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1、清华大学 2011年7月14日,核废物处置战略和 加速器驱动次临界嬗变系统(ADS) 研究展望 赵志祥 中国原子能科学研究院,动因：确保能源的稳定供应是可持续发展战略的重要环节,我国能源安全面临的两大挑战 能源需求与资源不足之间的矛盾 能源结构不合理,人均能源消费量与人均GDP的相关性: 人均GDP达到1万美圆 人均能源消费量为4吨标煤 到2020年 能源需求量：25-33亿吨标煤 电力发展预测：860-950GWe 到2050年 能源需求量约为50亿吨标煤,未来能源需求预测 引自: 国家发改委能源所分析报告,能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,目前世界能源总消耗量： 134亿
2、吨标煤 2002年我国一次能源产量： 13.87亿吨标煤(世界第二) 2002年我国一次能源消费量： 14.8亿吨标煤(世界第二) 2002年我国发电装机容量： 357GW(世界第二),能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,引自:国家中长期科技发展规划战略研究报告,我国人均值 与美国 与世界 人均值比较 平均值比较 石油 2.6 t 1/5 1/9 天然气 1074 m3 1/16 1/23 煤炭 90 t 1/10 1/2,能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾, 煤炭: 探明储量: 10018.7亿吨 可开采量: 1600亿吨 90%集中在秦岭、大别山地区,能源安
3、全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,化石资源是非常有限的，在化石能源的开采使用方面不能再竭泽而渔！, 石油: 总资源量: 940亿吨 可开采量 : 56亿吨, 最高年产量: 3亿吨 到2020年需求量: 4.5-6亿吨 天然气: 总资源量: 38Tm3 可开采量 :1.5Tm3 最高年产量: 0.1Tm3 到2020年需求量:0.16-0.2Tm3,能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,不可 能大 量用 于发 电,依赖进口石油、天然气的能源安全问题 油、气产地局势动荡 中东地区的石油供应受美国操控 漫长的海上输油线路难有安全保障 引发与日韩等石油进口国的激烈竞争,能源安
4、全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾, 水能: 理论蕴藏量: 767GW, 技术可开发: 379GW 68%集中在西南地区 极限装机容量: 240260GW,能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,三峡水电站,能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,塔克拉玛干大沙漠中的2MW太阳能电站, 太阳能：能量密度低，稳定性差，成本高 10亿吨标煤的能量：占地10万km2，20亿吨钢铁水泥 容量因子15%，光伏电池组件 4000美元/kW, 风能：最古老的能源之一,能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,总储量16亿千瓦 可经济开发100万千瓦 能量密度低 1
5、GW 电厂占地： 100 km2 供能的间歇性 容量因子30%,内蒙古磴口县风力发电站,能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,森林的生态价值是木材的经济价值的十倍 我国森林过度砍伐，造成的土地沙漠化和 水土流失严重,大兴安岭亮资源红灯，16年后将无木可采,生物质能（薪碳） 再生速度远远不能满足需要,其它可再生能源： 潮汐发电： 可经济开发1000万千瓦 1985年建成浙江江厦电站, 0.32万千瓦 地热发电： 到88年地热利用折合38万千瓦 海洋能(温差发电,波浪发电等): 理论储量4.6亿千瓦,开发难度极大 从资源的层面看,
6、可以大规模替代化石能源的只有核能,能源安全面临的两大挑战： 能源需求与资源不足的矛盾,世界 中国 化石 85% 93% 石油 39% 17% 煤炭 24% 74% 天然气 22% 2% 水力 6.9% 5% 核能 6.3% 1% 其它 2.5% 0.6%,能源安全面临的两大挑战：能源结构不合理,燃煤在能源结构中占支配地位,能源安全面临的两大挑战：能源结构不合理,中国原子能科学研究院,温室气体问题 年份 CO2排放量，亿吨 1972 160 1990 216 1996 230 2000 250,中国原子能科学研究院,中国原子能科学研究院,各类电厂的投资费用与建设周期,1000 - 1300,核电
7、 1500 2000 1520 1 46,10,20,30,40,50,世界人口，亿,0,500,1000,1500,2000,250,300,350,400,大气层二氧化碳浓度,ppm,年代,工业革命以来CO2浓度： 自260ppm 上升至爱280ppm 100年内： 地球大气温度上升 0.3 0.6 0C 海平面上升 10 25 cm,燃煤带来的问题 ： 排放大量温室气体,CO2 排放总量 人均年用电量 （百万吨） （kWh）,美国 5228.32 11060 中国 3006.77 760 俄国 1546.89 5860 日本 1150.94 6700 德国 884.41 6000 英国
8、564.84 5250 加拿大 470.8 18020 法国 362.02 7810 韩国 352.1 3520,燃煤带来的问题,燃煤带来的问题,排放粉尘等气体 气象条件不好的情况下，发生象“伦敦杀人雾事件”那样的重大环境污染事故的可能性是存在的。,全球大气污染最严重的10个城市： 1，太原 6，兰州 2，米兰 7，重庆 3，北京 8，济南 4，乌鲁木齐 9，石家庄 5，墨西哥城 10，德黑兰 北京烟雾日: 1950年 45天 1970年 100天 1980年 200天 1997年 265天 2011年 ？,燃煤带来的问题,燃煤带来的问题,排放SO2等酸雨气体 酸雨区覆盖我国30%以上的国土面
9、积,运输能力的巨大压力,目前 煤炭运输已经占铁路运力的50%以上 超载运煤车成为公路的第一杀手 本世纪初 东部大型煤矿将逐渐枯竭 煤炭生产向山西及陕西神木地区转移 运输距离大大增加,燃煤带来的问题,2010年8月, 京藏公路连续堵车20天,燃煤带来的问题,堵车催生了“堵车经济”,燃煤带来的问题,考虑资源和环境等因素，我国必须大力推进核电发展，提高核电在新增电力中的比例，改善能源结构，这是确保我国能源安全的唯一现实的选择。,动因： 核能在我国能源安全中的地位,按照国家中长期发展规划 到2020年，新增核电40GWe，在建18GWe 核电装机容量的比例为4% 预计到2050年 核电将达到240GW
10、的规模 核电装机容量的比例为20%,动因： 我国核能发展前景预测,动因： 我国核能发展前景预测,非化石能源所占的比重 2010年 8.3 % 2015年 11.4 % 十二五计划,动因 核能发展前景预测,福岛事件对世界核能发展的影响 宣布弃核的国家： 德国： 德国政府执政三党5月29日夜经过长时间的讨论，决定德国所有核电站在2022年前全部关闭。这使德国成为首个宣布彻底放弃核电的主要经济大国。 瑞士： 现有5座核电站将于2019年至2034年陆续达到最高使用年限。之后，瑞士将不再重建或更新核电站。这意味着2034年之前，瑞士最后一座核电站将关闭。 意大利： 两天的全民公投结果显示，由于民众的反
11、对，政府将全面放弃核能，取消原定在国内新建核电站的计划。,动因 核能发展前景预测,继续推进核能的国家 美国： 奥巴马政府在2012年的财政预算中计划批准360亿美元贷款担保用来兴建核电站。福岛核泄漏事故发生后，奥巴马表示，新核电站的建设仍将按计划进行。 俄罗斯： 不会修改本国的核能政策，继续推进新建10座核反应堆的计划。 梅德韦杰夫：“在日本福岛第一核电站事故发生后，俄罗斯将以更高的安全标准，推进核电站的新建计划。“,动因 核能发展前景预测,继续推进核能的国家 法国： 法国执政党和主要在野党目前一致认为目前“走出核电”是不现实的。萨科齐表示：“为了保障能源的安全性，确保竞争力，同时也为了稳定电
12、费，法国将继续使用核能发电。” 英国： 英国政府已经确定了8座新核电站的具体修建地点，并且表示这一决定是对福岛核泄事故 “理性且恰当”的反应，是基于事实作出的。,福岛事件对中国核电发展的影响 大力发展核电的决心不会改变 发展核电的节奏将重新调整 会更加重视核电的安全 核电站的标准、选址等方面将更加严格,动因： 我国核能发展前景预测,“我们中国发展核能、发展核电的决心不能动摇，当然我们要吸取福岛事故的教训，作好安全检查，调整我们的规划。” “我国核电发展要符合我国的国情和需要，要把握好发展的节奏。”“注意核电发展节奏和速度不能超过我国设计制造能力。安全保障能力和人才队伍的状况。” 国务院副总理张
13、德江，2011年月日，原子能院,动因：我国核能可持续发展尚待解决的两大问题,铀资源的充分利用问题 实现2050年核电240GWe装机容量的目标 需要258万吨天然铀资源! 进口天然铀进行战略储备是应该的 但作为关系到国家安全的能源产业 不可能建立在资源依赖进口的基础上。,100万千瓦的压水堆电站 每年卸出乏燃料约 25吨,次锕系核素MA和长寿命裂变产物 LLFP寿命长、放射毒性大，对人类环境构成长期危害,铀23.75t,钚200kg,中短寿命FP 1t,MA20kg,LLFP30kg,动因：我国核能可持续发展尚待解决的两大问题,乏燃料中的长寿命核素,动因：我国核能可持续发展尚待解决的两大问题,
14、我国乏燃料累积存量预测 2020年： 600010000t 2030年： 2000025000 t 其中钚160200t 次锕系核素（MAs）16 - 20t 长寿命裂变产物（LLFPs）24 - 30 t 如何以妥善处理处置我国核电运行过程中产生的高放废物，实现核废物最少化，保证我国核能的可持续发展，是一个必须解决的重大问题,动因：我国核能可持续发展尚待解决的两大问题,“一次通过”循环方式是指乏燃料经过适当包装 和储存之后，直接进行地质处置 （美国，瑞典等） 铀资源利用率低 产生的废物量大 将乏燃料中大量有用的资源与少量的废物一起直接处置，大大增加废物处置的体积和放射毒性 废物所需安全处置的时间长 在处置过程中衰变到低于天然铀矿的放射性水平，需要10万年以上。在如此长的时间尺度里，如何确保这些放射性核素与生物圈隔离，存在很大的不确定性 “一次通过”方式资源浪费，对人类环境安全的长期威胁极大，不符合核能可持续发展战略,动因： 乏燃料管理一次通过循环,美国尤卡山地质处置场 设计容量约7万吨 积累乏燃料已达5万吨，每年新增2000吨,“一次通过”循环方式的积极鼓吹者美国： 近年来其核燃料循环政策发生了根本性逆转 计划 到2030年新增3
