淺談核電和水電的利弊.docx

淺談核電與水電的利弊 環(huán)境地質(zhì)學(xué)讀書報告題 目： 淺談核電和水電的利弊 學(xué) 院： 紫金礦業(yè)學(xué)院 專 業(yè)： 資源勘查專業(yè) 年 級： 10級 姓 名： 方亮 學(xué) 號： 161001230 指導(dǎo)教師： 劉羽 2012年11月5日淺談核電和水電的利弊摘要 隨著時間的推移，社會的發(fā)展，人們逐漸意識到能源資源的有限性以及環(huán)境保護(hù)的重要性，核電和水電漸漸進(jìn)入人們的視線，中國乃至全球都在大范圍的推廣核電和水電。隨著核電和水電的事業(yè)的發(fā)展，它們的弊端也逐漸暴露出來。它們給人類帶來了很大的利益的同時也給人類制造了不少麻煩。一、核電1.1綜述核電站（nuclear power plant）是利用核分裂(Nuclear Fission)或核融合(Nuclear Fusion)反應(yīng)所釋放的能量產(chǎn)生電能的發(fā)電廠。目前商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)中的核能發(fā)電廠都是利用核分裂反應(yīng)而發(fā)電。核電站一般分為兩部分：利用原子核裂變生產(chǎn)蒸汽的核島（包括反應(yīng)堆裝置和一回路系統(tǒng)）和利用蒸汽發(fā)電的常規(guī)島（包括汽輪發(fā)電機(jī)系統(tǒng)），使用的燃料一般是放射性重金屬：鈾、钚。1.2歷史自1951年12月美國實(shí)驗(yàn)增殖堆1號（EBR-1）首次利用核能發(fā)電以來，世界核電至今已有50多年的發(fā)展歷史。截止到2005年年底，全世界核電運(yùn)行機(jī)組共有440多臺，其發(fā)電量約占世界發(fā)電總量的16%。在發(fā)達(dá)國家，核電已有幾十年的發(fā)展歷史，核電已成為一 種成熟的能源。中國的核工業(yè)已也已有40多年發(fā)展歷史，建立了從地質(zhì)勘察、采礦到元件加工、后處理等相當(dāng)完整 的核燃料循環(huán)體系，已建成多種類型的核反應(yīng)堆并有多年 的安全管理和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，擁有一支專業(yè)齊全、技術(shù)過硬的隊(duì)伍?？v觀核電發(fā)展歷史，核電站技術(shù)方案大致可以分四代，即：第一代核電站的開發(fā)與建設(shè)開始于上世紀(jì)50年代。1954年，前蘇聯(lián)建成電功率為5兆瓦的實(shí)驗(yàn)性核電站：1957年，美國建成電功率為9萬千瓦的shipping port 原型核電站，這些成就證明了利用核能發(fā)電的技術(shù)可行性。國際上把上述實(shí)驗(yàn)性和原型核電機(jī)組稱為第一代核電機(jī)組。第二代核電站，上世界60年代后期，在實(shí)驗(yàn)性和原型核電機(jī)組基礎(chǔ)上，陸續(xù)建成電功率在30萬千瓦的壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核電機(jī)組，它們在進(jìn)一步證明核能發(fā)電技術(shù)可行性的同時，使核電的經(jīng)濟(jì)性也得以證明。上世紀(jì)70年代，因石油漲價引發(fā)的能源危機(jī)促進(jìn)了核電的大發(fā)展。目前世界上商業(yè)運(yùn)行的四百多座核電機(jī)組絕大部分是在這段時期建成的，習(xí)慣上稱之為第二代核電機(jī)組。第三代核電站，上世紀(jì)90年代，為了解決三里島和切爾諾貝利核電站的嚴(yán)重事故的負(fù)面影響，世界核電業(yè)界集中力量對嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解進(jìn)行了研究和攻關(guān)，美國和歐洲先后出臺了“先進(jìn)輕水堆用戶要求”文件，即URD文件（utility requirements document）和“歐洲用戶對輕水堆核電站的要求”，即（EUR）文（European utility requirements document），進(jìn)一步明確了預(yù)防與緩解嚴(yán)重事故、提高安全可靠性和改善人因工程等方面的要求。國際上通常把滿足URD文件或EUR文件的核電機(jī)組稱為第三代核電機(jī)組。對第三代核電機(jī)組要求能在2010年前進(jìn)行商用建造。第四代核電站，2000年1月，在美國能源部的倡議下，美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大、巴西、韓國和阿根廷等十個有意發(fā)展核能的國家，聯(lián)合組成了“第四代國際核能論壇”（GIF），于2001年7月簽署了合約，約定共同合作研究開發(fā)第四代核能技術(shù)。根據(jù)設(shè)想，第四代核能方案的安全性和經(jīng)濟(jì)性將更加優(yōu)越，廢物量極少，無需廠外應(yīng)急，并具備固有的防止核擴(kuò)散的能力。高溫氣冷堆，熔鹽堆，鈉冷卻堆就是具有第四代特點(diǎn)的反應(yīng)堆。 第一代核電站為原型堆，其目的在于驗(yàn)證核電設(shè)計(jì)技術(shù)和商業(yè)開發(fā)前景；第二代核電站為技術(shù)成熟的商業(yè)堆，目前在運(yùn)的核電站絕大部分屬于第二代核電站；第三代核電站為符合URD或EUR要求的核電站，其安全性和經(jīng)濟(jì)性均較第二代有所提高，屬于未來發(fā)展的主要方向之一；第四代核電站強(qiáng)化了防止核擴(kuò)散等方面的要求，目前處在原型堆技術(shù)研發(fā)階段。1.3現(xiàn)狀根據(jù)世界核協(xié)會(WNA)網(wǎng)站提供的資料，截至2010年5月1日，全球有29個國家共運(yùn)行著438臺核電機(jī)組，總凈裝機(jī)容量為3741 GWe；有13個國家正在建設(shè)54臺核電機(jī)組，總凈裝機(jī)容量為561 GWe；有28個國家計(jì)劃建設(shè)148臺核電機(jī)組，總裝機(jī)容量為162 GWe；有36個國家擬議建設(shè)342臺核電機(jī)組，總裝機(jī)容量為3632 GWe。預(yù)計(jì)2010年全球核電反應(yīng)堆的鈾需求量為68646 tU(80954 tU3OR)。全球在2010年投入運(yùn)行的新機(jī)組數(shù)量較多。202 MWe的印度拉賈斯坦6號機(jī)組已投運(yùn)，還有另外總裝機(jī)容量為5824 MWe的7臺新機(jī)組在2010年投運(yùn)。此外，總裝機(jī)容量為1538 MWe的加拿大布魯斯1、2號機(jī)組也在20 1 0年重新投入運(yùn)行。目前的在役核電機(jī)組主要集中在經(jīng)合組織(OECD)成員國中。截至2010年，經(jīng)合組織成員國共擁有341臺在役核電機(jī)組，核電凈裝機(jī)容量為3111 GWe，占全球總核電凈裝機(jī)容量的832。經(jīng)合組織成員國2009年的核發(fā)電量為21304 Twh， 占全球核發(fā)電總量的833。許多經(jīng)合組織成員國的核發(fā)電量在總發(fā)電量中占有重要份額，例如法國為752、斯洛伐克535、比利時為517、匈牙利為43 、瑞士為395、韓國為348、瑞典為347、捷克為338、芬蘭為329、日本為289、德國為261、美國為202。世界核電分布圖世界各國核電機(jī)組量世界各國核電發(fā)電量1.4前景根據(jù)各國已公布的相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)未來亞洲地區(qū)的核電將呈現(xiàn)大幅增長態(tài)勢。在全球在建的54臺機(jī)組中，有39臺位于亞洲國家，其中中國25臺(包括臺灣地區(qū)的2臺)，韓國6臺，印度4臺， 日本2臺，伊朗和巴基斯坦各1臺；在全球計(jì)劃建設(shè)的148臺機(jī)組中，有93臺位于亞洲國家，其中中國34臺，印度20臺， 日本12臺，韓國6臺，越南和阿聯(lián)酋各4臺，哈薩克斯坦、巴基斯坦、泰國、土耳其、印尼和伊朗各2臺，亞美尼亞1臺；在全球擬建的342臺機(jī)組中，有20l臺位于亞洲國家，其中中國126臺(包括臺灣地區(qū)的6臺)， 印度40臺，阿聯(lián)酋10臺，越南6臺，印尼和泰國各4臺，孟加拉國、哈薩克斯坦和巴基斯坦各2臺，朝鮮、伊朗、以色列、日本和土耳其各1臺。除了亞洲國家外，俄羅斯、美國、烏克蘭和南非未來的核電建設(shè)也將迎來一個大發(fā)展：俄羅斯目前在建、計(jì)劃建設(shè)和擬議建設(shè)的機(jī)組數(shù)量分別為9臺、15臺和30臺；美國目前在建、計(jì)劃建設(shè)和擬議建設(shè)的機(jī)組數(shù)量分別為1臺、9臺和23臺；烏克蘭目前計(jì)劃建設(shè)和擬議建設(shè)的機(jī)組數(shù)量分別為2臺和20臺；南非目前計(jì)劃建設(shè)和擬議建設(shè)的機(jī)組數(shù)量分別為3臺和24臺。1.5利弊分析核電站主要有一下優(yōu)點(diǎn)：1核能發(fā)電不像化石燃料發(fā)電那樣排放巨量的污染物質(zhì)到大氣中，因此核能發(fā)電不會造成空氣污染。 2核能發(fā)電不會產(chǎn)生加重地球溫室效應(yīng)的二氧化碳。 3核能發(fā)電所使用的鈾燃料，除了發(fā)電外，沒有其他民用用途。4核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍，故核能電廠所使用的燃料體積小，運(yùn)輸與儲存都很方便，一座1000百萬瓦的核能電廠一年只需30噸的鈾燃料，一航次的飛機(jī)就可以完成運(yùn)送。 5核能發(fā)電的成本中，燃料費(fèi)用所占的比例較低，核能發(fā)電的成本較不易受到國際經(jīng)濟(jì)情勢影響，故發(fā)電成本較其他發(fā)電方法為穩(wěn)定。 核電站主要有一下缺點(diǎn)：1核能電廠會產(chǎn)生高低階放射性廢料，或者是使用過之核燃料，雖然所占體積不大，但因具有放射線，故必須慎重處理，且需面對相當(dāng)大的政治困擾。 2核能發(fā)電廠熱效率較低，因而比一般化石燃料電廠排放更多廢熱到環(huán)境里，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。 3核能電廠投資成本太大，電力公司的財務(wù)風(fēng)險較高。 4核能電廠較不適宜做尖峰、離峰之隨載運(yùn)轉(zhuǎn)。 5興建核電廠較易引發(fā)政治歧見紛爭。 6核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害?，F(xiàn)階段的核能發(fā)電，仍然會產(chǎn)生很多放射性廢物，其中尤以高放廢物的處理及處置為國際性難題。1.6討論核能發(fā)電就目前來看還是屬于一個比較新的發(fā)展方向，能夠比較有效的緩解的能源的緊張問題。從經(jīng)濟(jì)價值上來講，核電的成本不算很高，還是有一定的利潤空間。從上面的利弊分析也可以看出來，核電也可以一定程度上減少一些常規(guī)的環(huán)境污染，另外，核電的原料比較容易保存和運(yùn)輸，這也在一定程度上減少了核電的成本。從另外一個角度來看，核電又會帶來一些放射性污染和熱污染，核電站本身的熱利用率不是很高，一定程度上造成了浪費(fèi)，此外，核電還會產(chǎn)生一部分核廢料，這些廢料難以處置，核電站本身的選址就是一個非常棘手的問題，核電事故也是核電發(fā)展的一個缺點(diǎn)，歷史上也發(fā)生過不少關(guān)于核電站事故，后果非常嚴(yán)重，如1957 年 9 月 29 日，前蘇聯(lián) 前蘇聯(lián)烏拉爾山中的秘密核工廠“車?yán)镅刨e斯克 65 號”一個裝有核廢料的倉庫發(fā)生大 爆炸，迫使蘇聯(lián)當(dāng)局緊急撤走當(dāng)?shù)?11000 名居民。 1957 年 10 月 7 日：英國 英國東北岸的溫德斯凱爾一個核反應(yīng)堆發(fā)生火災(zāi)， 這次事故產(chǎn)生的放射性物質(zhì)污染了英 國全境，至少有 39 人患癌癥死亡。 1961 年 1 月 3 日：美國 美國愛荷華州一座實(shí)驗(yàn)室里的核反應(yīng)堆發(fā)生爆炸，當(dāng)場炸死 3 名工人。1986 年 1 月 6 日：美國 美國俄克拉荷馬一座核電站因錯誤加熱發(fā)生爆炸， 結(jié)果造成一名工人死亡， 100 人住院。 1986 年 4 月 26 日：前蘇聯(lián) 前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站發(fā)生大爆炸， 其放射性云團(tuán)直抵西歐， 造成約八千人死于輻射 導(dǎo)致的各種疾病。 爆炸最終導(dǎo)致 20 多萬平方公里的土地受到污染，今天的烏克蘭、俄羅斯 和白俄羅斯受到的核污染最嚴(yán)重。 在日后長達(dá)半個世紀(jì)的時間里， 公里范圍以內(nèi)將不能耕作、 10 放牧;10 年內(nèi) 100 公里范 圍內(nèi)被禁止生產(chǎn)牛奶。切爾諾貝利核事故所泄漏的放射性粉塵有 70%飄落在白俄羅斯境內(nèi)。 事故發(fā)生初期，白俄羅斯大部分公民都受到不同程度的核輻射，6000 平方公里土地?zé)o法使 用，400 多個居民點(diǎn)成為無人區(qū)，政府不得不關(guān)閉了 600 多所學(xué)校，300 多個企業(yè)以及 54 個大型農(nóng)業(yè)聯(lián)合體。這也是核電站發(fā)展的一個重要的阻礙。1.7結(jié)論就目前的能源形式來看，世界的能源也處在一個比較的階段，我國是一個能源匱乏的國家，所以，即使核電會給人類帶來一些負(fù)面的影響，但是核電還是值得發(fā)展的一項(xiàng)能源工程，只要我們在核電的管理和技術(shù)研發(fā)上加大力度，那么我們就可以在一定程度上減小甚至消除核電給人類帶來的一些負(fù)面的影響。二、水電2.1綜述水電站英文為hydroelectric power station /hydropower plant (HPP)，水電站是將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施，又稱水電廠。它包括為利用水能生產(chǎn)電能而興建的一系列水電站建筑物及裝設(shè)的各種水電站設(shè)備。利用這些建筑物集中天然水流的落差形成水頭，匯集、調(diào)節(jié)天然水流的流量，并將它輸向水輪機(jī)，經(jīng)水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)，將集中的水能轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)變壓器、開關(guān)站和輸電線路等將電能輸入電網(wǎng)。有些水電站除發(fā)電所需的建筑物外，還常有為防洪、灌溉、航運(yùn)、過木、過魚等綜合利用目的服務(wù)的其他建筑物。這些建筑物的綜合體稱水電站樞紐或水利樞紐。2.2歷史1878年法國建成世界第一座水電站。20世紀(jì)30年代后，水電站的數(shù)量和裝機(jī)容量均有很大發(fā) 展。80年代末，世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如瑞士和法國的水能資源已幾近全部開發(fā)。20世紀(jì)世界裝機(jī)容量最大的水電站是巴西和巴拉圭合建的伊泰普水電站，裝機(jī)1260萬千瓦。世界第一座抽水蓄能電站是瑞士于1879年建成的勒頓抽水蓄能電站。世界裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站是1985年投產(chǎn)的美國巴斯康蒂抽水蓄能電站。世界第一座潮汐電站于1913年建于德國北海之濱。最大的潮汐電站是法國建于圣瑪珞灣的朗斯潮汐電站，裝機(jī)24萬千瓦。日本在1978年建成的海明號波浪發(fā)電試驗(yàn)船則是世界上第一座大型波能發(fā)電站。中國大陸最早建成的水電站是云南省昆明市郊的石龍壩水電站(1912) ，電站一廠于1910年7月開工，1912年4月發(fā)電，最初裝機(jī)容量為480 kW。中國1988年竣工的湖北葛洲壩水利樞紐，裝機(jī)271.5萬千瓦。中國1986年在浙江省建成試驗(yàn)性的江廈潮汐電站，裝機(jī)3200千瓦。中國的廣州抽水蓄能電站，一期工程裝機(jī)120萬千瓦，計(jì)劃在90年代完工。1994年已開工興建的三峽水利樞紐建成后，裝機(jī)容量為1786萬千瓦，到目前為止已經(jīng)成為世界上最大的水電站。2.3現(xiàn)狀隨著大壩建設(shè)在二十世紀(jì)的高速發(fā)展，國內(nèi)外不同領(lǐng)域的專家、學(xué)者，對大壩建設(shè)提出了各種疑問，對水電作為清潔、可再生能源具有重要作用和大壩在滿足人們許多重要需求方而是十分有效的認(rèn)識，也從不同角度進(jìn)行了深化。這些問題在水利水電領(lǐng)域內(nèi)和領(lǐng)域外引起了廣泛的關(guān)注和討論，也曾引起了世界銀行、亞洲開發(fā)銀行等國際組織和有關(guān)國家政府的重視。目前，圍繞水電開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展而展開的這場爭論在國外已開始轉(zhuǎn)向重新關(guān)注水電的開發(fā)。目前各大洲的水電發(fā)展?fàn)顩r如下：亞洲國家中，除中國目前正大力發(fā)展水電外，印度、土耳其、尼泊爾、老撾、越南、巴基斯坦、馬來西亞、泰國、緬甸、菲律賓、斯里蘭卡、哈扎克斯坦、吉爾吉斯坦、約旦、黎巴嫩、敘利亞等國家也都有大型的水電項(xiàng)目正在建設(shè)。日本、南朝鮮水電開發(fā)程度較高，大型的抽水蓄能項(xiàng)目建設(shè)速度比較快，在日本，有6個抽水蓄能電站正在建設(shè)，另3個正在規(guī)劃中。非洲國家的水電開發(fā)度、水資源調(diào)控能力都比較低，60m以上高壩總共11 座，目前有20多個非州國家在建水電工程。歐洲在建裝機(jī)2270MW，分布在23個國家，另有規(guī)劃中的水電裝機(jī)10GW，西班牙、意大利、希臘、羅馬尼亞在建壩相對較多，德國也有一座90多m的高壩在建。北美有5790MW的水電工程在建，分布在10個國家，規(guī)劃中還有15GW的水電站。北美國家中美國、加拿大都有新的大壩建設(shè)，美國有兩座60m以上的大壩在建。加拿大魁北克未來十年水電計(jì)劃增加20的裝機(jī)。南美目前高壩建設(shè)比較多，在建、待建200m左右的大壩不少，主要集中在巴西、委內(nèi)瑞拉、阿根廷等國家，有17GW水電工程在建，分布10個國家，規(guī)劃待建項(xiàng)目還有59GW。在大洋洲，灌溉建壩、小水電開發(fā)建壩及電站更新改造項(xiàng)目不少，但規(guī)模都不大，規(guī)劃待建的水電項(xiàng)目有647Mw 。世界水能資源統(tǒng)計(jì)圖2.4前景今后在水力資源豐富而又未充分開發(fā)的國家（如中國），常規(guī)水電站的建設(shè)將穩(wěn)步增長。大型電站的機(jī)組單機(jī)容量將向巨型化發(fā)展。同時，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源日益緊張，小水電將受到各國的重視。由于電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相的需要，抽水蓄能電站將有較快的發(fā)展。而潮汐電站和波浪能電站的建設(shè)由于受建站條件及造價等因素制約，在近期內(nèi)不會有大幅度的增長。各類電站的自動化和遠(yuǎn)動化將進(jìn)一步完善和推廣2.5利弊分析水電站主要有一下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1清潔：水能為可再生能源，基本無污染 2營運(yùn)成本低，效率高； 3可按需供電； 4取之不盡、用之不竭、可再生 5控制洪水泛濫 6提供灌溉用水 7改善河流航動 8有關(guān)工程同時改善該地區(qū)的交通、電力供供應(yīng)和經(jīng)濟(jì)，特別可以發(fā)展旅游業(yè)及水產(chǎn)養(yǎng)殖。 水電站主要有一下幾點(diǎn)缺點(diǎn)：1生態(tài)破壞：大壩以下水流侵蝕加劇，河流的變化及對動植物