自19世紀(jì)末人類開始發(fā)現(xiàn)核能以來，經(jīng)過200余年的發(fā)展，核能、核技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用不斷取得實質(zhì)性突破，現(xiàn)在已經(jīng)與人們的生活和工作緊密相連。
核電是人類利用核能推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展，造福社會的主要形式之一。從上世紀(jì)50年末前蘇聯(lián)建成首座商用核電廠以來，目前全球建成在運(yùn)核電機(jī)組已達(dá)450余臺。
同時，60余年間，核電技術(shù)也經(jīng)歷了從一代原型堆到二代商業(yè)化反應(yīng)堆，再到三代先進(jìn)大功率核反應(yīng)堆的迭代升級，以及對安全性、經(jīng)濟(jì)性更高的四代核電技術(shù)的探索和實踐。
全球核能發(fā)展簡史
核能（nuclear energy）是人類歷史上的一項偉大發(fā)現(xiàn)，這離不開早期西方科學(xué)家的探索發(fā)現(xiàn)，他們?yōu)楹四艿陌l(fā)現(xiàn)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
科學(xué)家對核能的探索，最早可追溯到19世紀(jì)末英國物理學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子開始，人類逐漸揭開了原子核的神秘面紗。
●1895年，德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線。
●1896年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了放射性。
●1898年，居里夫人與居里先生發(fā)現(xiàn)放射性元素釙。
●1902年，居里夫人經(jīng)過三年又九個月的艱苦努力又發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳。
●1905年，愛因斯坦提出質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式。
●1914年，英國物理學(xué)家盧瑟福通過實驗，確定氫原子核是一個正電荷單元，稱為質(zhì)子。
●1935年，英國物理學(xué)家查德威克發(fā)現(xiàn)了中子。
●1938年，德國科學(xué)家奧托·哈恩用中子轟擊鈾原子核，發(fā)現(xiàn)了核裂變現(xiàn)象。
●1942年12月2日，美國芝加哥大學(xué)成功啟動了世界上第一座核反應(yīng)堆。
●1945年8月6日和9日，美國將兩顆原子彈先后投在了日本的廣島和長崎。
01 第一代核電技術(shù)（20世紀(jì)50年代中期至60年代中期）
核能在軍事上展示出巨大的威懾力后，開始向發(fā)電領(lǐng)域拓展。1954年，前蘇聯(lián)建成了世界上第一座商用核電廠——奧布靈斯克核電廠，開啟了核能應(yīng)用于能源、工業(yè)、航天等廣泛領(lǐng)域的先行示范。
世界上第一座商用核反應(yīng)堆，奧布靈斯克核電站
1957年，美國建成功建成功率為90MWe的希平港原型核電廠，容量是奧布靈斯克核電廠容量（5MWe）的16倍。
前蘇聯(lián)、美國的原型機(jī)投入商運(yùn)，證明了利用核能發(fā)電的技術(shù)可行性。國際上把上述實驗性和原型核電機(jī)組稱為第一代核電機(jī)組。
第一代核電技術(shù)起始于20世紀(jì)50年代中至60年代中期。
第一代核電技術(shù)主要特點是：多為早期原型機(jī)，使用天然鈾燃料和石墨慢化劑。設(shè)計上比較粗糙，結(jié)構(gòu)松散，盡管機(jī)組發(fā)電容量不大，一般在30萬千瓦之內(nèi)，但體積較大。且在設(shè)計中沒有系統(tǒng)、規(guī)范，科學(xué)的安全標(biāo)準(zhǔn)作為指導(dǎo)和準(zhǔn)則，存在許多安全隱患。它的意義在于，具有研究探索的試驗原型堆性質(zhì)，證明了核能發(fā)電的技術(shù)可行性。
第一代核電廠主要堆型有：美國希平港核電廠、德累斯頓核電廠、英國卡德霍爾生產(chǎn)發(fā)電兩用的石墨氣冷堆核電廠、前蘇聯(lián)APS-1壓力管式石墨水冷堆核電廠、加拿大NPD天然鈾重水堆核電廠。
02 第二代核電廠（20世紀(jì)60年代至90年代）
在上世紀(jì)60年代后期，核電迎來二代核電技術(shù)時期。相比一代核電技術(shù)，二代核電技術(shù)是較為成熟的商業(yè)化反應(yīng)堆，使用濃縮鈾燃料，以水作為冷卻劑和慢化劑，其堆芯熔化概率和大規(guī)模釋放放射性物質(zhì)概率分別為10-4和10-5量級。反應(yīng)堆壽命約為40年。二代核電廠的意義在于，證明了核電發(fā)電技術(shù)可行性，以及其可與火電、水電競爭的經(jīng)濟(jì)性。
在第一代核技術(shù)的基礎(chǔ)上，二代核電技術(shù)實現(xiàn)了商業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化，單機(jī)組的功率水平在第一代核電技術(shù)基礎(chǔ)上大幅提高，達(dá)到百萬千瓦級。
上世紀(jì)70代，因石油漲價引發(fā)的能源危機(jī)促進(jìn)了核電的發(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。在國內(nèi)，我們熟知的秦山核電廠、田灣核電廠機(jī)組采用的都是二代核電技術(shù)，在福島事故之后，相應(yīng)地得到了改進(jìn)。
秦山核電站（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
二代核電廠的主要堆型有：壓水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、重水堆（PHWR）、石墨氣冷堆（GCR），以及石墨水冷堆（LWGR）等。
技術(shù)路線上，美國西屋公司為代表的Model系列、System80（1050MWe，2環(huán)路壓水堆）以及一大批沸水堆（BWR）均可劃入第二代核電廠范疇。法國的CPY，P4，P4′也屬于Model系列標(biāo)準(zhǔn)核電廠。日本、韓國也建造了一批Model412、BWR、System80等標(biāo)準(zhǔn)核電廠。
03 三代核電技術(shù)（20世紀(jì)90年代至今）
1979年三里島、1986年切爾諾貝利核電廠事故爆發(fā)后，上世紀(jì)90年代，美國和歐洲先后出臺《先進(jìn)輕水堆用戶要求文件》（URD文件）和《歐洲用戶對輕水堆核電廠的要求》（EUR文件）。國際上通常把滿足這兩份文件之一的核電機(jī)組稱為第三代核電機(jī)組。
相較二代核電技術(shù)，三代核電廠是具有更高安全性、更高功率的新一代先進(jìn)核電廠。其堆芯熔化概率和大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放概率分別為10-7和10-8量級。反應(yīng)堆壽命約60年。
三代核電廠的主要堆型有先進(jìn)沸水堆（ABWR）、非能動先進(jìn)壓水堆（AP1000）、歐洲壓水堆（EPR）等。System80+已獲美國NRC批準(zhǔn)，但美國已經(jīng)棄用。
中國自主產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”、“國和一號”和“玲龍一號”屬于三代核電技術(shù)中的杰出代表，已成為國際聞名的“中國名片”。當(dāng)?shù)貢r間2021年5月20日1時15分，“華龍一號”海外首堆工程——巴基斯坦卡拉奇2號機(jī)組正式投入商運(yùn)。
第四代核電技術(shù)概念由1999年6月美國克林頓政府的能源部首先提出，并得到中國、英國和日本等一些國家的支持。
第四代核電技術(shù)是指待開發(fā)的先進(jìn)核電技術(shù)，主要特征是擁有更好的經(jīng)濟(jì)性，安全性高和廢物產(chǎn)生量少，無需廠外應(yīng)急，并具有防止核擴(kuò)散能力。第四代核電堆型代表有鈉冷快堆、極高溫氣冷堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、熔鹽堆和超臨界水堆等。
微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨推動的行波堆技術(shù)，以及我國自主研發(fā)的高溫氣冷堆、快堆屬于四代核電廠范疇。
在四代核技術(shù)研發(fā)和實踐方面，中國走在了世界前列。
2006年12月25日，華能、核電、清華三方成立華能山東石島灣核電廠20萬千瓦級高溫氣冷堆核電示范工程。10MWe試驗電站已建設(shè)成功。
2010年10月21日，由中核集團(tuán)中國原子能科學(xué)研究院自主研發(fā)的中國第一座快中子反應(yīng)堆——中國實驗快堆（CEFR）達(dá)到首次臨界。
這是我國核電領(lǐng)域的重大自主創(chuàng)新成果，意味著我國第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)了重大突破。由此，我國成為繼美、英、法等國之后，世界上第八個擁有快堆技術(shù)的國家之一。
2012年12月9日，華能石島灣核電廠重新開工建設(shè)。石島灣核電廠的開建，標(biāo)志我國在四代核電的技術(shù)研發(fā)上已處于世界領(lǐng)先地位。
石島灣高溫氣冷堆核電廠示范工程
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