浅谈我国核电站的自动化设计与发展

谷春晓 李姿* 沈阳工学院

1 核电站发电的自动化设计原理

核电站是利用原子核裂变反应释放出能量，经能量转化而发电的。现以压水堆核电站为例，说明其在压水堆内，由核燃料235U原子核自持链式裂变反应产生大量热量，冷却剂（又称载热体）将反应堆中的热量带入蒸汽发生器，并将热量传给其工作介质——水，然后主循环泵把冷却剂输送回反应堆，循环使用，由此组成一个回路，称为第一回路。这一过程也就是核裂变能转换为热能的能量转换过程。

蒸汽发生器U型管外二次侧的工作介质受热蒸发形成蒸汽，蒸汽进入汽轮机内膨胀做功，将蒸汽焓降放出的热能转换成汽轮机的转子转动的机械能，这一过程称为热能转换为机械能的能量转换过程。做了功的蒸汽在凝汽器内冷凝成凝结水，重新返回蒸汽发生器，组成另一个循环回路，称为第二回路，这一过程称为热能转换为机械能的能量转换过程。汽轮机的旋转转子直接带动发电机的转子旋转，使发电机发出电能，这是由机械能转换为电能的能量转换过程。

2 核能安全出现危机

我国在日本福岛核事故后，提出了安全、高效发展核电的方针，理论界、能源产业界对我国今后是否要积极发展核电，是否应经济发展核电提出了质疑。

核电的安全、高效发展应该是安全、高效与经济均衡发展。核安全是核能（电）可持续发展的前提与基础，应置于一切核电活动之上，把“安全第一，质量第一”的方针落实到核电规划、布局、设计、建造、运行、退役、废物处置的全过程及所有相关产业。

3 发展核电的重要性

2010年，我国发电设备平均年利用小时数为4660h，其中火电5031h，水电3429h，而风电不足2000h。核电是稳定、可靠、可作为基本负荷的电能，年利用小时数在7000～8000h，是电站平均利用小时数最好的装置。采用设备可用率来考察电站效率、效能是一个比较好的方法。如按核电站年利用小时数7446h（约合85%负荷因子）计，是发电设备平均利用小时数的1.6倍，火电的1.48倍，水电的 2.17倍，风电的 3.7～4倍。

4 既要人民安全也要经济发展

日本福岛核事故引起全世界对核安全、核电站安全的高度关注与重视“核安全是核能（电）的生命线”已成为共识。我国也暂时停止发展核电，不过很快想出两全的解决方案。

2012年3月，“安全高效发展核电”首次写入政府工作报告，胡锦涛主席在首尔世界核安全峰会上强调中国将继续安全、可持续发展核能。5月，国务院通过《核安全与放射污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》。10月，国务院再次讨论通过了《核电安全规划（2011-2020年）》和《核电中长期发展规划（2011-2020年）》。同日，国务院新闻办发布《中国的能源政策（2012）》白皮书，阐述了我国能源总体部署，再次强调将安全、高效发展核电。11月，在“两个规划”批准后，我国核电发展的大门重新开启。2012年11月，福清、阳江核电站4号机组同时复工，12月山东石岛湾高温气冷堆示范工程开工建设。经过约一年半的安检、评估、规划后，中国核电产业重新启动，而建设我国安全、高效的核电产业就是这次核电重启的战略与方针。

5 核安全与高效、经济相均衡

能源、电力如果没有经济性，没有成本、价格优势，它就没有市场，缺乏竞争力，该能源产品就缺乏生命力，最终将退出市场，核电也是如此。

核电的安全、高效、经济三者既矛盾又统一。核电安全、高效发展会使研发费用增多，项目投资增加，电力成本加大，特别是首堆费用会增加50%以上。但随着技术成熟，多堆建设，容量增大，比投资、发电成本会迅速下降。安全、高效给核电带来经济性的提高，可提高电站可靠性、效率和容量，延长运行周期，减少维修费用，杜绝事件和事故的发生，避免经济损失。

6 总结

在此讨论的是核电安全、高效、经济三者之间的关系。我们讲安全第一，核安全应置于一切核电活动之上。但核安全并不是各种安全措施的叠加，核安全也是有“度”的。我国核安全规划提出了“十万分之一”、“百万分之一”两个核电安全目标。这就是在实施核安全总目标及其他具体目标的条件下，当前我国核电安全标准的“度”。在此前提下，我们要使核电成本、价格下降，经济性提高，即所谓的核电安全与经济相均衡。

同样，核电的高效发展也要与经济相均衡。并不是核电设施越先进、效率越高、效能越优、规模越大就越好，这也有一个标准，就是先进、高效的核电站，必须是经济、有竞争力的核电站，也就是要安全、高效、经济均衡统一发展。