今年4月,全歐洲最強大的核電站反應堆上線,有人興奮,也有人感到恐懼。
1、國際環(huán)境
奧爾基洛托核電站1~3號機組
芬蘭的奧爾基洛托核電站3號機組于2023年4月16日投入商運,這個電站的故事,遠遠超出了其新的3號機組。
這座核電站是斯堪的納維亞人的驕傲,其來源可以追溯到芬蘭第一次在國際舞臺上嶄露頭角的時候。
上個世紀70年代初至中期,芬蘭在第二次世界大戰(zhàn)期間的不同時期,都首當其沖受到了蘇聯(lián)和德國的襲擊和占領。二戰(zhàn)后,盡管蘇聯(lián)就在隔壁,芬蘭國內(nèi)還是自由開放的市場經(jīng)濟,同時在不斷升級的冷戰(zhàn)期間保持著相對中立的立場。
芬蘭在20世紀后半葉最需要的是能源——家庭供暖、企業(yè)供電,以及使芬蘭發(fā)展成為當代經(jīng)濟的一般能源。
芬蘭政府本可以采取多種途徑來實現(xiàn)這一能源需求——可以依賴蘇聯(lián)進口的煤炭和天然氣,因為芬蘭當時幾乎沒有國內(nèi)煤炭生產(chǎn),現(xiàn)在仍然如此。
或者,芬蘭是除愛沙尼亞之外仍可以合法燃燒泥炭作為能源國家。即使是在50年前,這也被視為一種骯臟而低效的供熱方式。
唯一合乎邏輯的解決方案之一是使用原子能。
2、芬蘭核電
芬蘭洛維薩核電站1、2號機組(圖源:Fortum)
奧爾基洛托核電站并不是芬蘭的第一座核反應堆,芬蘭的洛維薩核電站于1971年啟用了第一個反應堆,1972年啟用了第二個反應堆。該國第二座在運反應堆仍需要為芬蘭的大片能源網(wǎng)提供清潔、無碳的電力。
奧爾基洛托核電站位于芬蘭西部奧爾基洛托島上的波的尼亞灣沿岸,其前兩個反應堆很早完成建設,分別于1974年和1975年啟動,采用了沸水堆(BWR),由瑞典ASEA公司建造,該公司現(xiàn)在是西屋電氣瑞典公司的一部分。
這種類型的裂變反應堆,由鈾芯塊組成核裂變堆芯,裝入大型反應堆容器中的金屬燃料棒中。
這個裂變堆芯放入一個大圓柱體中,并被中子慢化劑(通常是石墨)包圍,以保持反應穩(wěn)定,蒸餾水泵入反應堆堆芯,吸收反應堆釋放的熱量,產(chǎn)生的蒸汽通過巨大的渦輪機,轉化為可用的電力。安裝在容器頂部的控制棒可以降低或升高,根據(jù)需要改變反應速率。
這是一種非常簡單的操作方法,在實踐中也可能會很復雜。
奧爾基洛托核電站的這兩個反應堆機組,產(chǎn)生了令人印象深刻的2,500 MW的熱能。這意味著最初的兩個反應堆可產(chǎn)生約890 MW的電力。
看上去較為落后,但這個核電站可以與大約在同一時間建造的更富裕、資源更豐富的西歐和北美國家沸水堆功率相媲美。
3、建造3號反應堆
如果奧爾基洛托核電站保持這種雙反應堆配置,仍然是芬蘭能源部門的巨頭。
但芬蘭的人均用電量比斯堪的納維亞半島甚至歐盟其他地區(qū)都多。因此,2000年12月,芬蘭政府申請了一份許可證,開始建造一個定制的3號反應堆機組。
2005年,該項目被正式批準,芬蘭TVO公司被選為國內(nèi)主要承包商。
3號機組設計與前兩個反應堆截然不同,而且是芬蘭國內(nèi)能源政策的重中之重。
作為該項目的一部分,來自阿?,mNP集團的國際合作方被帶到芬蘭,監(jiān)督這個三代壓水堆的建設。
與沸水堆不同,壓水堆泵送水通過堆芯吸收熱量,同時讓水保持在高壓下,以防止沸騰。當這些冷卻劑到達一個無壓力的蒸汽室時,過熱的蒸汽會產(chǎn)生更兇猛的熱能輸出。
就其本身而言,奧爾基洛托核電站的3號機組將從一個526噸的反應堆壓力容器中輸出4,3000 MW的熱能和1,600 MW的凈可用電力。
日本三菱重工有著百年歷史的日本制鋼所,在日本生產(chǎn)制造了該反應堆壓力容器。這是2000年代中期最強的裂變反應堆設備之一,甚至在這兩年仍然令人印象深刻。但表面之下隱藏著一個問題。
反應堆設施的進展剛開始,負責管理的小組就一直在變化。
2009年,西門子將其在阿?,mNP集團33.3%的股份出售給阿?,m,阿?,m成為該業(yè)務的唯一外國監(jiān)管機構,與國內(nèi)TVO并列。
現(xiàn)在,該公司以新名稱法馬通公司(Framatome)將其核反應堆業(yè)務出售給法國電氣。一直以來,一系列看似無止境的預計完工日期超期問題困擾著該項目。
最終,西門子決定繼續(xù)參與奧爾基洛托核電站的第三個反應堆項目,嚴格作為建造該設施渦輪機房的分包商。
一直以來,3號反應堆的預計激活日期從2010年變到2015年之前。到2020年,這一估計被固定在2022年2月的某個時候。
直到2023年4月,也就是該項目開始18年后,奧爾基洛托核電站壓水堆千呼萬喚始出來,才最終上線并接入國家電網(wǎng)。
奧爾基洛托核電站對未來的核廢料處理也制定了計劃。從該設施運出的每批乏核燃料都將被插入一個特制的處理罐中,該處理罐能夠抵抗沖擊損傷和泄漏。
這些罐子將被儲存在設施的地下深處,并在那里進行全天候監(jiān)測,以確保沒有放射性物質(zhì)進入周圍環(huán)境。
由于有可能為包括赫爾辛基在內(nèi)的整個芬蘭南部的家庭和企業(yè)供電,因此,對于需要在冬季為家庭供暖的芬蘭來說,新建和改進的奧爾基洛托核電站意義重大。
去年冬天,由于俄烏戰(zhàn)爭爆發(fā),導致天然氣管道關閉,一只來勢洶洶的俄羅斯熊威脅要凍結整個歐洲,現(xiàn)在它的上線時機再好不過了。