核能一般是指原子能,即原子核發(fā)生變化時釋放的能量,如重核裂變和輕核聚變時所釋放的巨大能量。放射性同位素放出的射線在醫(yī)療衛(wèi)生、食品保鮮等方面的應用也是原子能應用的重要方面。
一、核能是指什么?
核能一般是指原子能,即原子核發(fā)生變化時釋放的能量,如重核裂變和輕核聚變時所釋放的巨大能量。放射性同位素放出的射線在醫(yī)療衛(wèi)生、食品保鮮等方面的應用也是原子能應用的重要方面。核能(或稱原子能)是通過轉化其質量從原子核釋放的能量,符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc2 ,其中E=能量,m=質量,c=光速常量。核能通過三種核反應之一釋放:1、核裂變,打開原子核的結合力。2、核聚變,原子的粒子熔合在一起。3、核衰變,自然的慢得多的釋能形式。
核聚變,又稱核融合、融合反應、聚變反應或熱核反應。核是指由質量小的原子,主要是指氘或氚,在一定條件下(如超高溫和高壓),只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛,讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起,發(fā)生原子核互相聚合作用,生成新的質量更重的原子核(如氦),中子雖然質量比較大,但是由于中子不帶電,因此也能夠在這個碰撞過程中逃離原子核的束縛而釋放出來,大量電子和中子的釋放所表現出來的就是巨大的能量釋放。這是一種核反應的形式。原子核中蘊藏巨大的能量,原子核的變化(從一種原子核變化為另外一種原子核)往往伴隨著能量的釋放。核聚變是核裂變相反的核反應形式??茖W家正在努力研究可控核聚變,核聚變可能成為未來的能量來源。
核能發(fā)電是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其相似。只是以核反應堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐,以核裂變能代替礦物燃料的化學能。除沸水堆外(見輕水堆),其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱,在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水,然后形成蒸汽推動汽輪發(fā)電機。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的飽和蒸汽,經汽水分離并干燥后直接推動汽輪發(fā)電機。
全球能源十分缺乏,為了響應節(jié)能、環(huán)保、減排,世界各國在大力加速發(fā)展核能能源,近年來全球核能發(fā)電量快速增長,2019年全球核能發(fā)電量達2796.6太瓦時,較2018年增加了100.02太瓦時,同比增長3.71%,2020年較2019年有所下滑,2020年全球核能發(fā)電量為2700.1太瓦時,較2019年減少了96.50太瓦時,同比減少3.45%。
分地區(qū)來看,2020年北美核能發(fā)電量為940.4太瓦時,較2019年減少了23.5太瓦時;中南美核能發(fā)電量為26.0太瓦時,較2019年增加了1.4太瓦時;歐洲核能發(fā)電量為837.4太瓦時,較2019年減少了92.6太瓦時;獨聯(lián)體核能發(fā)電量為218.0太瓦時,較2019年增加了6.8太瓦時;中東核能發(fā)電量為8.0太瓦時,較2019年增加了1.5太瓦時;非洲核能發(fā)電量為15.6太瓦時,較2019年增加了2.0太瓦時;亞太地區(qū)核能發(fā)電量為654.8太瓦時,較2019年增加了7.9太瓦時。
中國能源結構仍以煤炭為主體,清潔優(yōu)質能源的比重偏低。官方正計劃調整核電中長期發(fā)展規(guī)劃,加快沿海核電發(fā)展,力爭2020年核電占電力總裝機比例達到百分之五以上。之前在核電規(guī)劃中,核電比重為百分之四。中國建成和在建的核電站總裝機容量為870萬千瓦,預計到到2050年,根據不同部門的估算,中國核電裝機容 量可以分為高中低三種方案:高方案為3.6億千瓦(約占中國電力總裝機容量的30%),中方案為2.4億千瓦(約占中國電力總裝機容量的20%),低方案為1.2億千瓦(約占中國電力總裝機容量的10%)。
根據中研普華產業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年核能行業(yè)市場深度分析及發(fā)展規(guī)劃咨詢綜合研究報告》顯示:
中國國家發(fā)展改革委員會正在制定中國核電發(fā)展民用工業(yè)規(guī)劃,準備到2020年中國電力總裝機容量預計為9億千瓦時,核電的比重將占電力總容量的4%,即是中國核電在2020年時將為3600-4000萬千瓦。也就是說,到2020年中國將建成40座相當于大亞灣那樣的百萬千瓦級的核電站。從核電發(fā)展總趨勢來看,中國核電發(fā)展的技術路線和戰(zhàn)略路線早已明確并正在執(zhí)行,當前發(fā)展壓水堆,中期發(fā)展快中子堆,遠期發(fā)展聚變堆。具體地說就是,鈾資源,采用鈾钚循環(huán)的技術路線,中期發(fā)展快中子增殖反應堆核電站;遠期發(fā)展聚變堆核電站,從而基本上“永遠”解決能源需求的矛盾。
美國的核聚變研究主力,一個是該國能源部耗資40億美元在加州利弗莫爾建造的國家點火裝置,也是世界最大的激光核聚變裝置。但爭議是,利用該技術研制的氫彈,用激光點火爆炸后不會產生放射性裂變物,屬于不會產生核輻射的“干凈的”“常規(guī)武器”,并且不受《全面禁止核試驗條約》的限制。
中國同樣在核聚變技術上不斷取得突破。我國自行設計、自主研發(fā)的首臺大型反場箍縮磁約束聚變實驗裝置在中國科學技術大學完成安裝調試并進入常態(tài)化運行。KTX所利用的反場箍縮,有別于托卡馬克和仿星器,是另一類環(huán)形磁約束聚變裝置。
當前全球核電產業(yè)發(fā)展加速回暖,中國核電發(fā)展政策也漸趨積極,2021年提出了“積極安全有序發(fā)展核電”的方針。經過30余年的發(fā)展,中國核電技術取得了長足進步。目前,中國已擁有“華龍一號”和“國和一號”第三代核電技術,大型先進壓水堆及高溫氣冷堆研發(fā)持續(xù)推進,陸上商用模塊化小堆開工建設,鈉冷快堆、熔鹽堆、聚變堆等先進核能系統(tǒng)的關鍵技術研發(fā)獲得新突破。預計在2022年-2025年間,中國將進一步加快擴大裝機規(guī)模,保持每年6—8臺核電機組的核準開工節(jié)奏,2025年核電運行裝機容量達7000萬千瓦左右。
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2022-2027年核能行業(yè)市場深度分析及發(fā)展規(guī)劃咨詢綜合研究報告
核能行業(yè)研究報告旨在從國家經濟和產業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略入手,分析核能未來的政策走向和監(jiān)管體制的發(fā)展趨勢,挖掘核能行業(yè)的市場潛力,基于重點細分市場領域的深度研究,提供對產業(yè)規(guī)模、產業(yè)結構、區(qū)...
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