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User:ThomasYehYeh/沙盒

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秦山核電廠的1號及2號機組(第1期工程),採用歐洲壓水反應爐(EPR)設計機組,個別發電容量為1,750百萬瓦。
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中國核能發電量(太瓦時)[1][2][3][4][5]
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2005
2010
2015
2022
中國核能發電量在該國總發電量中的佔比 (%)[6][1][2]

中國核能發電(英語:Nuclear power in China)總裝置容量和發電量均為世界第三,約佔全球核能發電量的十分之一。截至2023年2月,中國已有55座營運中的核電廠,裝置容量57吉瓦(GW,一吉瓦為十億瓦特),在建電廠有22座,裝置容量24吉瓦,規劃中的電廠70多座,裝置容量88吉瓦。該國約5%的電力由核能提供。[7]該國的核能發電廠在2022年發電量為417太瓦時(TWh,一兆(萬億)瓦時) ,[8]中國於2022年9月有53座核能發電廠,總裝置容量為55.6吉瓦)。[9]該國於2019年的核能發電量達348.1太瓦時,佔國家總發電量的4.9%。[2]

由於人們對空氣品質、氣候變化和化石燃料資源有限日益升高的擔憂,而將核能視為炭的替代能源。[10][11] 中國廣核集團明確表示將在2035年再額外增設150個核子反應爐,裝置容量達200吉瓦。[12][13]

中國有兩家主要核電公司 - 中國核工業集團(主要在中國東北部地區營運)和中國廣核集團(舊名中國廣東核電集團有限公司,主要在中國東南地區營運)。[14]

中國的目標是盡力實現核子反應爐製造和設計的自主化,同時也鼓勵參與國際合作和技術輸入。如華龍一號(先進壓水反應爐)是該國近期的主流技術,此反應爐也計畫用於出口。[15][16]中國計劃在2030年在一帶一路沿線國家建造多達30座核子反應爐。[17][18][19]預定快中子反應爐於21世紀中葉將成為主流技術,在2100年的裝置容量將可達到1,400吉瓦。[20][21][22]中國也透過參與國際熱核融合實驗反應爐(ITER)計畫以開發核融合反應爐,在合肥市建造一座名為全超導托卡馬克核融合實驗裝置(EAST,又稱為人造太陽,或東方超環)的實驗核融合反應爐,[23]並研究開發釷燃料循環英语thorium fuel cycle,作為核融合反應爐的潛在替代方案。 [24]

歷史[编辑]

1950年–1958年[编辑]

中國政府於冷戰時期之會發展核能發電的最初動機,在很大程度上是出於能源安全的考量。[25]於1950年-1958年期間,中國核能發電建設嚴重依賴蘇聯提供協助。[26]於此期間的第一個措施是成立中蘇有色金屬和稀有金屬公司(China-Soviet Union Nonferrous Metals and Rare Metals Corporation )及第一個中央原子研究機構(位於北京市,隸屬中國科學院中國原子能科學研究院)而啟動。[27]中國於1955年2月在蘇聯的援助下於新疆建立一個生產武器級鈾-235的化學分離廠,並於當年4月成立長春原子能研究所。[26]《中蘇原子能合作條約》於1955年4月29日簽署, 由蘇聯提供一實驗性核子反應爐及迴旋加速器供中國使用。[28]中國核工業集團公司(CNNC)於同年成立。 除這些合作計畫之外,中國也派遣留學生前往蘇聯學習。[26]1958年12月,核電發展成為《1956年—1967年科學技術發展遠景規劃(簡稱"十二年科技規劃")》中的首要計畫。[26]

1959年–1963年[编辑]

第二階段的特點是該國致力讓核能發電技術完全自給自足。[26]蘇聯於1959年6月正式全面終止對華核能援助,並將所有蘇聯技術人員撤出中國。[29]中國核能發電雖然因此而有停滯,但仍繼續進行大量研究及投資。中國共產黨中央委員會為快速加強其核能工業,決定將更多的資源專門用於核能相關活動。[30]據此,中國原子能科學研究院開始在各省、主要城市、自治區設立分支研究機構。[26]截至1963年底,中國已建成四十多個用於萃取的化學分離廠。[26]該國於1961年至1962年之間的核子發展取得重大成就,奠定未來的應用基礎。 中國於1959年至1963年之間在蘭州市建造一座採用大型(300百萬瓦)的氣體擴散法鈾分離裝置,[31]估計在這座工廠的投資超過15億美元。[26]

1964年迄今[编辑]

秦山核電廠,位於中國浙江省

中國在核能的發展於1950年代有爆炸性進展,但在文化大革命(1966年-1976年)期間放緩。[26]中國於1970年2月8日發佈第一個核能發電規劃,設立"728研究所"(現稱為上海核工程研究設計院)。[32]

第一座自主設計的核能發電廠-秦山核電廠於1984年開始建造,於1991年12月15日成功併入電網。[33][34]此反應器的型號為CNP-300英语CNP-300(為一種歐洲壓水反應爐設計)。

中國在1978年開始改革開放之後,電力需求大增,必須持續擴大電力生產。[35]第十五規劃(2001年-2005年)中敘明能源政策的關鍵是"保障能源安全,優化能源結構,提高能源效率,保護生態環境。"[35]中國於2013年提出的核能安全計畫中表示該國於2016年之後將僅會裝置第三代反應爐,而在2016年之前仍會裝置極少數第二代反應爐[36]

中國於2014年仍計劃在2020年前擁有58吉瓦的核能發電裝置容量。[37]但因2011年發生的日本[福島第一核電廠事故]]之後而重新評估,從2015年起動工的電廠數量很少,前述的發電容量目標並未實現。[38]

中國於2019年制定迄2035年核能發電裝置容量,新目標定為200吉瓦,佔該國總發電量2,600吉瓦的7.7%。[2]截至2020年12月,中國大陸營運中的核能發電機組總數達到49座,總裝置容量為51吉噸,排名世界第三,發電量位居世界第二。在建發電機組16座,在建機組數和裝置容量連續多年均位居世界第一。[33]中國預計至2035年將該國的核能發電量達到總發電量的10%。[39]

中國年度淨核能發電量 (2014年-2023年)[40]
Year gigawatts
2014年
19.0
2015年
26.8
2016年
31.4
2017年
34.5
2018年
42.8
2019年
45.5
2020年
47.5
2021年
50.0
2022年
52.1
2023年
53.2

中國在2014年至2023年期間新增超過34吉瓦的核能發電裝置。該國截至2024年4月的營運中核子反應爐數量達到55座,淨容量計為53.2吉瓦。儘管看似成長迅速,但中國核能發電量迄2022年僅佔中國總發電量的5%左右,遠低於美國核能發電量在發電結構中的佔比(約為18%)。燃煤發電仍在中國佔有主導地位,但中國政府仍致力發展核能發電以及其他形式的能源,以滿足不斷增長的電力需求,也同時處理環境問題。[41]

安全與監管[编辑]

中國國家核安全局(NNSA)隸屬於國家原子能機構(CAEA),是該國的許可和監管機構,也負責協調與維護與安全相關的國際協議。NNSA成立於1984年,直接對國務院負責。在西屋電氣公司設計與銷售的第三代反應爐AP1000方面,NNSA與美國核能管理委員會保持密切聯繫。該國自1984年起即是國際原子能總署(IAEA)成員。[39]

截至2011年10月,中國已邀請並接待IAEA的運行安全審查小組(OSART)12次,每個工廠一般每年均會經由外部組織進行安全審查一次,或是經由OSART、WANO(World Association of Nuclear Operators,世界核能發電協會)同行審查或者是經由CNEA(China Nuclear Energy Association)同行審查(中國核電技術研究院也會加入審查)。[42]

在日本福島第一核電廠事故發生後,中國於2011年3月16日宣布凍結所有新建核電廠審批,並對現有反應爐進行"全面安全檢查"。.[43][44]雖然生態環境部副部長張力軍表示中國的整體核能戰略將會持續進行,[44]但一些評論人士表示,由此增加額外的安全相關成本和公眾輿論,可能會導致人們重新考慮擴大再生能源計畫(參見中華人民共和國可再生能源)。[44][45]

中國目前儲存用過核燃料(SNF)的設施所餘的容量僅足以用到2020年代中期,該國需要制定新的處置SNF政策以為因應。[46] 中國於2017年頒佈新法,強化國家核子安全局(NNSA)的權力,創造新的"機制"、確立更明確的"分工"和更多的資訊揭露。[47]

IAEA署長拉斐爾·馬里亞諾·格羅西於2023年5月前往中國進行其任內首次正式訪問,與中國核能監管機構國家原子能機構簽署多項協議。格羅西表示,"中國是IAEA最重要的合作夥伴之一,也是全球核能領域的領導者"。[39]

反應爐技術[编辑]

引進者[编辑]

加拿大重水鈾反應爐(CANDU反應爐)[编辑]

裝置兩座加拿大原子能有限公司(AECL)製造的728百萬瓦(MW) CANDU-6反應爐的秦山核電廠於1998年開始興建(第二期工程)。第一個反應爐於2002年開始發電,第二個於2003年開始發電。CANDU反應爐使用低濃度再處理鈾作為燃料,因此有助於降低中國用過核燃料的儲存問題。[48]

水-水高能反應爐(VVER)[编辑]

田灣核電廠的頭兩部反應爐機組型號為VVER-1000。

俄羅斯原子能出口公司是位於江蘇省連雲港市田灣核電廠AES-91核電機組(第三代)的總承包商和設備供應商,該發電廠使用已經充分驗證的水-水高能反應爐(VVER-1000),型號為V-428,發電裝置容量為1,060百萬瓦,於1999年開始建造。田灣核電廠機組於2012年擴建的部分使用相同的VVER-1000反應爐。

中國核工業集團公司於2019年3月7日與俄羅斯原子能出口公司簽署建造四座VVER-1200型核能發電機組的詳細合同,田灣核電廠將裝置兩部,位於遼寧省葫蘆島市徐大堡核電站也將裝置兩部。興建工程將於2021年5月開始,所有機組預計在2026年至2028年期間投入商業營運。[49]

歐洲壓水反應爐(EPR)[编辑]

中國於2007年與法國阿海琺公司就歐洲壓水反應爐(EPR,第三代反應爐)開始談判。位於廣東省的台山核電廠將裝設兩座阿海琺1,660百萬瓦EPR反應爐,於2009年動工。

AP1000[编辑]

另一座位於浙江省的三門核電廠

美國西屋電器公司建造的AP1000反應爐預計將成為中國轉向第三代反應爐技術的主要基礎。四座AP1000中的第一座預定將於2018年7月發電連網。[50]

但當西屋電氣公司於2017年宣告破產後,中國於2019年決定在漳州核電廠改裝中國自主開發的第三代反應爐 - 華龍一號,而非AP1000。[51]

中國自主開發[编辑]

CNP / ACP系列[编辑]

CNP反應爐(第二代),以及後續的第三代ACP反應爐是中國核工業集團公司開發的一系列核子反應爐,是目前華龍一號的前身。

CNP反應爐最早的型號是CNP-300壓水反應爐英语CNP-300,是中國第一個自主開發的反應爐。

CNP-600是此系列反應爐中的較大型版本,是在CNP-300[52]大亞灣核電廠使用的M310反應爐(法國技術)的基礎上開發而來,大亞灣核電廠裝設的是M310反應爐。[53][54]CNP-600機組安裝在海南省昌江核電站,有兩機組,分別於2015年和2016年投入運作。後繼的第三代ACP-600型反應爐也開發成功,但未曾裝置使用。

西屋電器公司和法馬通(此公司經歷併購後成為今日的阿海琺)從1990年代開始協助中國開發CNP-1000(CNP反應爐的三迴路1,000百萬瓦型號)。隨後在福清核電站裝置4座CNP-1000機組。 而CNP-1000的進一步開發停止,轉而支持西屋電器的ACP-1000。

中國於2013年宣布自主研發出ACP-1000(第三代反應爐),中國當局聲稱擁有該設計的全部智慧財產權。但在華龍一號開發成功後,迄今尚無ACP-1000反應爐被建造的紀錄。中國核工業集團原計劃在福清核電站5號和6號反應爐裝設ACP-1000反應爐,但後來改用華龍一號。[55]

CPR-1000 / ACPR-1000[编辑]

CPR-1000是中國廣核集團開發的第二代反應爐。它是中國裝置數量最多的反應爐,已有22座在運行中。這種反應爐是中國在1990年代引進的法國900百萬瓦三冷卻迴路反應爐為基礎而開發出,目前大部分零件已在中國製造。但智慧財產權仍由阿海琺保留,中國廣核集團自行開發的CPR-1000,其海外銷售因此受到限制。[10]

中國第一座使用CPR-1000反應爐的是廣東省大鵬灣嶺澳核電廠3號機組,於2010年7月15日併網供電。[56]此型號反應爐的設計是隨著中國零件水準不斷提升而逐步完成。中國廣核集團總經理舒國剛表示:"一開始,我們僅有能力建造大亞灣核電廠的1%,其餘全是外國公司建造。經過我們努力吸收知識,後來的嶺澳核電廠二期工程的55%、紅沿河核電站的70%、寧德核電廠的80%以及陽江核電廠的90%均為我們所承建。"[57]

中國廣核集團於2010年發表ACPR1000反應爐設計,這是由CPR-1000轉向第三代反應爐的設計進化,也將取代原先受智慧財產權限制的組件。中國廣核集團的目標是到2013年能獨立外銷ACPR1000。[58]中國正在建造一些ACPR1000反應爐,但在出口方面,則決定由華龍一號取代。

華龍一號[编辑]

華龍一號(HPR1000)的主動和被動安全系統設計。[59]
紅線-主動系統
綠線-被動系統
IRWST − 反應爐內再裝料水儲存槽。

華龍一號由中國核工業集團公司和中國廣核集團公司聯合研製,以中國核工業集團三迴路ACP1000反應爐和中國廣核集團ACPR1000反應爐為基礎,而後者又以法國M310反應爐為基礎而來。[60]

中國廣核集團基於法國設計的M310壓水式反應爐,開發出改良的第二代壓水式反應爐,稱為CPR-1000。[61]CPR-1000在中國目前興建的反應爐中佔有很大比例。而M310的基礎設計則參考法國格拉沃利訥核電站的5號和6號機組。[62]中國廣核集團於2014年初宣佈CPR-1000由初步設計轉向細部設計,輸出功率為1,150百萬瓦,設計使用壽命為60年,採用雙安全殼,包含被動和主動安全系統。中國核工業集團的177燃料組件設計受到保留。[42]

設計整合後,兩家公司保留自己的供應鏈,各自的華龍一號的型號將略有不同(中國廣核集團建造的機組將保留ACPR1000的一些功能),但設計被認為是已標準化,約85%的零件將在中國國內製造。[63]

華龍一號的設計發電量為1,170百萬瓦,淨發電量為1,090百萬瓦,設計使用壽命為60年,並將採用雙安全殼,同時有被動和主動安全系統。[59]反應爐採用177個組裝核心設計,換燃料棒週期為18個月。電廠利用率高達90%。中核工業集團表示,其主被動安全系統、雙層安全殼等技術符合國際最高安全標準。.[64]

華龍一號現在在很大程度上被視為將取代中國以前所有的反應爐,並已開始出口到海外。[65]

華龍二號[编辑]

中核工業集團計劃在2024年開始建造華龍一號的後續版本,名為"華龍二號"。採用與華龍一號類似的技術,建造時間從5年縮短至4年,建造成本將會降低,每千瓦成本從17,000元人民幣降低到13,000元人民幣左右,降幅約為四分之一。[66][67]

CAP1400 (國和一號)[编辑]

國家電力投資集團於2020年9月推出根據西屋AP1000的設計,命名為國和一號(CAP1400)的反應爐,希望更能廣泛部署。[68]

截至2023年,國務院核准興建6座CAP1400,分別為海陽核電站3號及4號機組、廉江核電站1號及2號機組與三門核電站3號及4號機組。[69][70]三門核電站3號機組於2022年6月正式開工,海陽核電站3號機組於2022年7月正式動工。

第四代反應爐[编辑]

位於清華大學中的10兆瓦高溫氣冷實驗反應爐(HTR-10)控制室。

中國正在開發幾種第四代反應爐。 HTR-PM高溫氣冷反應爐)正在建造中。 HTR-PM是AVR核反應爐英语AVR reactor的後代,它部分也採用中國早期的10兆瓦高溫氣冷實驗反應爐設計。另外也有鈉冷快中子反應爐CFR-600英语CFR-600)在興建中。

ACP100小型模塊化反應爐[编辑]

中國核工業集團公司於2019年7月宣佈將於年底前在現有昌江核電廠西北側開始建造示範小型模塊化反應爐(ACP100)。 [71]ACP100於2010年開始設計,是第一個於2016年通過IAEA獨立安全評估的小型模塊化反應爐項目。此反應爐是可完全整合的反應爐模組,具有內部冷却系統,燃料棒更換週期為2年,可產生385百萬瓦(MWt) 的熱和大約125百萬瓦 (MWe) 的電力。此外,它還具有一些被動式核安全英语Passive nuclear safety特性,且可安裝在地面之下。[72][73]

核能發電廠[编辑]

中國位於黑河—騰衝線以西的部分(黃色)缺乏足夠的水為傳統核子反應爐做冷卻用途。

中國大多數核能發電廠均位於沿海地區,通常使用海水直流的方式進行冷却。 《紐約時報》報導稱中國將許多核能發電廠建在大城市附近,而人們擔心一旦發生事故,可能有數千萬人會受到輻射的影響。[14]鄰近大亞灣核電廠和嶺澳核電廠,在75公里半徑內約有2,800萬人口,香港也包括在內。[74]

未來項目[编辑]

在福島事故發生,以及隨之而來的新核能發電廠審批暫停後,國務院於2012年10月通過的目標是到2020年的新設裝置容量達到60吉瓦,有30吉瓦設施在興建中。中國於2015年設定的核能發電目標為到2030年的裝置容量達到150吉瓦,佔全國總發電量近10%,到2050年的裝置容量達到240吉瓦,佔總發電量的15%。

然而中國核能發電廠建設計畫在從2016年到2018年期間再度中斷,在此兩年中無新的批准案件。中國建造AP1000和歐洲壓水反應爐的延誤,加上AP1000設計者西屋電器公司在美國宣告破產,為未來發展的方向帶來不確定性。此外由於中國有些地區的發電量有過剩現象,在中國政府逐步放開發電產業的同時,電價是否能讓核能發電有利可圖,變得越來越不確定。[75][76]

一項於2018年刊載在期刊《國際核子工程(Nuclear Engineering International)》上的分析報告顯示中國於2030年的裝置容量可能低於計劃的90吉瓦。[77]截至2023年,中國已有核能發電容量52吉瓦在營運中,在建的容量有21吉瓦(見本文下表)

彭博社》報導稱2020年全國人民代表大會通過於未來,每年建造6至8座反應爐,彭博社認為可能採用的均為華龍一號設計。[78]中國於2019年制定到2035年,核能發電新目標裝置容量達到200吉瓦,佔總發電量2,600吉瓦中的7.7%。[2]

獨立電力生產商[编辑]

第一個成功獲利的大型商業項目是大亞灣核電廠,由香港中電集團持股25%,70%的電力提供香港使用,佔香港電力供應的20%。

為取得到2020年核能發電量達80吉瓦目標所需資金,中國開始向中國五大電力公司出讓核電項目的部分股權:

前述五大電力公司與中國核工業集團和中國廣核集團這一樣,都是國資委之下的國有中央企業。然而這五大電力公司的不同之處是它們在香港設有上市子公司,並擁有廣泛的地熱能水力風能發電投資組合。

中國核電站概要[编辑]

有關每個反應器的詳細信息,請參閱全球商用核反應爐列表#中國英语List of commercial nuclear reactors#China

中國核電站概要[79][6]
Nuclear power plant operational reactors reactors under construction reactors planned total
units net capacity
(百萬瓦)
units net capacity
(百萬瓦)
units net capacity
(百萬瓦)
units net capacity
(百萬瓦)
白龍英语Guangxi Bailong Nuclear Power Project 6 6,600 6 6,600
昌江 2 1,202 3 2,400 5 3,602
CEFR 1 20 1 20
大亞灣 2 1,888 2 1,888
防城港 3 3,090 1 1,090 2 2,200 6 6,380
方家山 2 2,024 2 2,024
福清 6 6,000 6 6,000
海陽 2 2,300 2 2,300 2 2,300 6 6,900
紅沿河 6 6,366 6 6,366
惠州太平嶺 2 2,232 2 2,200 4 4,432
嶺澳 4 3,914 4 3,914
陸豐 2 2,200 4 5,500 6 6,600
寧德 4 4,072 2 2,200 6 6,272
彭澤核電廠(彭澤) 2 2,200 2 2,200
秦山 7 4,110 7 4,110
三澳[80] 2 2,200 4 4,400 6 6,600
三門 2 2,314 2 2,314 4 4,628
石島灣 1 200 2 2,800 3 3,000
台山 2 3,320 2 3,320
桃花江 4 4,400 4 4,400
田灣 6 6,080 2 2,200 8 8,280
咸寧 2 2,200 2 2,200
霞浦 2 1,000 2 1,000
徐大堡 2 2,200 2 2,300 4 4,500
陽江 6 6,120 6 6,120
漳州 2 2,200 4 4,400 6 6,600
Total 55 53,020 24 25,136 41 47,100 120 121,000

給定地點運行中/正在建造/計劃中的容量數字應理解為該點的所有反應爐總和,而非個別反應爐的數字。

核燃料循環[编辑]

中國正評估於戈壁沙漠興建高放射性廢棄物(HLW)儲存庫,可能從2041年左右開始在甘肅省的北山附近興建。[81]

中國從2010年代左右開始持續努力於核燃料再處理[82]雖然這些工廠表面上看來是民用工廠,但人們對這類技術具有的軍民兩用特性感到擔憂,[83]有媒體文章出現如"專家表示中國核燃料再處理後可成為武器級材料"的標題。[84][85][86]中國也率先在秦山核電廠的加壓重水反應爐中採用一種再處理鈾/貧鈾混合物的"天然鈾當量"技術。[87]這個技術與韓國率先使用的"DUPIC"(直接將壓水反應爐用過的燃料置於加拿大重水鈾反應爐中使用)技術有所不同,中國的過程會將反應爐級鈽分離出來作其他用途,反應爐則僅將用過燃料中的鈾作為燃料。[88]

生產核燃料公司[编辑]

研究[编辑]

大亞灣核反應爐微中子實驗,此計畫於2011年12月投入使用,已於2020年12月12日退役。

中國科學院於2011年啟動TMSR-SF(一種由球床反應爐衍生的技術)研發項目,目的在製造氣冷反應器,計畫中的小型原型反應器TMSR-LF[89]將設於甘肅省[90]民勤縣的一個工業園區內。[91]

國家電力投資集團公司於2019年2月與吉林省白山市政府簽署白山核能供熱示範計畫合作協議,該計畫將採用中國核工集團生產的反應爐DHR-400(區域供熱反應爐,400百萬瓦熱裝置容量 )。[92][93]

公眾抗議[编辑]

福島核災發生之後,中國深具雄心的核能發電廠擴建計劃遭到民間抗議。預計在長江南岸附近興建的一座核能發電廠引發一場"省際爭論"。爭議中的場址位於江西省彭澤縣,位於長江對岸的安徽省望江縣政府希望將此計畫擱置。[94]

有1,000多人於2013年7月在廣東省江門市政府前進行抗議,要求當局放棄一計畫中的鈾加工設施,此設施將用作核能發電廠的重要供應地(參見江門鶴山反核事件)。最終中國官員將此國營計畫取消。[95]

到2014年,由於公眾反對,促使中國監管機構制定公共和媒體支持核能發電計劃,開發商實施外展計劃,包括安排廠址實地參訪和設置遊客中心。[96]

彭博社於2020年報導稱,由於民眾反對,導致內河沿岸核能發電廠的建設停止,並於2013年至少有一在廣東省的核能發電建廠計畫遭到取消。[78]

參見[编辑]

參考文獻[编辑]

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外部連結[编辑]