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【摘 要】本文介绍了核电从起步的前苏联建成了世界上第一座核电反应堆-奥布宁斯克石墨水冷核电站到目前使用全球共有441座，在建机组66座，占总发电装机容量16%应用最为广泛的第二代民用核反应堆，核电的发展已经逐渐进入了标准化、系列化和批量化的成熟发展阶段。核能发展应用的最新方向主要集中在第三代非动能的AP1000和EP1000构架，文中着重介绍了我国目前大力建设的第三代AP1000核电反应堆，从其安全性、运行性能和建设进度及结构三方面做了具体的分析。未来第四代核电反应堆的六种成熟堆型主要包括钠冷快堆系统、铅合金冷却快堆系统、气冷快堆系统、超高温堆系统、超临界水冷堆系统、熔盐堆系统，其中比较成熟及代表其发展方向的是MSR盐浴堆系统，是未来核电发展的一种趋势。
【关键词】核电；发展；过程；趋势
1、引言
能源电力的发展关系一个社会的工业发展和国民生活，能源行业的快速发展势必会带动和支持一个时代的跨进。但石化燃料和煤炭会造成比较严重的污染，而且储量也渐渐不能满足当今社会的发展需要。在这种情况下，陆续产生了水能、风能、太阳能、生物能及核能等多众多新兴能源，但只有核能越来越受到了人们的关注。
2、民用核电的起步
1954年，前苏联建成了世界上第一座核电反应堆-奥布宁斯克石墨水冷核电站，装机容量为5000KW[1]。随后50年至60年代初，美国、德国、法国等建造了第一批单机容量在300MWe左右的核电站。第一代核电厂属于原型堆核电厂，主要目的是为了通过试验示范形式来验证其核电在工程实施上的可行性。
3、民用核电的正式应用
第二代核电站的发展是从上世纪七十年代开始的，并且大部分应用至今。截止2010年，第二代民用核反应堆全球共有441座，在建机组66座，占总发电装机容量的16%[2]。它们用建设方式上来看，大部分实现了标准化、系列化和批量化建设，相对于第一代民用核反应堆来讲，从实际的应用角度和意义来讲第一次实现了核能的和平利用。
第二代民用核反应堆主要分为压水堆、沸水堆、重水堆及石墨堆，它们均被证明在使用和经济上是可行的，但是二代核反应堆的安全性能却一直饱受诟病，发生了严重的美国三里岛核电站[3]、前苏联切尔诺贝利核电站及日本福岛核电站事故[4]。这几次事故从一方面上讲虽然减慢了核电的发展步伐，加重了民众对核能应用的担忧，但相反也使促进了民用核反应堆的换代和发展。
4、民用核电的发展
第三代核电站的发展是从上世纪九十年代开始的。由于第二代核电站的不稳定性及多次的严重事故，世界核电业界集中力量对严重事故的预防和缓解进行了研究和攻关，美国和欧洲先后发布了“先进轻水堆用户要求”文件，即URD文件 [5]和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”，即EUR文件 [6]进一步明确了预防与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。国际上通常把满足URD文件或EUR文件的核电机组称为第三代核电机组。这一代核电站主要特点包括更安全的堆心构造、新的反应原料及先进的非动能安全系统，这些重要改变极大的提高了核能使用的安全性，并且在此基础上同时提高了其经济适用性。
其中世界上技术比较成熟、可以据以建造第三代核电机组的设计，主要有美国的AP1000（压水堆）和ABWR（沸水堆），以及欧洲的EPR（压水堆）等型号，它们发生严重事故的概率均比第二代核电机组小100倍以上。美国、法国等国家已公开宣布，今后不再建造第二代核电机组，只建设第三代核电机组。而我国有13台第二代核电机组正在运行发电，未来重点放在建设第三代核电机组上[7]，并开发出具有我国自主知识产权的中国品牌的第三代先进核电机组。为此，国务院决定以浙江三门和山东海阳两个核电项目作为第三代核电自主化依托工程，建设4套第三代AP1000压水堆核电机组。国家中长期科技发展规划纲要已将“大型先进压水堆核电站”列为重大专项。
5、民用核电的未来发展方向
虽然安全性有了极大提高，但在理论上3代半核电站仍然可能熔解，核工业界的一些专家目前在着手设计更新、更安全的第四代核电站。第四代核能系统概念，最先由美国能源部的核能、科学与技术办公室提出，始见于1999年6月美国核学会夏季年会，同年11月的该学会冬季年会上，发展第四代核能系统的设想得到进一步明确； 2000年1月，美国能源部发起并约请阿根廷、巴西、加拿大、法国、日本、韩国、南非和英国等9个国家的政府代表开会，讨论开发新一代核能技术的国际合作问题，取得了广泛共识，并发表了“九国联合声明”。随后，由美国、法国、日本、英国等核电发达国家组建了“第四代核能系统国际论坛（GIF）”，拟于2～3年内定出相关目标和计划；这项计划总的目标是在2030年左右，向市场推出能够解决核能经济性、安全性、废物处理和防止核扩散问题的第四代核能系统 [8]。第四代核能系统将满足极少的废物生成、燃料增殖的风险低、防止核扩散等基本要求，并且通过应用新型结构材料[13]和新的架构达到安全、经济、可持续发展的目的。
其中以钍为燃料的熔盐反应堆（MSR）就是第四代反应堆中的比较成熟的一种，它用液态钍取代了今天的核电站中使用的固态铀，这个改变彻底杜绝了堆芯熔解的问题[9]。在安全方面，MSR的设计有两个主要优势：它的液态燃料储存的压力要比轻水反应堆中固态燃料的压力低得多，从而极大减少了像福岛核电站发生的那种氢气爆炸的可能性。其次，一旦发生电力供应中断，反应堆内的固态盐就会熔解，液态燃料流入储存池并固化，将裂变反应终止。即使无人照管，熔盐反应堆也是安全的。尽管熔盐反应堆也能以铀或钚为燃料，但是使用低放射性的元素钍为燃料，并以少量铀或者钚作为催化剂会兼具经济性和安全性。钍的储量是铀的4倍，而且更易于开采—部分原因在于它的放射性更低。此外，钍的效率也要比铀高得多。在传统反应堆中，只有3%～50%的铀被利用，而在熔盐反应堆中，99%的钍都被利用[10]。这相当于1千克钍产生的能量相当于135千克铀，或者是160万千克煤炭。 6、结论
核能作为一种新型的能源形势现在越来越受到人们的重视，在当今工业、民用对能源的大量需求下，供需矛盾也越来越紧张。核电的应用从理论雏形到试验堆再到最后的应用经历了大致四个阶段，虽然期间发生过比较严重的事故，但是并没有阻碍核能的民用化进程使用；相反，使核电的发展越来越安全高效。在此背景下，未来的可能发展趋势如下：
（1）核能占全球能源的比重会逐年上升，核能发展的中心集中在亚洲城市，截止2010年全球15座在建核电站有12座集中在亚洲，并且其中2/3的项目在2010年就可以完工。据IAEA的预测，2030年的核能使用比例将上升7%左右，达到23%。
（2）目前在建和计划在建的民用核反应堆多以三代堆为主，其特点是具有更高的安全性和经济适用性，将带来核电发展的一次大的革新。随着第四代民用核反应堆技术的应用，这种特点将越发得以体现
参考文献：
[1] 欧阳予，汪达升. 国际核能应用及其前景展望与我国核电的发展.华北电力大学学报（自然科学版）[J].2007， 34（5）.
[2] IAEA Annual Report 2010 （国际原子能机构IAEA2010年报）[R]： 56.
[3] David W. Fischer. Planning for large-scale accidents： Learning from the Three Mile Island accident[J].Energy.1981，6（1）： 93-108.
[4] E. Cardis， M. Hatch. The Chernobyl Accident—An Epidemiological Perspective[J]. Clinical Oncology.2011，23（4）： 251-260.
[5] David E.W. Leaver， Stephen L， etc. ALWR utility requirements document containment performance requirements[J].Nuclear Engineering and Design.1993，145（3）：307-319.
[6] B Roche.The European utility requirement document（EUR）[J].Nuclear Engineering and Design，2001，209（1-3）：39-45.
[7]Qiang Yan，Anjian Wang，Gaoshang Wang，etc. Nuclear power development in China and uranium demand forecast： Based on analysis of global current situation. Progress in Nuclear Energy，2011，53（6）：742-747.
[8] Mazen M，Abu-Khader.Recent advances in nuclear power：A review[J].Progress in Nuclear Energy.2009，51（2）：225-235.
[9] Takashi Kamei， Kazuo Furukawa， Koshi Mitachi， etc. Mass balance analysis of Th–233U based MSR （Molten-Salt Reactor） cycle （THORIMS-NES） transferred from present U-Pu based LWRs （Light Water Reactor）. Energy.2010，35（2）： 928-934.
[10] Masahiko Numakura， Nobuaki Sato， Catherine Bessada，etc. Structural investigation of thorium in molten lithium-calcium fluoride mixtures for salt treatment process inmolten salt reactor.Progress in Nuclear Energy.2011，53（7）：994-998.
作者简介：
孙毅（1979-），男，陕西西安人，本科，工程师，主要研究方向：稀有难熔金属。
【关键词】核电；发展；过程；趋势
1、引言
能源电力的发展关系一个社会的工业发展和国民生活，能源行业的快速发展势必会带动和支持一个时代的跨进。但石化燃料和煤炭会造成比较严重的污染，而且储量也渐渐不能满足当今社会的发展需要。在这种情况下，陆续产生了水能、风能、太阳能、生物能及核能等多众多新兴能源，但只有核能越来越受到了人们的关注。
2、民用核电的起步
1954年，前苏联建成了世界上第一座核电反应堆-奥布宁斯克石墨水冷核电站，装机容量为5000KW[1]。随后50年至60年代初，美国、德国、法国等建造了第一批单机容量在300MWe左右的核电站。第一代核电厂属于原型堆核电厂，主要目的是为了通过试验示范形式来验证其核电在工程实施上的可行性。
3、民用核电的正式应用
第二代核电站的发展是从上世纪七十年代开始的，并且大部分应用至今。截止2010年，第二代民用核反应堆全球共有441座，在建机组66座，占总发电装机容量的16%[2]。它们用建设方式上来看，大部分实现了标准化、系列化和批量化建设，相对于第一代民用核反应堆来讲，从实际的应用角度和意义来讲第一次实现了核能的和平利用。
第二代民用核反应堆主要分为压水堆、沸水堆、重水堆及石墨堆，它们均被证明在使用和经济上是可行的，但是二代核反应堆的安全性能却一直饱受诟病，发生了严重的美国三里岛核电站[3]、前苏联切尔诺贝利核电站及日本福岛核电站事故[4]。这几次事故从一方面上讲虽然减慢了核电的发展步伐，加重了民众对核能应用的担忧，但相反也使促进了民用核反应堆的换代和发展。
4、民用核电的发展
第三代核电站的发展是从上世纪九十年代开始的。由于第二代核电站的不稳定性及多次的严重事故，世界核电业界集中力量对严重事故的预防和缓解进行了研究和攻关，美国和欧洲先后发布了“先进轻水堆用户要求”文件，即URD文件 [5]和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”，即EUR文件 [6]进一步明确了预防与缓解严重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。国际上通常把满足URD文件或EUR文件的核电机组称为第三代核电机组。这一代核电站主要特点包括更安全的堆心构造、新的反应原料及先进的非动能安全系统，这些重要改变极大的提高了核能使用的安全性，并且在此基础上同时提高了其经济适用性。
其中世界上技术比较成熟、可以据以建造第三代核电机组的设计，主要有美国的AP1000（压水堆）和ABWR（沸水堆），以及欧洲的EPR（压水堆）等型号，它们发生严重事故的概率均比第二代核电机组小100倍以上。美国、法国等国家已公开宣布，今后不再建造第二代核电机组，只建设第三代核电机组。而我国有13台第二代核电机组正在运行发电，未来重点放在建设第三代核电机组上[7]，并开发出具有我国自主知识产权的中国品牌的第三代先进核电机组。为此，国务院决定以浙江三门和山东海阳两个核电项目作为第三代核电自主化依托工程，建设4套第三代AP1000压水堆核电机组。国家中长期科技发展规划纲要已将“大型先进压水堆核电站”列为重大专项。
5、民用核电的未来发展方向
虽然安全性有了极大提高，但在理论上3代半核电站仍然可能熔解，核工业界的一些专家目前在着手设计更新、更安全的第四代核电站。第四代核能系统概念，最先由美国能源部的核能、科学与技术办公室提出，始见于1999年6月美国核学会夏季年会，同年11月的该学会冬季年会上，发展第四代核能系统的设想得到进一步明确； 2000年1月，美国能源部发起并约请阿根廷、巴西、加拿大、法国、日本、韩国、南非和英国等9个国家的政府代表开会，讨论开发新一代核能技术的国际合作问题，取得了广泛共识，并发表了“九国联合声明”。随后，由美国、法国、日本、英国等核电发达国家组建了“第四代核能系统国际论坛（GIF）”，拟于2～3年内定出相关目标和计划；这项计划总的目标是在2030年左右，向市场推出能够解决核能经济性、安全性、废物处理和防止核扩散问题的第四代核能系统 [8]。第四代核能系统将满足极少的废物生成、燃料增殖的风险低、防止核扩散等基本要求，并且通过应用新型结构材料[13]和新的架构达到安全、经济、可持续发展的目的。
其中以钍为燃料的熔盐反应堆（MSR）就是第四代反应堆中的比较成熟的一种，它用液态钍取代了今天的核电站中使用的固态铀，这个改变彻底杜绝了堆芯熔解的问题[9]。在安全方面，MSR的设计有两个主要优势：它的液态燃料储存的压力要比轻水反应堆中固态燃料的压力低得多，从而极大减少了像福岛核电站发生的那种氢气爆炸的可能性。其次，一旦发生电力供应中断，反应堆内的固态盐就会熔解，液态燃料流入储存池并固化，将裂变反应终止。即使无人照管，熔盐反应堆也是安全的。尽管熔盐反应堆也能以铀或钚为燃料，但是使用低放射性的元素钍为燃料，并以少量铀或者钚作为催化剂会兼具经济性和安全性。钍的储量是铀的4倍，而且更易于开采—部分原因在于它的放射性更低。此外，钍的效率也要比铀高得多。在传统反应堆中，只有3%～50%的铀被利用，而在熔盐反应堆中，99%的钍都被利用[10]。这相当于1千克钍产生的能量相当于135千克铀，或者是160万千克煤炭。 6、结论
核能作为一种新型的能源形势现在越来越受到人们的重视，在当今工业、民用对能源的大量需求下，供需矛盾也越来越紧张。核电的应用从理论雏形到试验堆再到最后的应用经历了大致四个阶段，虽然期间发生过比较严重的事故，但是并没有阻碍核能的民用化进程使用；相反，使核电的发展越来越安全高效。在此背景下，未来的可能发展趋势如下：
（1）核能占全球能源的比重会逐年上升，核能发展的中心集中在亚洲城市，截止2010年全球15座在建核电站有12座集中在亚洲，并且其中2/3的项目在2010年就可以完工。据IAEA的预测，2030年的核能使用比例将上升7%左右，达到23%。
（2）目前在建和计划在建的民用核反应堆多以三代堆为主，其特点是具有更高的安全性和经济适用性，将带来核电发展的一次大的革新。随着第四代民用核反应堆技术的应用，这种特点将越发得以体现
参考文献：
[1] 欧阳予，汪达升. 国际核能应用及其前景展望与我国核电的发展.华北电力大学学报（自然科学版）[J].2007， 34（5）.
[2] IAEA Annual Report 2010 （国际原子能机构IAEA2010年报）[R]： 56.
[3] David W. Fischer. Planning for large-scale accidents： Learning from the Three Mile Island accident[J].Energy.1981，6（1）： 93-108.
[4] E. Cardis， M. Hatch. The Chernobyl Accident—An Epidemiological Perspective[J]. Clinical Oncology.2011，23（4）： 251-260.
[5] David E.W. Leaver， Stephen L， etc. ALWR utility requirements document containment performance requirements[J].Nuclear Engineering and Design.1993，145（3）：307-319.
[6] B Roche.The European utility requirement document（EUR）[J].Nuclear Engineering and Design，2001，209（1-3）：39-45.
[7]Qiang Yan，Anjian Wang，Gaoshang Wang，etc. Nuclear power development in China and uranium demand forecast： Based on analysis of global current situation. Progress in Nuclear Energy，2011，53（6）：742-747.
[8] Mazen M，Abu-Khader.Recent advances in nuclear power：A review[J].Progress in Nuclear Energy.2009，51（2）：225-235.
[9] Takashi Kamei， Kazuo Furukawa， Koshi Mitachi， etc. Mass balance analysis of Th–233U based MSR （Molten-Salt Reactor） cycle （THORIMS-NES） transferred from present U-Pu based LWRs （Light Water Reactor）. Energy.2010，35（2）： 928-934.
[10] Masahiko Numakura， Nobuaki Sato， Catherine Bessada，etc. Structural investigation of thorium in molten lithium-calcium fluoride mixtures for salt treatment process inmolten salt reactor.Progress in Nuclear Energy.2011，53（7）：994-998.
作者简介：
孙毅（1979-），男，陕西西安人，本科，工程师，主要研究方向：稀有难熔金属。