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能源、经济、环境-第12部分
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高温气冷堆采用优异的包覆颗粒燃料是获得其良好安全性的基础。铀燃料被分成为许多小的燃料颗粒，每个颗粒外包覆了一层低密度热介碳，两层高密度热介碳和一层碳化硅。包覆颗粒直径小于1mm，包覆颗粒燃料均匀弥散在石墨慢化材料的基体中，制造成直径为6cm的球形燃料元件（见图3）。包覆层将包覆颗粒中产生的裂变产物充分地阻留在包覆颗粒内，实验表明，在1600℃的高温下加热几百小时，包覆颗粒燃料仍保持其完整性，裂变气体的释放率仍低于10－4。高温气冷堆具有如下的基本安全特性：
图3 高温气冷堆球形燃料元件
反应性瞬变的固有安全特性在整个温度范围内，高温气冷堆堆芯反应性温度系数（燃料和慢化剂温度系数之和）均为负，具有瞬发效应的燃料温度系数也为负。因此，在任何正反应性引入事故情况下，堆芯均能依靠其固有反应性反馈补偿能力，实现自动停堆。
中国首座具有自主知识产权的高温气冷堆核电示范工程进入实质建设阶段，该反应堆可满足第四代核技术水平。华能山东石岛湾核电有限公司股东出资协议书和章程25日在北京签订。此举标志着高温气冷堆核电示范工程这一国家中长期科技发展规划（2006－2020）重大专项工程取得了实质性进展。
中国华能集团公司、中国核工业建设集团公司、清华大学分别出资47．5％、32．5％、20％，成立华能山东石岛湾核电有限公司，负责投资、建设、运营华能山东石岛湾核电站20万千瓦级高温气冷堆核电示范工程。该工程厂址位于山东荣成石岛湾，建成后设备国产化率将达到70％以上，工程总投资约30亿元。
3、核电站安全保障系统
为了保护核电站工作人员和核电站周围居民的健康，核电站必须始终坚持“质量第一，安全第一”的原则。
核电站的设计、建造和运行均采用纵深防御的原则，从设备、措施上提供多等级的重迭保护，以确保核电站对功率能有效控制，对燃料组件能充分冷却，对放射性物质不发生泄漏。纵深防御原则一般包括五层防线，即第一层防线：精心设计、制造、施工，确保核电站有精良的硬件环境。建立周密的程序，严格的制度，对核电站工作人员有高水平的教育和培训，人人注意和关心安全，有完备的软件环境。第二层防线：加强运行管理和监督，及时正确处理异常情况，排除故障。第三层防线：在严重异常情况下，反应堆正常的控制和保护系统动作，防止设备故障和人为差错造成事故。第四层防线：发生事故情况时，启用核电站安全系统，包括各外设安全系统，加强事故中的电站管理，防止事故扩大，保护反应堆厂房（安全壳）。第五层防线：万一发生极不可能发生的事故，并伴有放射性外泄，启用厂内外应急响应计划，努力减轻事故对周围居民和环境的影响。
按照纵深防御的原则，目前的设计在核燃料和环境（外部空气）之间设置了四道屏障（指中国目前使用的压水堆核电站）。即第一道屏障：燃料芯块，核燃料放在氧化铀陶瓷芯块中，并使得大部分裂变产物和气体产物98％以上保存在芯块内。第二道屏障Z燃料包壳，燃料芯块密封在锆合金制造的包壳中，构成核燃料芯棒，锆合金具有足够的强度，且在高温下不与水发生反应。第三道屏障：压力管道和容器（冷却剂系统），将核燃料芯棒封闭在20cm以上的钢质耐高压系统中，避免放射性物质泄漏到反应堆厂房内。第四道屏障：反应堆安全壳，用预应力钢筋混凝土构筑，壁厚近100cm，内表面加有的钢衬，可以抗御来自内部或外界的飞出物，防止放射性物质进入环境。
核电站配置的外设安全系统包括：①隔离系统，用来将反应堆厂房隔离开来，主要有自动关闭穿过厂房的各条运行管道的阀门，收集厂房内泄漏物质，将其过滤后再排出厂外。②注水系统，在反应堆可能"；失水"；时，向堆芯注水，以冷却燃料组件，避免包壳破裂，注入水中含有硼，用以制止核链式反应。注水系统使用压力氮气，在无电流和无人操作情况下，在一定压力下可自动注水。③事故冷却器和喷淋系统，用来冷却厂房以降低厂房的压力。在厂房压力上升时先启动空气冷却（风机……换热器）的事故冷却器；再进一步可以启动厂房喷淋系统将冷水或含唰水喷入厂房，以降热和降压。以上所有安全保护系统均采用独立设备和冗余布置，均备有事故电源，安全系统可以抗地震在蒸汽——空气及放射性物质的恶劣环境中运行。
核电站运行人员须经严格的技术和管理培训，通过国家核安全局主持的资格考试，获得国家核安全局颁发的运行值岗操作员或高级操作员执照才能上岗，无照不得上岗。执照在规定期内有效，过期后必须申请核发机关再次审查。
万一发生了核外泄事故，应启动应急计划。应急计划的内容主要包括疏散人员，封闭核污染区（核反应堆及核电站），清除核污染，以保证人身安全和环境清洁。
以上所述核电站安全保障体系，可以确保核电站的安全运行。
4、世界和中国核电发展状况
2002年6月16日，国际原子能机构最近发表的一份报告说，截止2001年年底全世界正在运行的核电站共有438座。总部设在维也纳的国际原子能机构14日在结束为期5天的理事会例会之际，核准了将提交这一机构第46届大会审议的“2001年度报告”。这份报告在介绍“世界范围的核能”时指出，核能仍然是许多国家能源组成中的一个重要部分。报告说，到2001年年底，全世界正在运行的核电站共有438座，总发电量为353千兆瓦，占全世界发电量的16％，累计运行时间已超过1万堆年，1个堆年相当于核电站中的1个反应堆运行1年。
据报告说，尽管迄今核电站主要分布在工业化国家，但是目前正在建设的32个核电站中有31座分布在亚洲、中欧和东欧地区。此外，现有核电站通过采取各种措施减少了发电成本并提高了安全性。其中，阿根廷、巴西、捷克、德国、印度、韩国、西班牙、俄罗斯、瑞士、乌克兰和美国都增加了各自的核电发电量并达到创纪录的水平。
据国际原子能机构统计，在2001年全世界正在运行的核电站中，美国最多，达104座；法国59座，英国和俄罗斯也都在30座以上。2001年核发电量在国内总发电量中所占比例超过20％的有19个国家，比2000年增加了两个。其中，立陶宛比例最高，达到78％，比利时和斯洛伐克超过50％，乌克兰、瑞典和保加利亚３国则都在49％以上，韩国等8个国家也占到３１％到39之多。
中国有4座核电站11台机组运行。在建的不少。
一、秦山核电站 位于杭州湾畔，一期工程是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。1985年3月浇灌第一罐核岛底板混凝土，1991年12月首次并网发电，1994年4月设入商业运行，1995年7月通过国家验收。
二期工程，是中国自主设计、自主建造、自主管理、自主运营的首座2× 60万千瓦商用压水堆核电站，于1996年6月2日开工，经过近6年的建设，第一台机组于2002年4月15日比计划提前47天投入商业运行。
秦山三期（重水堆）核电站采用加拿大成熟的坎杜6重水堆核电技术，建造两台70万千瓦级核电机组。1号机组于2002年11月19日首次并网发电，并于2002年12月31日投入商业运行。2号机组于2003年6月12日首次并网发电，并于2003年7月24日投入商业运行。
二、广东大亚湾核电站 1987年8月7日工程正式开工，1994年2月1日和5月6日两台单机容量为984MW压水堆反应堆机组先后投入商业营运。
三、田湾核电站 位于江苏省连云港市连云区田湾，厂区按4台百万千瓦级核电机组规划，并留有再建2至4台的余地。一期建设2台单机容量106万千瓦的俄罗斯AES…91型压水堆核电机组，设计寿命40年，年平均负荷因子不低于80％，年发电量为140亿千瓦时。工程于1999年10月20日正式开工，单台机组的建设工期为62个月；分别于2004年和2005年建成投产。
四、岭澳核电站 一期工程于1997年5月开工建设。它位于广东大亚湾西海岸大鹏半岛东南侧。岭澳核电站是“九五”期间我国开工建设的基本建设项目中最大的能源项目之一。岭澳核电站（一期）拥有两台百万千瓦级压水堆核电机组，2003年1月全面建成投入商业运行，2004年7月16日通过国家竣工验收。目前正展开二期工程建设。
为提升我国核电自主化能力，经国家批准，引进美国西屋公司AP1000三代核电技术建设浙江三门和山东海阳两个自主化依托项目，目前，项目各项准备工作正在开展中，计划2009年3月首台机组开工。此外，为满足核电发展需要，广东、福建、浙江、山东等高温气冷堆示范工程项目的前期工作正在积极实施中，将根据工作进展情况分批开工建设。以上项目机组共17台，容量1940万千瓦。
经过充分论证，我国核电发展技术路线已经确定。坚持发展百万千瓦级压水堆核电技术路线，实施中采取技术引进和自主创新相接合的方式。一方面，以我为主，中外合作，通过引进国际新一代百万千瓦压水堆核电站工程的设计和设备制造技术，作为我国下一步核电建设的主要堆型。另一方面，通过消化吸收国际先进核电技术，并再创新，加强自主研发，实施“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”重大专项，通过对引进技术的改进研发及示范电站建设，形成我国大型先进压水堆自主品牌和知识产权，具备批量建设能力。与此同时，为使我国核电建设不停步，满足电力发展需求，以现有成熟的二代改进型核电技术为基础，通过设计改进和研发，自主建设一批百万千瓦级压水堆核电站。
在自主设计方面，国内已形成了多家具有资质的核蒸汽系统或核电工程设计队伍。多年来，除了自主设计、建造秦山一期、二期和二期扩建工程外，岭澳二期工程已从岭澳一期核岛设计以外方为主过渡为完全以我为主自主设计全部工程。我国已基本掌握二代改进型百万千瓦级核电技术，具备了批量化建造的能力。
设备制造方面，在核电建设带动下，近两年来，我国核电装备制造能力提升较快，核电安全文化和质保理念进一步深化，已形成了以东北、四川、上海三大核电装备制造基地，以及以第一、第二重型机械制造集团和上重集团为重点的大型铸锻件和压力容器制造基地，不久将形成每年6台套百万千瓦核电机组主设备制造能力。通过红沿河项目的实施，我国将具备自主加工、制造百万千瓦级压水堆核电机组的大部分核岛设备和常规岛主设备的能力，设备综合国产化率将达到75％。
在自主建造和自主运营方面，通过多个项目的建设和运行，积累了大型核电站的工程建设和项目管理经验，已形成了与国际接轨的核电工程建设项目管理能力，完全具备了自主核电运行管理能力。
在核能技术研发方面，建立了一批大型实验台架，进行了大量科研攻关和设计研究。成功建成了10MW高温气冷实验堆，掌握了一批技术发明专利。热功率65兆瓦，电功率20兆瓦的实验快堆正在建造过程中。正在实施大型先进压水堆及高温气冷堆核电站重大专项，力争到2013年左右，建成具有自主知识产权的20万千瓦模块式高温气冷堆商业化示范电站，2017年左右建成大型先进压水堆商业示范电站，将对提升我国自主创新能力起到重要推动作用。
5、我国核电发展政策
目前，国内对核电发展的认识逐渐统一。国家首次明确核电在国家能源结构中的战略地位，确定了“积极推进核电建设”的方针，为核电发展指明了方向。国务院批准发布的《核电中长期发展规划（2005…2020）》，明确到2020年，我国核电运行装机容量达到4000万千瓦、在建1800万千瓦的发展目标。核电占全部电力装机容量的比重从现在不到2％提高到4％。我国核电进入到批量化规模发展的新阶段。
在核电法规标准及核应急体系建设方面，我国已经初步建立了与国际接轨的核安全法规体系；成立了核电标准建设协调机构，全面启动了我国核电标准建设工作；建立了中央、地方、企业的三级核电应急体系。
在核电人才培养方面，国家有关部门正在制定核电发展人才规划，通过重点扶持部分高等院校核学科建设，逐步建立完善的核科学技术高等教育体系，持续培养和输送核工业高级专门人才；企业、高等院校及科研院所也正在抓住机遇，在科研、设计、燃料、制造、运行和维修等环节，及核电设计、核工程技术、核反应堆工程、核与辐射安全、运行管理等专业领域，大力加强各类人才的培养工作，提高待遇，做好人才储备。
此外，我国核电体制机制调整已有所突破，一批核电项目已经启动，我国核电发展的宏观环境良好。
第五节 生物质能
第五节 生物质能
1、生物质能的种类
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能（biomass energy ），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化而来的。
依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
林业资源：林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等。
农业资源：农业生物质能资源是指农业作物（包括能源作物）；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。
生活污水和工业有机废水：生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、粪便污水等。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排出的废水等，其中都富含有机物。
城市固体废物：城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾，商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂，受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。
畜禽粪便：畜禽粪便是畜禽排泄物的总称，它是其他形态生物质（主要是粮食、农作物秸秆和牧草等）的转化形式，包括畜禽排出的粪便、尿及其与垫草的混合物。
沼气：沼气就是由生物质能转换的一种可燃气体，通常可以供农家用来烧饭、照明。
2、生物质能发展现状
我国农业废弃物主要是：农作物秸秆，每年产量约7亿吨，可做为能源用途的约3亿吨，约折合亿吨标准煤；工业有机废水和畜禽养殖场废水资源理论上可以生产沼气800亿立方米，相当于5700万吨标准煤；薪炭林和林业及木材加工废物资源相当于3亿吨标准煤；城市垃圾发电每年可替代1300万吨标准煤；此外，一些油料、含糖或淀粉类作物也可用于制取液体燃料。初步估算，近期每年可以利用的生物质能源总量约为5亿吨标准煤。
2006年底全国生物质能发电累计装机容量220万kW，其中蔗渣热电联产170万kW；农林废弃物、农业沼气、垃圾直燃和填埋气发电50万kW。2006年，国家和地方发改委共核准39个生物质能直燃发电项目，合计装机容量万kW，投资预计�
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