·豬鋼鬃·
摘抄學習軍政知識
南非高溫氣冷堆開發現狀
中 村 政 雄
一、熱效率45%的小型反應堆
南非共和國國營電力公司(ESKOM)想用高溫氣冷堆實現安全而經濟的小型發電堆(PBMR)實用化。美國能源部在以前開發的新的發電堆頂峰中舉出這種反應堆，據說它將成為21世紀新型發電堆的樣板。
筆者1999年3月訪問南非時，聽說預計2000年7月完成詳細設計，2003年1月建成，2003年7月達臨界。已批準2004年12月投入商業運營。
該堆是煤球爐型，即使用煤球一樣形狀的燃料。石墨煤球中分散著直徑0.7毫米、仁丹顆粒一樣的鈾燃料。仁丹顆粒用耐高溫的4層碳矽包著。每個煤球中裝有5000顆仁丹顆粒。
堆是直徑3.5米的直立式圓筒狀結構，從上裝入煤球形狀的燃料。堆的冷卻劑是使用氦。由堆產生的氣體用於燃氣輪機發電，再回到堆內，在堆與氣輪機之間循環。熱效率是45%，比現在各國使用的輕水堆的30%效率高得多。
這種堆比現在商業化輕水型發電堆小，1座的熱功率為26.5萬kW，但輸出的電功率為11.4萬kW。把10座這種堆並列在一起，形成並列這種小型堆的發電站，所以稱之為組合型。
堆的壽命是40年，但是連續運行6年後要停堆，進行30天的定期檢查。燃料燃燒時間要比現在輕水型發電堆長2倍以上，燃燒後不必後處理，在建築物內進行中間貯存。反應堆內生成的鈈在堆內完全燃燒了。在反應堆運行中可以更換燃料。
1座這樣的反應堆建造期為2年，建造成本為1億美元(約合106億日元)。據說由10座這樣的反應堆組成的電站，其運行用80個人就能對付。
二、便宜的發電成本
這種反應堆的特點，首先是發電成本便宜，1kWh隻有1.6~2.8美分。原因之一是人員費便宜。在位於開普敦以北30公裏的庫巴格核電站有2座92萬kW的反應堆，其運營所需人員是870人。而由10座PBMR組成的114萬kW的發電站，其運營隻需80人。
南非發電站當前的重要問題是黑人優先主義。由於人種差別的廢除，要求提高黑人的雇用率。1995年在電站的黑人雇用率是6%，而1998年已達到30%。目標是從2001年起兩年內要達到50%。
水平較低的黑人的雇用率要達到70%，但是管理人員和工程師等高水平的人員也必須達到50%，所以培養專家的培訓是必須的，但是較難。因此需要人員較少的PBMR非常好。
電力公司負責人說：“在歐洲由於天然氣便宜，所以核電失去了競爭力。由於PBMR與各國的火力發電一樣便宜，十分好。它與建在煤田上的火力發電廠的成本相當。”
三、安全性高，可以接近消費地區
價格便宜的再一個原因是堆的構造比輕水堆簡單，材料和部件不是反應堆的特別鑄型品，可以用火力發電廠的。由於是安全堆，不必使用價格貴的特別要求的部件。據說安全殼也不需要。
安全的理由非常簡單，堆芯的溫度不論在什麽樣的場合，也不超過1400℃。由於構成堆芯的石墨的熔點是3000℃，完全不必擔心堆芯熔融。南非的輕水型發電堆在緊急狀態時，避難的範圍是16公裏，但PBMR隻有400米，特別安全。
由於是安全堆，可以設置在城市的旁邊。預定在庫巴格核電站鄰近建造10座這種反應堆，組合成100萬kW級的發電站。可是，由於開普敦的人口增加，住宅區已接近核電站。但即使PBMR接近住宅區很近，在緊急時也無需緊急避難。
電力公司的負責人說：“沒有開發新技術的必要，僅用以前的技術就能完成該堆的建設。”
四、謀求各國出資，實現PBMR的標準化
高溫氣冷堆開發的曆史已有40年。必要的技術到現在為止已基本被開發，隻是由於成本高沒有實用化，如何能使其便宜一些，便可作為PBMR的研究項目。
根據ESKOM企業公司的負責人德彼阿茲說，建設PBMR的計劃在1993年就作出了，第2年在內部進行研究，1995年完成了可行性研究。1996～1997年進行概念設計，基本上是用德國的設計。在1989年設計的基礎進行了修改，發展了1989年的設計。1997～1998年，在政府的配合下進行再研究。1998年3月，作為ESKOM的設計進行了公布，根據成本的研討決定開發計劃的日程。
由德國尤利希研究所和企業從以前研究高溫氣冷堆的人員中抽調人員參加南非PBMR的建設工程。
1999年7月，政府批準預定於當年9月開始建設，但由於政府依賴於國際原子能機構作為成本與安全性，以及核不擴散性等方麵谘詢者，所以需要等待結論。預審已經通過。
ESKOM在該工程開始時，首先成立了ESKOM股份公司。該公司下設有發電堆公司、技術公司和燃料公司3個子公司，尋求世界各國出資。ESKOM出資1億美元以上，最終持有30%的股份。已有英國AEA工程公司和荷蘭的企業自報投資入股。南非希望有世界各國更多的業主投資入股，入股的股份可多可少。
計劃每2年建1座。計劃1號機組花2億美元，以後每座花1億美元。在將該堆國際標準化方麵，與國際原子能機構、美國馬薩諸塞大學意見一致。
首先在國內建造組合10座該堆114萬kW的發電站，將來向國外出口。
五、適合發展中國家的需要
南非的發電設備占非洲大陸的50%，盡管如此，但電的使用率隻有35%，不使電的人多。完全沒有電的地區是由於那裏人口稀少，從遠距離送電還不如在該地建設小型發電堆PBMR好。這是電力公司的判斷。如果建發電站，那裏的工業也可以被帶動發展起來。
這種反應堆可以設置在消費地，從這一點來說，這種反應堆也是劃時代的。亞洲發展中國家由於電力不足，也在研討核電站的建設問題。其實，PBMR這樣的小型、便宜、安全的反應堆是最合適的。
發展中國家增建發電堆，核擴散的可能性大，美國等核保有國非常擔心。但PBMR這種反應堆的燃料是一次性燃料，不能後處理提取鈈，所以從核不擴散來說也是有好處的。
南非是廢棄製造核武器的唯一國家。PBMR是不能用於軍事的反應堆。
六、美國研究所對PBMR的評價
美國電力研究所EPRI收集了美國國內外3000人的意見，於1999年8月發表了“1999電力技術負載圖”，展望了至21世紀中期的產業社會的變化，明示了對電力產業所期待的技術開發、應用研究的課題。其中有“原子能複興”的項目，評價了“原子能發電作為無碳發電貢獻的潛在性也最大”，同時也評價了南非ESKOM的PBMR。
該報告不僅評價了原子能具有的潛力，同時把原子能識為“脆性技術”。
為了原子能成為主要能源，在降低原子能發電成本的同時，要研究燃料利用的擴大和熱效率的提高等內容。此外，作為必須解決的課題，有原子能發電的安全性、一般公眾所關心的核擴散的可能性、乏燃料長期貯存和再利用的可靠的方法等。從這方麵來看，南非的PBMR可以被認為是合格的。
如果按照EPRI的“負載圖”，2050年則需要比現在多50%～100%的能源。電力是地球溫暖化對策的手段，但為了到2050年要達到全世界電氣化，必須每年新追加供給1億人口的電力。
因為現在世界人口增加速度每年為4000萬人，所以2050年世界人口將達到100億人，那麽每2天就需100萬kW的發電站供電。新建發電站中無碳電站至少也要達到50%。
由於這種情況，一般認為“原子能的複興”是有必要的，南非的PBMR是最有希望的。由於PBMR安全、經濟，核不擴散性也高，適合世界發展中國家的電力需要。
譯自
(徐桂)
