当今世界核电工业的发展_原子能论文

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世界核电经历了50—60年代的工业验证和产业起步、70—80年代初期的高速发展阶段后,80年代中期以来从整体上进入了徘徊乃至停滞的阶段,世界各工业发达国家纷纷在此时期调整其能源政策,大力削减原来制定的核电发展计划。1983 年底世界在建核电机组数为209 台, 到1997年已下降到36台。1990年到1999年,核发电量占总发电量的比例基本维持在16—17%,装机容量年均增长率仅为0.56%。有人由此认为世界核电由于其固有的缺陷(如公众安全性问题)将就此进入衰退时期,并逐渐退出历史舞台。如何正确认识当今世界核电工业发展中存在的问题以及正确评估未来世界核能技术产业发展的基本态势,把握世界核能技术发展的基本规律,对我国刚刚起步的核电产业的发展有着极为重要的作用。

一、核电是一种干净清洁的能源,其发展已为发达国家的经济建设和可持续发展做出了重要贡献

自1954年6月世界第一座核电机组在前苏联建成投产,40 多年来世界核能工业得到了飞速发展,目前核能已占了世界一次能源消费总量的7.3%(1997年)。到1999年底,全世界共有32个国家和地区共436座核反应堆正在运行,装机达35171.8万kw,核发电量约占世界总发电量的17%,还有38座反应堆共3171.8万kw装机容量在建造中[1]。 目前从世界的平均水平来看,核能已成为继火电、水电后的第三大发电能源,并与火、水电成鼎足之势。同时,有不少国家和地区的核发电量已远远超过了常规发电量。1998年底,立陶宛核发电量占总发电量的81.5%,法国占78.2%,比利时为60.1%,全世界共有18个国家和地区的核发电量已超过25%[2]。

实践表明,核电是较干净清洁能源。一座100万kw 核电站每年除产生约30t乏燃料及800t左右的中、低放废物外,对环境几乎是零排放。核电厂这些少量废物经压实处理后,体积只有80m[3],经特殊处理后,对环境影响极微。而同样大小的煤电厂每年向环境排放CO[,2]588万t、SO[,2]4.4万t、NO[,2]2.2万t、烟尘0.9万吨、灰渣45万t,由此带来的环境污染要严重得多。

从人们所关注的放射性剂量来看,目前生活在核电厂周围的居民每年接受的辐射剂量要小于0.01毫希,只相当于7000m高空乘飞机2小时所接受的剂量,或为平均天然本底辐射水平的1/270。从全球来看,人类每人每年受到来自由所有常规核能相关活动造成的辐射仅占所受辐射照射量总量的0.006%,其中天然本底照射量就占了88.6%[3]。事实上,同样大小的火电站释放出的放射性物质是核电厂的9—14倍。 核能活动的CO[,2]排放因子仅是煤炭、石油、天然气、水力等能源活动的1/43、1/30、1/41、1/14[4],是包括可再生能源在内的所有能源活动中最小的。

核能的和平利用与核电工业的发展,为人类可持续发展作出了重要贡献,为各国在应付世界性能源危机,减少对国外能源的依赖,确保本国能源供应与经济安全方面功不可没。从核能活动对缓解地球温室效应的贡献来看,目前占世界一次能源消费7%的核电每年可减少排放CO[,2]23亿t,相当于年全球CO[,2]释放量的8%。法国在过去30年里, 由于核电的发展,使CO[,2]释放量的降低超过了80%。同样,核能的使用在减少环境污染方面已取得明显成效。如法国在1980—1986年总发电量增加了40%,而排放的硫化物减少了9%,尘埃减少了36%, 大气质量明显改善,原因正是因为法国大量使用核电,其核电量早已超过了总发电量70%的结果。此外,核能的高能量密度特性,使全世界在核能使用中获得了较高的能源经济效应。据统计,在1973—1987年间,由于采用核电,全世界累计节约了117亿桶石油,4247亿m[3]以上的天然气和15亿t以上的煤炭,合计价值达4940亿美元[5]。在实现能源结构多元化与能源安全性方面,在应付70年代的两次石油危机中,核能为欧、美等国贯彻能源安全战略、减少危机对各国经济的冲击也作出了重要贡献。据报道,自1974年以来,核能已使法国减少了6000亿法朗(约合1700亿美元)的燃料进口,并且还保证了核相关货物、服务和电力的大量出口。而在美国,核电工业提供了大约450万个就业机会,创造着790亿美元的税收收入。在加拿大,1962—1994年,核电创造的国民生产总值约3450亿加元,提供直接就业机会2.6万人,间接就业1万人;1965—1989年间,由于使用核电减少石油输入而节省外汇约170亿加元, 此后每年节省外汇约10亿加元,同时由于出口铀每年创汇10亿加元[6]。 对于一些资源缺乏的国家和地区、如日本、韩国、台湾等出于解决能源供应和能源安全的考虑,已将核能工业的发展作为能源战略政策目标的首要选择。

二、目前世界核电工业呈现的徘徊局面,是80年代中期以来特定的历史时期、特定的世界政治经济环境变化和核电技术本身发展进程中所产生的问题所共同导致的

首先,冷战结束,国际对抗局势整体上趋于缓和,世界各国的总体政策战略目标出现了调整。核能体现国家安全战略的“权重”在下降,能源资源配置向主要依靠市场机制的方式调整,各种能源的经济竞争性成了市场选择的主要标准;其次,70年代以来的石油危机的影响在逐渐消除,国际市场化石燃料的价格大幅回落,常规化石能源的经济竞争性逐渐恢复,核能的相对经济竞争优势下降,能源市场为核能提供的可替代空间在缩小;其三,80年代以来,世界经济特别是发达国家的经济增长放慢,市场对电力的需求下降,能源需求增长减缓,原有根据高速经济增长预测前提下制定的庞大的核电发展计划不得不大幅削减; 其四,1979年美国三哩岛和1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故后,公众和政府对核电安全性要求不断提高,致使核电设计更复杂、政府审批时间加长、建造周期加长,建造成本上升,核电的绝对经济竞争性下降,市场投资开始转向其他能源。

应该看到,这只是核电产业发展进程中所呈现出的暂时困难,并不能改变其继续向前发展的基本趋势。近期有许多的迹象表明,通过一段蓄势以后,世界核能工业必将在全球掀起又一次发展高潮。

三、世界核能技术正处于新技术突破的前期

世界核电工业的发展尽管要受到许多外在因素的影响,但本质上不能脱离其自身技术的积累、创新与发展规律的制约。从图1可知, 目前核裂变技术正处于C阶段的后期、D阶段的前期,即先进堆技术诞生的孕育期。因此,从本质上讲,当今核电的徘徊局面正是由于各国在等待核电技术的新突破而造成的。核裂变技术只有到人类可控核聚变技术的掌握为止才会逐渐进入衰退期。

60—70年代初,核电技术的安全性和经济性得到验证,70—80年代初形成了第一次核电发展高潮。80年代中期后,核电技术本身在发展过程中出现了安全性问题,如发生了三哩岛与切尔诺贝利事故。为了满足更高的安全性要求,在原有的堆型技术基础上进行的改造和附加安全投入,却使技术更趋复杂化,成本增加,导致核电的绝对经济竞争性下降。当前世界核电发展的现状是,世界核电要进一步发展,就必须在技术上寻求新的突破,诞生安全性与经济性能更优的新一代反应堆。因此,核电技术要满足更高的安全性与经济性要求有着其自身发展的客观需要。尽管当今世界发达国家的核电发展停滞不前,但各国均在抓紧对新的技术堆型进行研制、开发和试验。1997年9 月美国总统科学技术咨询委员会提交的《面向21世纪的联邦政府能源研究开发》报告中指出:“将核能作为可采用以及可扩大的能源选择项目方面确立其地位是重要的”。并强烈要求立即转变在此之前的消极政策。同时建议在核裂变方面的预算由原来的4200万美元增加到1.19 亿美元; 核聚变方面由原来的2.32亿美元增加到3.28亿美元。而法国、 日本等在核电新技术系统的研究投入方面亦不甘落后。可以预见,一旦新的先进技术堆型经过试验成功,并证明具有更好的安全性和经济性能,那么,人类第二次大规模开发利用核能的高潮就具备了内在的前提条件。在最近召开的世界能源大会上,法国电力公司总裁说,今后法国将利用新的核电技术发展90%核电、10%水电的能源结构,就是明证。

图1 核能技术的发展轨迹与范式

四、世界核电技术市场呈现出新的态势

自80年代中期以来,世界核电市场呈现出明显的买方市场特征。发达国家核电长时间没有新的机组订货,而原有于70—80年代投产的机组离退役还有10—20年,各国核电技术力量与产业能力除了维持现有机组的运作和对新先进堆型进行研究开发外,还有相当一部分技术力量闲置过剩,急需要寻找出路,以维持一定的产业技术能力和赢利水平。同时各国为防止出现大量失业,给国家经济带来不利影响,也不能使核电产业过度萎缩。总之,无论是政府还是私有公司,都不愿意放弃对核电技术能力的拥有,以在核电技术创新取得突破后,核电市场一旦复苏,就可快速投入。

(一)发展中国家核电产业面临良好发展机遇

从技术本身的运作规律来看,在创新技术未取得完全市场地位之前,原有技术不会自动退出市场,它必定会向海外其他潜在市场的国家扩散和渗透,以获取最大的超额利润,这也是资本主义市场经济制度运作的普遍规律。

因此,当今发达国家如美、法、日、德等无一不在激烈地争夺海外核电市场。经济迅速增长的亚洲地区呈现出的广阔的核电潜在市场,已成为各国争夺的首选之地。法国法马通公司、德国ABB公司、 德国西门子公司、美国西屋公司、加拿大原子能公司等无不表示,未来的主要业务市场将集中在亚洲特别是中国、韩国等新兴市场。买方市场的出现,为发展中国家选择合适的合作伙伴、争取到良好的技术转让与贸易条件提供了好的机遇。

此外,随着世界经济一体化趋势的加强,世界核能工业界各大跨国公司在激烈争夺海外世界市场的同时,为了共同的利益,也越来越趋向于以联合、兼并、合作协议等方式来展开竞争。近年来,在世界核电技术市场上,也同样出现了大规模的兼并与联合浪潮。这将使得世界核能工业在全球范围内垄断进一步加强,竞争也将更加激烈,在全球范围内合理安排科研、制造、试验、生产与后处理等全过程产业链的趋势将更加明显。发展中国家如果能在这次全球核能工业调整与整合中成为跨国公司全球产业链中的一环,那么对发展中国家基础技术水平的提高、产业能力的加强将起到重要的推动作用。

(二)发达国家核电大发展的必要条件在充分蕴酿

尽管除亚洲地区外,当今世界核电发展形势还不明朗,西方发达国家在2010年以前要新建的核电站仍然不多,核电发展难有起色,但各国情况表明世界2000年后正在蕴酿着核电大发展的必要条件。

1.一些西方发达国家近几年来放弃发展核电的政策带来了严重的后果,引起了一些政治家的反思。根据OECD一份研究报告指出:OECD国家中,如果把现有的核电全部放弃,其代替能源安装的费用:新工厂运行费为5000亿美元/年,燃料生产和管理费为60亿美元,工人失业人数将达60万人,其中训练有素的高级人员约为10万人。德国如放弃核电会使电费增加5—6%,直接威胁到10000 个就业机会, 并对相关领域内的40000个就业机会造成间接影响。 如果包括核工业所涉及的供应商和制造商,政府放弃核电的政策将把总数达150000个就业机会置于风险之下。西班牙社会工人党1982年上台后推行反核政策,中止了5 个核电机组的建设,由于暂停令,使西班牙核电公司今后25 年内的债务达到27000亿比基塔,总值大于国家的总债务。1980年瑞典议会决定要在2010年淘汰核电,但是要代替全部现有的核电站,今后10年内每年要花10亿美元,这使它的GDP下降1%,并使工业用电的费用增加了一倍,这直接影响瑞典的出口,严重威胁工业部门的就业,从而危及瑞典的福利政策。1991年,瑞典政府重评了该国的核电政策,决定撤消3年前关于1995 年关闭两套核电机组的决定,并到2010年前是否淘汰核电要看其它能源(风能、生物能)的开发是否成功再定。

2.西方各国越来越关心能源多元化政策的推进。世界化石能源资源分布不均匀,石油大部分集中在中东,而伊朗、伊拉克各占10%;天然气的4/10是原苏联提供的,俄罗斯、中东国家各占1/3; 煤的贮量原苏联占1/3,中国占1/5。而与此相反,天然铀的贮量主要集中在政治稳定区,加拿大占22%、澳大利亚占10%。 由于70 年代的石油危机和90年代的两伊战争以及目前美国的西方发达国家与伊朗、伊拉克的敌对关系,今后推行能源多元化政策是它们的唯一选择,而发展核电是能源多元化政策的重要组成部分。今后由于化石能源逐渐耗尽,其价格必然会上涨,从而影响电价的上涨,而核电的价格有着其内在稳定性。为了在经济上能够稳定的发展和在政治上摆脱外来的影响,西方政治家将越来越重视核电的发展。

3.核电重新发展的观念与价值障碍逐步扫清。近来民意测验表明,公众对核电的接受程度越来越好,而一些政党或政府的态度也在转变。据俄罗斯核能公众信息中心的统计,1993年进行的民意测验表明:美国78%的人赞成发展核电,法国为82%,俄罗斯64%,日本69 %, 韩国84%。德国1991年的民意测验表明64%的人赞成发展核电,1999年3 月德国首都波恩还发生了有大约35000 人参加的反对德国政府逐步淘汰核电计划的示威游行。日本1994年10月的民意测验表明,认为今后主要能源为核电的为56.6%。瑞典1999年的一项大型民意测验表明82%的选民要求该国的12台核电机组继续运行,只有16%的人赞成提早关闭。又如德国政府已提出了一项有关关闭核电站的妥协方案,暂时不执行关闭核电站的固定时间表;对原子能发电的态度曾一度很冷淡的克林顿政府目前也在原子能发电政策上发生了重要的转变。1998年秋季美国决定了有关发展核能研究的新方针,根据这一新方针,美国于1999年5 月发表了45项官民合作、推进发展原子能发电的研究开发计划,并将为实现这些计划投入总计1900万美元的资金。而美国工业界对核能的经济和环境效益也日益看重,一些核电站正在更新运行许可证,一些电力公司正在收购核电站和增加对核电开发的投入。

综观上述,可以预见的是发达国家大批核电站的退役,它的大部分替代电站仍然是核电站。过去近40年中全世界已经关闭的反应堆有63座,其中到2000年商用核电站将退役的还有60套机组。已经明确表态将以核电来代替的有法国和日本等,英国也决定新建压水堆代替退役的气冷堆。尽管美国、德国的替代计划情况不明朗,但如果第二代核先进堆型技术获得成功,其退役的核电站大部分也会由新的核电机组来代替。

五、可持续发展战略为核电的发展提供了新的契机

20世纪以来,全球的环境问题已成为影响世界经济秩序、政治格局和国际关系的一个政治问题。可持续发展已成为世界各国共同关注的问题。为了防止全球气候的变化,1992年6 月联合国举行了联合国环境和发展大会,通过了《气候变化框架公约》,包括中国在内的153 个国家和地区签了字。欧洲共同体和日本已达成一致,采取措施控制CO[,2]排出量使之维持在1990年的水平。4个欧洲国家,即丹麦、荷兰、瑞典、 芬兰已开始征收CO[,2]税,多数国家则从过去能源税中划出一部分,作为碳税。也就是说未来如果把环境损失带来的外部成本加到煤电成本上,则核电的经济性必然大大好于煤电。

在可持续发展战略下,要解决资源枯竭与环境破坏等问题,必然要求各国减少对化石能资源的开采与利用,而核能作为满足可持续发展要求并能大规模利用的清洁能源,将是近期唯一的替代能源选择。1998年9月召开的世界能源理事会第17 次大会明确向各国政府和工业界提出的6 项建议之一就是:“核能应当在保证电力供应以及防止全球变暖的战略中发挥主要作用。”

毫无疑问,各方面的条件一旦成熟,世界核电必将迎来第二次发展高潮。

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