·猪钢鬃·
摘抄学习军政知识
南非高温气冷堆开发现状
中 村 政 雄
一、热效率45%的小型反应堆
南非共和国国营电力公司(ESKOM)想用高温气冷堆实现安全而经济的小型发电堆(PBMR)实用化。美国能源部在以前开发的新的发电堆顶峰中举出这种反应堆，据说它将成为21世纪新型发电堆的样板。
笔者1999年3月访问南非时，听说预计2000年7月完成详细设计，2003年1月建成，2003年7月达临界。已批准2004年12月投入商业运营。
该堆是煤球炉型，即使用煤球一样形状的燃料。石墨煤球中分散着直径0.7毫米、仁丹颗粒一样的铀燃料。仁丹颗粒用耐高温的4层碳硅包着。每个煤球中装有5000颗仁丹颗粒。
堆是直径3.5米的直立式圆筒状结构，从上装入煤球形状的燃料。堆的冷却剂是使用氦。由堆产生的气体用于燃气轮机发电，再回到堆内，在堆与气轮机之间循环。热效率是45%，比现在各国使用的轻水堆的30%效率高得多。
这种堆比现在商业化轻水型发电堆小，1座的热功率为26.5万kW，但输出的电功率为11.4万kW。把10座这种堆并列在一起，形成并列这种小型堆的发电站，所以称之为组合型。
堆的寿命是40年，但是连续运行6年后要停堆，进行30天的定期检查。燃料燃烧时间要比现在轻水型发电堆长2倍以上，燃烧后不必后处理，在建筑物内进行中间贮存。反应堆内生成的钚在堆内完全燃烧了。在反应堆运行中可以更换燃料。
1座这样的反应堆建造期为2年，建造成本为1亿美元(约合106亿日元)。据说由10座这样的反应堆组成的电站，其运行用80个人就能对付。
二、便宜的发电成本
这种反应堆的特点，首先是发电成本便宜，1kWh只有1.6~2.8美分。原因之一是人员费便宜。在位于开普敦以北30公里的库巴格核电站有2座92万kW的反应堆，其运营所需人员是870人。而由10座PBMR组成的114万kW的发电站，其运营只需80人。
南非发电站当前的重要问题是黑人优先主义。由于人种差别的废除，要求提高黑人的雇用率。1995年在电站的黑人雇用率是6%，而1998年已达到30%。目标是从2001年起两年内要达到50%。
水平较低的黑人的雇用率要达到70%，但是管理人员和工程师等高水平的人员也必须达到50%，所以培养专家的培训是必须的，但是较难。因此需要人员较少的PBMR非常好。
电力公司负责人说：“在欧洲由于天然气便宜，所以核电失去了竞争力。由于PBMR与各国的火力发电一样便宜，十分好。它与建在煤田上的火力发电厂的成本相当。”
三、安全性高，可以接近消费地区
价格便宜的再一个原因是堆的构造比轻水堆简单，材料和部件不是反应堆的特别铸型品，可以用火力发电厂的。由于是安全堆，不必使用价格贵的特别要求的部件。据说安全壳也不需要。
安全的理由非常简单，堆芯的温度不论在什么样的场合，也不超过1400℃。由于构成堆芯的石墨的熔点是3000℃，完全不必担心堆芯熔融。南非的轻水型发电堆在紧急状态时，避难的范围是16公里，但PBMR只有400米，特别安全。
由于是安全堆，可以设置在城市的旁边。预定在库巴格核电站邻近建造10座这种反应堆，组合成100万kW级的发电站。可是，由于开普敦的人口增加，住宅区已接近核电站。但即使PBMR接近住宅区很近，在紧急时也无需紧急避难。
电力公司的负责人说：“没有开发新技术的必要，仅用以前的技术就能完成该堆的建设。”
四、谋求各国出资，实现PBMR的标准化
高温气冷堆开发的历史已有40年。必要的技术到现在为止已基本被开发，只是由于成本高没有实用化，如何能使其便宜一些，便可作为PBMR的研究项目。
根据ESKOM企业公司的负责人德彼阿兹说，建设PBMR的计划在1993年就作出了，第2年在内部进行研究，1995年完成了可行性研究。1996～1997年进行概念设计，基本上是用德国的设计。在1989年设计的基础进行了修改，发展了1989年的设计。1997～1998年，在政府的配合下进行再研究。1998年3月，作为ESKOM的设计进行了公布，根据成本的研讨决定开发计划的日程。
由德国尤利希研究所和企业从以前研究高温气冷堆的人员中抽调人员参加南非PBMR的建设工程。
1999年7月，政府批准预定于当年9月开始建设，但由于政府依赖于国际原子能机构作为成本与安全性，以及核不扩散性等方面咨询者，所以需要等待结论。预审已经通过。
ESKOM在该工程开始时，首先成立了ESKOM股份公司。该公司下设有发电堆公司、技术公司和燃料公司3个子公司，寻求世界各国出资。ESKOM出资1亿美元以上，最终持有30%的股份。已有英国AEA工程公司和荷兰的企业自报投资入股。南非希望有世界各国更多的业主投资入股，入股的股份可多可少。
计划每2年建1座。计划1号机组花2亿美元，以后每座花1亿美元。在将该堆国际标准化方面，与国际原子能机构、美国马萨诸塞大学意见一致。
首先在国内建造组合10座该堆114万kW的发电站，将来向国外出口。
五、适合发展中国家的需要
南非的发电设备占非洲大陆的50%，尽管如此，但电的使用率只有35%，不使电的人多。完全没有电的地区是由于那里人口稀少，从远距离送电还不如在该地建设小型发电堆PBMR好。这是电力公司的判断。如果建发电站，那里的工业也可以被带动发展起来。
这种反应堆可以设置在消费地，从这一点来说，这种反应堆也是划时代的。亚洲发展中国家由于电力不足，也在研讨核电站的建设问题。其实，PBMR这样的小型、便宜、安全的反应堆是最合适的。
发展中国家增建发电堆，核扩散的可能性大，美国等核保有国非常担心。但PBMR这种反应堆的燃料是一次性燃料，不能后处理提取钚，所以从核不扩散来说也是有好处的。
南非是废弃制造核武器的唯一国家。PBMR是不能用于军事的反应堆。
六、美国研究所对PBMR的评价
美国电力研究所EPRI收集了美国国内外3000人的意见，于1999年8月发表了“1999电力技术负载图”，展望了至21世纪中期的产业社会的变化，明示了对电力产业所期待的技术开发、应用研究的课题。其中有“原子能复兴”的项目，评价了“原子能发电作为无碳发电贡献的潜在性也最大”，同时也评价了南非ESKOM的PBMR。
该报告不仅评价了原子能具有的潜力，同时把原子能识为“脆性技术”。
为了原子能成为主要能源，在降低原子能发电成本的同时，要研究燃料利用的扩大和热效率的提高等内容。此外，作为必须解决的课题，有原子能发电的安全性、一般公众所关心的核扩散的可能性、乏燃料长期贮存和再利用的可靠的方法等。从这方面来看，南非的PBMR可以被认为是合格的。
如果按照EPRI的“负载图”，2050年则需要比现在多50%～100%的能源。电力是地球温暖化对策的手段，但为了到2050年要达到全世界电气化，必须每年新追加供给1亿人口的电力。
因为现在世界人口增加速度每年为4000万人，所以2050年世界人口将达到100亿人，那么每2天就需100万kW的发电站供电。新建发电站中无碳电站至少也要达到50%。
由于这种情况，一般认为“原子能的复兴”是有必要的，南非的PBMR是最有希望的。由于PBMR安全、经济，核不扩散性也高，适合世界发展中国家的电力需要。
译自
(徐桂)
