在日本及其持續的危機以西,東海的彼岸,坐落著不斷發展的秦山核電站,那裡正在建設四座新的壓水反應堆,此外還有五座反應堆已在現場執行。秦山擴建是中國目前正在建設或已批准建設的20座新核電站之一,這是中國旨在將核電在中國發電量中所佔份額從不足2%提高到5%的努力的一部分。這意味著根據世界核能協會的資料,中國正在建造全球在建核反應堆的近一半。
“目前中國有13座核電反應堆在執行,” 前國家發展和改革委員會副主任張國寶在北京國家發改委總部去年11月的訪問中透過翻譯表示——國家發改委是負責制定能源和產業政策的政府機構。“與美國和法國等國家相比,這個數字非常小,[但]我們在新建核反應堆的建設方面位居世界第一。”
中國新發布的五年規劃要求中國從化石燃料以外的來源獲取11.4%的能源需求——其中至少43吉瓦來自核能——高於目前的略高於8%。此外,中國官員已宣佈計劃明確將中國的能源總消耗量限制在2015年前達到40億噸標準煤當量;他們還起草了一份“新能源產業發展規劃”,計劃在未來十年內在包括核能在內的“新能源”領域投資超過7500億美元。
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但是,3月11日,日本發生的9.0級地震和隨後的14米高海嘯引發了福島核電站事故,這引起了人們的擔憂。溫家寶總理主持的國務院會議已經暫停了新的核電建設和審批。“我們將暫時暫停審批核電專案,”國務院在3月16日會議後的一份宣告中表示。“安全是發展核電站的首要任務。”
但這將是暫時的。“中國的能源結構以煤炭為主,”今年退休的張國寶解釋說。“在不久的將來,增加核能和可再生能源在我們能源結構中的比例是我們的首要任務。”
中國目前執行的反應堆提供近11吉瓦的電力——或超過該國臭名昭著的三峽大壩一半的電力。中國還在建設25座反應堆。“到2020年,[核電]裝機容量可能超過70吉瓦,”張國寶說,儘管目前的核電五年規劃是在2015年前將其從10吉瓦提高到50吉瓦。
但這仍然只是燃燒煤炭產生的電力的一小部分。“在可預見的未來,煤炭仍將佔據我們能源結構的很大一部分,”張國寶說。
具有中國特色的核能
中國新的核能未來是其自身和外國反應堆設計的混合體。中國已經或正在建造來自加拿大的重水反應堆、來自法國的“進化型”壓水反應堆、在南非測試的球床反應堆,甚至還在研究將熔鹽用於冷卻和釷用於燃料的反應堆。中國已成為核工業新反應堆設計的活實驗室,並從中獲得實際建設經驗。
秦山核電站1號反應堆是中國首次嘗試設計核反應堆——一種稱為CNP-300的壓水反應堆,其設計基於西屋公司在1950年代提出的設計。該設計的最新迭代版本——CNP-1000——融入了更多的安全功能。
中國核工業集團公司(中核集團)“花費了10年時間開發我們自己的技術,並開發了具有我們自己[智慧財產權]的CNP-1000技術,” 該公司核電部主任陳華在去年秋天訪問這家準政府公司位於北京的總部時透過翻譯表示。“我們正在申請批准開始使用CNP-1000技術進行建設。”
但越來越清楚的是,中國與西屋公司合作建造其最新的核反應堆設計——AP-1000——可能會為該國未來反應堆艦隊的大部分提供技術藍圖。目前該國正在建設四座這樣的反應堆——現在是全球唯一正在實際建設這種先進核電站的地方。如果一切按計劃進行,第一座反應堆將於2013年開始裂變,其餘三座將於2016年上線。“中國現在有很多不同年代的西屋工廠,” 西屋公司執行長Aris Candris指出。
AP-1000更便宜,因為它被設計為在工廠內部建造,在工廠內部可以更好地控制天氣或勞動力等因素。其理念還在於減少建造AP-1000所需的混凝土和鋼材總量,這也縮短了建設時間——所有這些都節省了成本。它可能也更安全,擁有新的功能——例如反應堆堆芯上方的水箱和內置於周圍建築物的通風口——可以在沒有人為干預或電力的情況下冷卻反應堆。“我們花費了數億美元來證明水會向下流動,” Candris解釋說。此外,“你可以在現有工廠的佔地面積內放置三個AP-1000。”
但中國人也決心掌握AP-1000技術。“透過這次合作,我相信我們自己的技術可以得到提升,” 陳華在談到與西屋公司的交易時說。
這種提升可能是相當直接的。中國已經開發了自己的設計版本,稱為“CAP-1000”——這得益於西屋公司根據許可協議移交的數萬頁設計檔案。“存在技術轉讓和本地化協議,” 西屋公司發言人Vaughn Gilbert說。這也使得中國能夠將未來AP-1000反應堆的更多元件供應轉移到中國本土——就像韓國或法國之前透過採用早期的西屋設計所做的那樣。
法國阿海琺集團——其反應堆源於幾十年前的西屋藍圖——在許可其自身設計的兩座反應堆在廣東省台山核電站建造時,明確地沒有遵循這條路線。“未經我們的批准以及出口,他們不得在國內建造,” 阿海琺發言人Jarret Adams指出。“在中國正在建設的兩座[進化型壓水反應堆]進展非常順利。我們也希望再建兩座。”
“我們沒有授權中國政府採用我們的技術,” 阿海琺公司負責主要客戶的副總裁Bruce Marlow在加利福尼亞州表示。但是“我確信有人會抄襲該設計。” 中國人已經提出了他們自己版本的另一個阿海琺設計——稱為“CPR-1000”。
關鍵將是成本。國家發改委的張國寶指出,中國的核電站可能與經過改造以易於捕獲二氧化碳汙染的燃煤電廠一樣便宜。“在中國,核電站的成本低至每千瓦1500美元,” 他說。
“新能源的相對成本越來越低,因為化石燃料越來越貴,” 中國電力裝置製造商A-Power的執行長陸錦祥在該公司瀋陽風力渦輪機工廠參觀時解釋說。並且“或許,未來將對煤炭燃燒徵收重稅或嚴格限制。”
核燃料
阿海琺還簽署了一份合同,向包括中國廣東核電集團(中廣核)和中核集團在內的中國核運營公司供應鈾燃料——從現在到2020年,供應20,000噸裂變材料,價值35億美元。阿海琺負責法國的乏核燃料再迴圈,目前正在討論幫助中國製定這方面的計劃,包括在甘肅省戈壁沙漠建造後處理廠的可能性。“這表明了他們對核能的長期承諾,” Adams說。
與日本非常相似,中國計劃透過建立這種後處理來充分利用其估計的170,000噸國內鈾供應。這種核燃料再迴圈涉及取出用過的核燃料棒,分離出鈽和其他裂變副產品,然後將結果與新鮮鈾結合以生產可用的燃料——稱為混合氧化物(MOX)燃料。
與此同時,即使在阿海琺的幫助下,日本仍在努力使其六所村後處理廠上線,目前依賴法國和英國來回收其用過的鈾燃料棒。日本的文殊快堆——這將允許完全燃料再迴圈和用於發電——由於火災和技術故障,已經關閉多年,包括一臺卡在反應堆容器中的燃料裝卸機,導致實驗性反應堆關閉。
中國的努力是否會取得更好的成果還有待觀察,儘管自2006年以來,甘肅的一箇中試工廠一直在後處理有限數量的用過的核燃料。“對於中國,我們將以回收的形式進行,因為我們想充分利用我們的資源,” 中核集團的陳華說。“目前,我們只是暫時儲存這些能源。”
中國還在擴大其在全球範圍內獲取更多鈾的努力,購買從哈薩克到尼日甚至加拿大的鈾礦產品。中廣核希望收購一家總部位於倫敦的礦業公司——卡拉哈里礦業公司——以獲得非洲國家奈米比亞的鈾礦。
安全第一
核電仍然是少數幾種可以取代中國煤炭的能源之一。中國已經超過美國成為世界上最大的溫室氣體排放國,這主要是因為中國每年燃燒超過30億噸煤炭——每年有數千名礦工在挖掘骯髒的黑色岩石以滿足中國的能源需求時喪生,更不用說中王國煤炭燃燒造成的令人窒息的空氣汙染所造成的健康損失,世界銀行估計,這使該國每年損失1000億美元的醫療費用。“你建造的任何核電站都在取代一座燃煤電廠,” 西屋公司的Candris說。
但是,正如國務院的法令以及日本的事故所表明的那樣,安全仍然是核電的關鍵問題。“核電有非常嚴格的質量要求,” Candris指出。“對於一些[關鍵裝置,如鍛件、泵和閥門],他們在滿足這些嚴格的質量規範方面遇到了一些問題。他們要求我們為他們提供裝置支援,我們已經能夠做到這一點。”
這不僅僅是中國獨有的問題。2008年,美國核管理委員會在位於美國的兩個核設施中發現了假冒的和可能有缺陷的閥門、管道和斷路器——這些裝置實際上並未經過驗證能夠承受執行中的反應堆帶來的嚴酷考驗。
國家發改委官員警告說,反應堆建設速度過快可能會帶來安全風險。此前,中核集團前負責人康日新因與前所未有的核電站擴張相關的腐敗問題將在獄中度過餘生,這可能會讓人質疑所用材料的安全性。畢竟,早在1990年在秦山建造的第一座反應堆——第一座完全由中國人設計和建造的反應堆——由於地基缺陷以及包含反應堆本身的鋼製容器焊接缺陷,不得不被拆除並重建。
“確保核安全是這個行業的生命線,” 中核集團的陳華說。“我們都是核工業的家庭成員。” 編者注:本文的部分報道是檀香山,夏威夷東西方中心傑斐遜獎學金的成果。