第一帶到第四代核反應(yīng)堆分別是什么？工作原理分別是什么？注明民用還是軍用··

【專家解說】：自從20 世紀(jì)50 年代民用核反應(yīng)堆誕生以來，世界上的核電反應(yīng)堆經(jīng)歷了很大的發(fā)展和變化。 第一代反應(yīng)堆集中了世界上（主要是美國、俄羅斯、法國、英國）建造的首批原型堆。 目前正在運(yùn)行的是第二代反應(yīng)堆。主要有美國、歐洲、日本的壓水堆（PWR）和沸水堆（BWR）；俄羅斯設(shè)計(jì)的輕水堆（VVER）；東歐國家的壓力管式沸水堆（RBMK），以及加拿大和印度的坎杜重水堆（CANDU）。第三代反應(yīng)堆已做好建造的準(zhǔn)備。實(shí)際 上，日本已經(jīng)建造了2 臺機(jī)組（柏崎· 刈 羽6 號和7 號）。根據(jù)需要和各國的情況， 2010～2015 年期間，第三代反應(yīng)堆將替代正 在運(yùn)行的第二代。 第四代反應(yīng)堆還處于研發(fā)階段，目前已 有多種研發(fā)規(guī)劃，預(yù)計(jì)將于2030 年達(dá)到技 術(shù)成熟，2035～2040 年開始建造首批機(jī)組。 第一代反應(yīng)堆 第一代反應(yīng)堆是20 世紀(jì)50～70 年代建造的首批原型堆：美國1957 年臨界的首座用于發(fā)電的60MW 壓水堆（希平港）；法國1956 年臨界的天然鈾石墨氣冷堆（UNGG）和英國的石墨氣冷堆（MAGNOX）。這一代反應(yīng)堆受到燃料循環(huán)的限制，尤其是在20 世紀(jì)50～60 年代，一方面沒有工業(yè)濃縮鈾技術(shù)，另一方面某些希望擁有核威懾工具的國家需要生產(chǎn)裂變材料。在此種背景下，反應(yīng)堆只能使用天然鈾作燃料，用石墨或重水作慢化劑。法國建造和運(yùn)行了 3 座產(chǎn)钚堆（G1、G2和G3），和6 座發(fā)電堆。盡管更大規(guī)模的反應(yīng)堆具有令人感興趣的特點(diǎn)（熱效率高、可使燃料得到更充分的利用），但是，由于受到技術(shù)限制，投資費(fèi)用高，提高安全性困難，因此第一代反應(yīng)堆的功率通常較低。第二代反應(yīng)堆 第二代反應(yīng)堆是20 世紀(jì)70 年代到2000 年投入運(yùn)行的商業(yè)反應(yīng)堆，有PWR、BWR、 VVER 和CANDU 幾種堆型。在這個階段， PWR 和BWR 向著更簡單、可靠和經(jīng)濟(jì)的方 向發(fā)展。這兩種反應(yīng)堆目前占世界核電反應(yīng) 堆總數(shù)的85%。 在法國和世界的工業(yè)經(jīng)驗(yàn)反饋中，第二 代反應(yīng)堆從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境方面驗(yàn)證了核電的 性能，核電的價格與化石燃料相比非常有競 爭力，廢物排放大大低于允許限值。世界上 的反應(yīng)堆累計(jì)運(yùn)行超過1 萬堆年，表明這些 工業(yè)技術(shù)是成熟的。 目前，世界上運(yùn)行中的反應(yīng)堆為441 座。 平均壽期為20 年，有50 座已超過30 年，8 座超過40 年。 第三代反應(yīng)堆 必須向第三代反應(yīng)堆發(fā)展的要求始于 1979 年美國三里島核事故。主要目標(biāo)是要提 高現(xiàn)有反應(yīng)堆的安全性，雖然這些反應(yīng)堆實(shí) 際上已被證明具有很高的安全性。 第三代反應(yīng)堆派生于目前運(yùn)行中的反 應(yīng)堆。設(shè)計(jì)基于同樣的原理，并在技術(shù)上汲 取了這些反應(yīng)堆幾十年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 1993 年，法國和德國的核安全機(jī)構(gòu)批準(zhǔn) 了未來壓水堆安全的發(fā)展方向，并確定了新 的安全參考標(biāo)準(zhǔn)。新的安全發(fā)展方向規(guī)定， 假如發(fā)生嚴(yán)重事故，放射性及其效應(yīng)不得影 響到電廠以外。 因此，在自1992 年開始的歐洲壓水堆 （EPR）的研究和設(shè)計(jì)工作中，安全被作為 首要參考因素。加強(qiáng)安全主要表現(xiàn)在，為了 進(jìn)一步降低事故發(fā)生概率，增加了安全裝置 的冗余度，而且非能動安全設(shè)計(jì)可確保機(jī)組 在發(fā)生事故時仍能正常運(yùn)行。 EPR 的設(shè)計(jì)和改進(jìn)是法德15 年的研發(fā) 成果。該反應(yīng)堆有以下明顯優(yōu)點(diǎn)： 安全性大幅提高， 造價降低， 長壽命廢物量降低， 競爭力提高。 在核領(lǐng)域，第二代與第三代之間的過 渡已開始多年。例如，日本1997 年投入 運(yùn)行的柏崎·刈羽核電站兩臺機(jī)組，法國 分別于1996 和1999 年投入運(yùn)行的舒茲和 希沃N4 系列都屬于這一類。韓國已計(jì)劃 2010 年建造第三代反應(yīng)堆。美國也計(jì)劃 2010 年建造水冷或氣冷堆。中國也有同樣 的計(jì)劃。 第四代反應(yīng)堆 第四代反應(yīng)堆是未來的系統(tǒng)，無論是從反應(yīng)堆還是從燃料循環(huán)方面都將有重大的 革新和發(fā)展。作為2000 年美國能源部（DOE） 發(fā)起倡議的繼續(xù)，2001 年成立了第四代反應(yīng) 堆國際論壇（GIF），參加方有：阿根廷、巴 西、即拿大、法國、日本、韓國、南非、瑞 士、英國和美國。 成員國承認(rèn)，在可持續(xù)發(fā)展和防止溫室 效應(yīng)方面，核能能夠發(fā)揮很大的作用。國際 合作圍繞著以下幾方面進(jìn)行： 持久性：該目標(biāo)包括兩個方面：從 長遠(yuǎn)看有利于節(jié)省自然資源（鈾）；廢物量 最少化； 經(jīng)濟(jì)競爭性：目標(biāo)是降低投資費(fèi)用 與運(yùn)行費(fèi)用； 安全和可靠性：目標(biāo)是（如果可能） 排除疏散核電廠外部人員的必要性； 加強(qiáng)防擴(kuò)散和實(shí)體保護(hù)能力。 此外，考慮到長期需求的變化，未來的 核設(shè)施不應(yīng)該只局限于發(fā)電，應(yīng)能滿足其他 需要，如產(chǎn)氫或海水淡化等聯(lián)合生產(chǎn)。 同已實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)方案一樣，未來反 應(yīng)堆的研發(fā)需要在國際范圍內(nèi)進(jìn)行密切合 作，尤其是在GIF 范圍內(nèi)的合作。2002 年對 最有希望的未來反應(yīng)堆概念進(jìn)行了選擇，選 擇了在能源可持續(xù)性、經(jīng)濟(jì)競爭性、安全和 可靠性以及防擴(kuò)散和外部侵犯能力方面最 具前景的6 種核系統(tǒng)。 選定的 6 種系統(tǒng)中有2 種高溫氣冷堆， 2 種液態(tài)金屬（鈉和鉛合金）冷卻堆，1 種 超臨界水冷堆和1 種熔鹽反應(yīng)堆。6 種系統(tǒng) 中有4 種是快中子堆，5 種采取的是閉合燃 料循環(huán)，并對乏燃料中所含全部錒系元素進(jìn) 行整體再循環(huán)。 第四代反應(yīng)堆概念與前幾代完全不同， 必須以大量的技術(shù)進(jìn)步為前提。對這些系統(tǒng) 的研究才剛剛開始。概念可行性研究結(jié)束后，對第四代系統(tǒng)的研究將進(jìn)入技術(shù)和經(jīng)濟(jì) 性論證階段。目標(biāo)是獲得工業(yè)上成熟的第四 代核系統(tǒng)，根據(jù)市場情況，2035 年可能開始 實(shí)現(xiàn)首批工業(yè)應(yīng)用。

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