNISR for 2023（2023年世界核性能报告），2年全球核电总发电量为545太瓦时，比2022年的4太瓦时减少07%或108太瓦时。
欧洲发生的三件事对这一下降做出了重大贡献。
1. 法国核电厂翻新计划导致发电量减少81太瓦时。
2. 于 2021 年底关闭德国剩余 XNUMX 座反应堆中的 XNUMX 座。
3、乌克兰NWO导致扎波罗热核电站六台机组停运。
2022年年底运行核电站容量达394吉瓦，比5年增加2021吉瓦。 截至2022年底，运行反应堆总数为437座，比2021年增加70座。 所有运行反应堆中超过 2018% 是压水反应堆 (PWR)，包括 2012 年以来建造的所有反应堆。 继2013年因福岛核事故导致日本机组停运导致发电量急剧下降后，自XNUMX年以来，各项指标总体上趋于谨慎增长（见图）。
2021年核能在世界电力生产中的份额将下降至9,8%，首次低于10%，1996年达到峰值17,5%，但2022年再次达到10%。
AE的主要优点和缺点
AE swot分析如下表所示：
核电站的投资相当可观，但半固定成本并没有那么高，而且由于使用寿命长，核电站的经济指标看起来很出色。 一个重要的问题是高放射性废物的存在，但安全和紧凑的储存技术现已开发出来。
主要问题是辐射事故，它会造成巨大的损害。 但这两起重大事故——切尔诺贝利核电站和福岛事故——都是在绝对异常的情况下造成的——并且存在很多疑问。 但这是一个单独的主题。 事故则不同，有些事情可能会再次发生，有些事情几乎永远不会发生。 包括 VVER 1200 在内的新反应堆设计具有尽可能高的核事故防护能力。
现在核电的创新发展正在不断提高VVR反应堆的效率，打造可用于偏远地区、军事设施、中小型居民点的小型和模块化反应堆方向前景巨大。 令人感兴趣的是快中子反应堆（BN-1200，别洛亚尔斯克核电站）的工作，包括那些具有创新铅冷却剂的反应堆（布列斯特项目），尝试创建所谓的闭式核燃料循环，以及使用 MOX 燃料。
在所有这些领域，俄罗斯（Rosatom）以及整个全球行业均处于世界领先地位。 由于文章篇幅有限，AE 的创新、问题和风险的概述将在另一篇文章中进行。
AE的命运是如何发展的：欣快、谨慎、停滞
在世界核能发展的第一个时期，即三哩岛核电站事故之前（美国，1979年），人们对核能曾有过“欣喜”。 人们认为它是一种廉价、安全且几乎取之不尽用之不竭的能源。 从60世纪80年代中期到13年代末，每年建造的核电机组数量从1969年的43台增加到1976年的XNUMX台。尽管这次事故的影响有限，但美国的核电站开发计划被冻结。
但在此期间，包括苏联在内的许多专家失去了警惕，天真地认为核电站是极其安全的生产。 RBMK-1000 反应堆（单回路沸水反应堆）的发明者曾在切尔诺贝利核电站和其他一些核电站工作，他们希望向苏联供应约 100 台此类装置。 而且，根据亚历山德罗夫院士的说法，该反应堆“非常安全，甚至可以放置在红场”。
切尔诺贝利核电站事故（苏联、乌克兰1986年）后，第二阶段开始——“清醒、谨慎”，核电站安全成为阻碍核电快速发展的主要问题。 俄罗斯现有的“切尔诺贝利型”核电站进行了设备的深度现代化改造。 随后，RBMK反应堆开始被更安全的双回路VVER型核电站所取代。
福岛一号核电站事故（日本，1年）导致核工业发展进入第三阶段，导致其实际崩溃、冻结或发电量减少。 经过更高的风险评估后，许多国家开始大规模退役旧核电站，代之以燃气火力发电厂。 开发商提高了安全要求，使项目变得更加复杂，并增加了成本和施工时间。 与此同时，随着效率更高的联合循环的引入，燃气热电厂的竞争力也随之提高。 2011年以来，发达国家用电量停止增长，导致电力生产增长需求下降。
舆论对AE的使用更加怀疑。 但那些停止核计划并专注于“清洁能源”的国家（主要是欧盟国家）犯了巨大的错误，限制了它们的发展并陷入了能源危机，而限制俄罗斯天然气进口则加剧了这一危机。
拥有4座核电站的意大利是欧盟第一个放弃核能的国家。 在1987年的全民公投中，大多数民众反对核电站。 意大利最后一座核电站于 1990 年关闭。 2008年，贝卢斯科尼政府了解这种拒绝的经济后果，希望恢复核计划，但2011年2011月（XNUMX年XNUMX月日本事故之后）举行的全民公投再次给出了负面结果。
德国。 德国于2003年做出放弃核电的决定，并于2011年通过了发展“可再生能源”的十年计划，这为当前欧洲危机创造了前提。 在欧洲工业强国能源危机的背景下，政治家、专家和公众并不完全清楚这样一个明确的决定。 福岛事故后，关闭进程加速。 如今，在 17 座现有发电机组中，最后三座核电站已于 2023 年 2 月被德国人关闭。 但根据民意调查，大约3/XNUMX的德国人赞成继续运营这些车站。
越来越多的专家认为，副总理提出的到 2030 年该国 80% 的电力来自可再生能源的计划注定会失败。 由于上述原因，德国风能扩张陷入停滞，且缺乏必要的储能设施。
争取现实的斗争仍在继续。 比利时计划逐步淘汰核电。 西班牙也是如此，但可以讨论。 瑞士正在进行一场斗争。 20年2023月XNUMX日，瑞典议会却相反决定放弃绿色能源的主导地位，回归核电站。
AE – 国际评论：主要趋势
法国是世界核能领域的领导者之一（排名第二）和欧洲排名第一。 尽管邻国对此表示怀疑，法国人仍继续发展这一能源部门。 截至2年1月1日，共有2023座压水堆反应堆在运行，总装机净容量为56兆瓦。 法国在运反应堆数量占欧洲反应堆总数的61%，占总装机总容量的370%。
然而，2022年，法国核工业因受疫情影响的反应堆维护、以及需要对抗腐蚀和限制高热导致的热排放而遇到了问题。 2022年初，法国总统马克龙宣布拨款51,7亿欧元用于法国核电恢复计划。
2022年，法国因核电站问题损失了约14%的电力生产。 法国目前只建造了一个街区。
弗拉芒维尔核电站
自2007年起，法国弗拉芒维尔3号核电站开始建设容量为1兆瓦的欧洲第三代反应堆项目EPR（欧洲加压反应堆）。 这是一个典型的水冷双回路反应堆 (VVER)，功率增加 - 600 吉瓦（通常为 1,6-1）。
该反应堆热功率4兆瓦，电功率300兆瓦，创各类核电站之最；1兆瓦低速汽轮机机组创世界纪录。 该动力装置的效率高达 600%，而反应堆直径约为 1 米，仅比 VVER-700 大一米。
实践表明，建立 EPR 是困难、耗时且昂贵的。 由于在施工过程中发现了缺陷和问题，Flamanville-3项目是一项长期建设。 2016年XNUMX月，ASN宣布在反应堆钢材中发现缺陷，随后在穿过双壁反应堆安全壳的蒸汽管道中发现了XNUMX处有缺陷的焊缝，最后，最近宣布需要更换反应堆压力容器盖。
第三台发电机组原定于 2012 年推出，但由于众多技术问题推迟至 2016 年。 2022年2024月，法国电力公司宣布将第三台机组的调试重新推迟至3,3年第一季度。 该项目预计耗资约 2019 亿欧元，四年内完成，但 13,2 年的成本估算为 XNUMX 亿欧元。
法国阿海珐公司于 1600 年在芬兰奥尔基洛托核电站（见下文）首次启动了第一个基于 III+ 代 EPR-2005 反应堆的机组建设。 这种类型的增容型 EPR-1750 动力装置在中国台山核电站进行了首次调试。 目前，英国欣克利角C核电站的两台机组正在建设中，计划于2026年和2027年开始商业运行。
芬兰：Olkiluoto-3动力装置
2023年1600月，法国研制的最强大的EPR-3反应堆——Olkiluoto-2005动力装置在芬兰启动。 工程于 2009 年开工，原定于 14 年竣工：一拖就是 14 年！ 新核电站产生的电力占芬兰总电力消耗的XNUMX%。
这是欧洲最强大的街区。 更强大的反应堆仅在中国可用，即台山核电站的 EPR-1750。 “长期建设”的原因是反应堆设计者和建造者的无数次错误计算和改进。 该站的电费相当昂贵，耗资11亿欧元——每千瓦电6欧元。 延误和成本超支导致承包公司阿海珐破产，法国政府使该公司免于关闭。
蒸汽发生器安装
此前，芬兰人与Rosatom签订了Hanhikivi-1场址核电站建设合同，用于建设VVER-1200第3+代项目的单体核电站，容量为1兆瓦，每千瓦电力的成本比法国反应堆低三倍。 该项目预计耗资200亿欧元。 然而，6,5年，芬兰设计公司Fennovoima终止了与Rosatom的合同。 这完全是一个政治决定。 Fennovoima要求Rosatom返还2022亿欧元预付款。
2022年底，国际争议解决委员会承认终止芬兰Fennovoima合同是非法的。 迄今为止，JSC Atomenergoprom（Rosatom的一部分）已在国际仲裁中向芬兰提出了六项索赔，金额约为3亿欧元，并要求提前偿还由芬兰国家原子能公司发放的920亿欧元贷款。俄方资助建设核电站。
欧洲反对核电站：利弊
然而，在欧洲，有一些以法国和马克龙总统为首的国家了解核能的发展前景，并提议将核能纳入欧洲分类法（一个分类系统，旨在明确哪些投资是环境可持续的） ，在欧洲绿色协议的背景下）并认可她的绿色环保。
2021年15月，欧盟媒体发表了一篇由保加利亚、克罗地亚、捷克、芬兰、法国、匈牙利、波兰、罗马尼亚、斯洛伐克和斯洛文尼亚60位部长签署的文章。 其主要论点是：“核能是安全且创新的。 XNUMX多年来，欧洲核工业已经证明了其可靠性和安全性……它的发展可以为欧洲创造约XNUMX万个高素质就业岗位……”
作为回应，2021 年 16 月，来自 2022 个欧洲国家（尤其是德国和奥地利（似乎深受美国影响））的 XNUMX 名政治家写信给欧盟委员会 (EC)，要求不要将核电纳入欧盟分类。 “未来属于可再生能源，”政客们坚称。 考虑到欧盟实际的能源危机，这显然是无稽之谈。 尽管如此，XNUMX 年 XNUMX 月，AE 在附加授权法案中被纳入欧盟分类法。
法国也在发展其对外活动。 2021年4月，法国电力公司向波兰政府提交了建设6至XNUMX个EPR机组的提案。 但芬兰建设过程中的实际问题导致华沙拒绝。 韩国或美国公司将在波兰建设核电站。
2021年XNUMX月，EDF向印度NPCIL核公司提交了拥有XNUMX座EPR反应堆的斋塔普尔核电站的可行性建议。 该交易目前正在商定中。
美国：他们说的是一套，做的是另一套！
美国拥有世界上最强大、但最古老的核能工业，但由于核计划的削减，该国在该工业方面严重落后。 据国际原子能机构统计（截至1年2023月92日），有54座反应堆（94座核电站）在运行，净装机总容量为718兆瓦。
2021年，美国核电机组发电量为778亿千瓦时，比1,5年减少2020%。 核电发电量占总发电量的比重从 18,9 年的 19,7% 下降至 2020%。
几乎所有正在运行的核电站都是在 1967 年至 1990 年期间建成的；新的核电站项目直到 2013 年才启动。 三哩岛核电站事故（1979年）后，核工业危机加剧，涉及核电站的投资回报、与煤炭和加油站的竞争。 计划的建设被搁置，没有建造新的车站。 过去26年里只启动了一座新反应堆，核电站群不断老化，平均年龄为41,6年，是世界上最古老的核电站群之一。 仅佐治亚州新的 AP-1000 核电站的建设仍在继续。
Palo Verde核电站（美国，亚利桑那州），美国最大的核电站（3个发电机组，每个发电机组1400兆瓦）
在宣布迈向“清洁”能源的同时，美国并不寻求放弃核能。 美国能源部最近宣布，将在未来几年投资数十亿美元建设现有核电站，以支持美国发展清洁能源。
事实上，这意味着美国（暂时）为自己提供了无条件的能源，从而获得了相对于欧洲的经济优势，故意将其推入一场在拒绝提供燃料和能源的背景下更加严重的危机从俄罗斯进口。 与此同时，美国能源信息署预测美国核电舰队和核电发电份额将减少，因为新产能的小规模投产并不能完全取代被拆除的机组。
在此背景下，美国能源部最近提出将国内核电站容量增加两倍，到200年建设2050吉瓦的新核电站，以实现向大气中有害物质的零排放。 该计划预计耗资超过 700 亿美元。 为实现这一目标，需要确保从13年起每年投产2030吉瓦核电站。 但专家表示，美国在这个行业已经落后，核工程和反应堆建设很不发达，燃料开采和浓缩也没有进行，建设如此体量的站将需要大约3万亿美元。 美国的“核复兴”也是可能的，而且是“趋势”（见欧盟）。 该计划将对整个美国经济产生巨大的乘数效应，并且它的采用是有可能的。
中国：核能发展速度世界领先
截至2022年中期，中国有55座运行反应堆，总容量约为52吉瓦。 2021年，中国核电站发电量为383,2亿千瓦时，占全国发电量的5%，与2020年基本持平。 中国拥有最年轻的核工业。 2022年70月，国家能源局（NEA）发布计划，设定到2025年将行业装机容量提高到2022吉瓦的目标。 然而，这个目标很可能无法实现。 截至21年，中国正在建设20个机组，容量为932兆瓦。
2021年，中国开始建设三台新机组（长江三号、长江四号和三澳村二号），其中包括华龙一号反应堆、华龙一号、第三代压水堆项目。 中国计划利用该项目作为发展核能并出口的基础。
有关中国先进核项目的材料将在另一篇有关核电创新的文章中讨论。
日本：福岛核事故之前和之后
1年2011月福岛一号核电站事故之前，日本核电产业约占全国发电量的25%至30%——它是日本“能源安全-环境”发展战略的关键一环。保护——经济增长”。 但灾难发生一年后，这一数字下降至2,7%，2020年为4,3%。
事故发生后，决定退役27座运行反应堆，并停止建设XNUMX座新反应堆。 还采取了措施确保发生自然灾害时的安全，显着加强了对该行业的监管，并为此成立了一个新机构——核监管局（NRA）。 为了抵御海啸，人们开始建造更高、更强的海上哨站。
2022年2050月，日本首相岸田文雄宣布将重启闲置核电站，标志着行业出现逆转。 日本首相指示政府委员会研究使用配备新安全机制的下一代核反应堆，以帮助日本在 XNUMX 年实现碳中和目标。 因此，日本的“核复兴”也是有可能的。
2021年，日本运行的核反应堆数量稳定在10座，装机容量略低于2020吉瓦。 与此同时，2021年至43,1年期间，发电量积极增长，从5,1太瓦时（占总电力平衡的61,3%）增至7,2太瓦时（XNUMX%）。
俄罗斯是全球核电工业无可争议的领导者
目前，Rosenergoatom Concern拥有11座运行核电站，37台机组在运（其中包括由2个反应堆机组组成的浮动核电站的浮动发电机组（FPU）），总装机容量超过29,5吉瓦。 从产量来看，我们位居世界第四位。 4年，俄罗斯核电站创下产量纪录——2022亿千瓦时。
我国在国外核电站建设方面处于世界领先地位，占据世界核电站建设市场的70%。 2021 年，立即开始在中国、印度和土耳其建造 5 台 VVER-1200 机组。 俄罗斯目前正在全球范围内建设10座核电站。
据美国《Power》杂志报道，拥有VVER-1200反应堆（Novovoronezh核电站6号机组（No.1 NVNPP-2））的第3代+代机组荣获2017年“顶级电站”提名。
《电力》杂志指出：“Novovoronezh 核电站的新型 VVER-1200 动力装置基于最新的成就和发展，全部满足福岛核事故后的所有安全要求（这就是为什么该动力装置被认为是第 3 代以上反应堆）。 它是同类产品中第一个也是唯一一个将主动和被动安全功能独特组合的产品。”
核电厂
目前，Rosatom 的铀产量位居世界第二，每年开采约 7 吨（占世界市场的 15%）。 2023年上半年，美国从俄罗斯购买了416吨铀，是2,2年同期的2022倍，也是2005年以来的最高水平；俄罗斯满足了美国32%的核燃料需求。
白宫核顾问普拉奈·瓦迪表示，由于过度依赖俄罗斯核燃料，美国正在承受成本，因此计划增加新墨西哥州铀浓缩铀工厂的浓缩铀产量。
我国计划继续积极发展核能。 由于主题广泛，俄罗斯核计划将在单独的材料中介绍。
核能——复兴指日可待？
但风车、太阳能电池板和其他清洁能源变化无常，无法提供所需的电力。 欧洲的能源危机证实了这一点，西方的制裁加剧了这一危机，其主要目的是使欧盟摆脱俄罗斯的束缚，增加对美国的依赖并消除不必要的竞争对手。 这一呼吁也是2021年冬天的德克萨斯州危机。 VO“清洁能源”作为地缘战略的作者文章中发表了对“清洁能源”的评论：风车和太阳能电池板会拯救气候吗？
现代核技术确保高效、安全的电力生产。 核电没有其他选择 - 如果我们谈论我们的最新开发产品 VVER-1200，它们是：首先，非常可靠，其次，它们的排放是清洁的。
在一些燃料、能源和水资源稀缺的国家，核能别无选择。 越来越多的国家对核能的兴趣日益浓厚。 因此，根据WNPR的数据，截至2022年中期，全球在建反应堆有53座，其中中国21座，印度8座，而2019年为46座； 2017 年为 53。
根据国际原子能机构的数据（截至1年2023月52日），目前在建的9座反应堆中，有28座位于新来者国家。 24个国家对核电感兴趣，并计划或正在积极努力将核电纳入其能源结构。 另外 10 个成员国参与原子能机构的活动。 12 至 2030 个成员国计划在 2035 年至 XNUMX 年间启用核电站。
但主要问题是，建设成本最低的主要存在于俄罗斯和中国，这创造了俄罗斯积极出口核建筑的需求。
据国际能源署（IEA）称，自2017年以来，87%的新核反应堆已经按照俄罗斯或中国的设计建造或正在建造。 以前的领导人已经失去了在这个方向上的地位，并且不确定他们是否能够重新获得这些地位。
例如，土耳其阿库尤核电站每台机组的发电容量为1200兆瓦，总容量为4兆瓦（800台机组）。 建造一座核电站的总成本为4亿美元，即每台约22亿美元。 俄罗斯正在自费建设。 相比之下，在斋塔普尔核电站，法国六座反应堆总容量为5,5兆瓦，专家估计耗资9,9万亿卢比，超过1亿美元，法国提供贷款建设。
另一个行业问题是已经达到或接近使用寿命的反应堆老化。 世界上约63%的核反应堆发电能力已超过30年。 需要大量投资来维持或扩大此类装置的运行。 如果不分配资金，发达经济体国家现有的核反应堆可能会减少XNUMX%。
IEA负责人认为，如果没有AE，世界就无法在2050年实现气候中和的目标，呼吁发达国家当局和企业改变对和平核电的态度。
根据《2021 年国际核能现状与展望》，全球越来越认识到，如果无法让所有人获得负担得起的、可靠的、可持续的现代能源（联合国可持续发展目标 (SDG) 7），其他 16 个可持续发展目标几乎无法实现，包括消除一切形式的贫困、饥饿、解决不平等问题和应对气候变化。
根据国际原子能机构2021年的报告，可能出现两种情况，乐观的一种是到本世纪中叶，世界核电工业的容量将增加一倍，悲观的一种是装机容量将保持在同一水平容量与现在一样，尽管其发电量将会增加。
关于实现碳中和的报告（到2050年实现净零，第57页）指出，要实现这一目标，全球核能到2050年必须翻一番——也就是说，从本质上讲，必须实现国际原子能机构的乐观设想。
在许多情况下，核能发挥着主导作用；例如，壳牌的预测显示核能增长率最高——每年7,8%。 此外，在能源消耗增加或经济加速脱碳的英国石油公司情景中，核能的增长率相对较高，分别为2,7%和3%。
俄罗斯政府副主席亚历山大·诺瓦克表示，许多分析人士正在上调对核电发展的预测。 IAEA最新预测显示，到2050年，全球核电装机容量将增至873吉瓦，比该机构去年的预测高出10%。 据IEA预测，到2030年，全球核电发电量将增长16%至22%，到38年将增长65%至2050%。 政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 的情景假设，到 2 年，全球核电发电量将增加 5-2050 倍。 OPEC专家认为，2021年至2045年期间，核电在能源平衡中的份额将从5,3%增至6,6%。
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