世界核電技術已基本完成向三代的轉型升級，進入四代技術研發(fā)與部分堆型的工程示范驗證階段。先進小型模塊化反應堆、第四代核能系統(tǒng)以及熱核聚變堆成為全球先進核能技術研發(fā)焦點。

核能安全性不斷提升，離不開先進技術的加速迭代和強有力支撐。

中國核能行業(yè)協(xié)會日前發(fā)布的《先進核能技術發(fā)展年度報告（2022）》（以下簡稱《報告》）顯示，世界核電技術已基本完成向三代的轉型升級，進入四代技術研發(fā)與部分堆型的工程示范驗證階段。先進小型模塊化反應堆、第四代核能系統(tǒng)以及熱核聚變堆成為全球先進核能技術研發(fā)焦點。

中國核能行業(yè)協(xié)會專家委員會主任、中國工程院院士葉奇蓁表示，在全球低碳能源轉型大背景下，核能發(fā)展對保障能源安全、實現(xiàn)“雙碳”目標具有重大意義。中國將堅持在確保安全的前提下積極有序發(fā)展核電的方針政策，不斷加強核能科技創(chuàng)新，積極參與先進核能國際合作，持續(xù)推動核能安全和高質量發(fā)展。

三代核電持續(xù)優(yōu)化改進

國家能源局、科技部2021年聯(lián)合印發(fā)《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，其中“安全高效核能技術”重點任務明確指出，圍繞提升核電技術裝備水平及項目經(jīng)濟性，開展三代核電關鍵技術優(yōu)化研究，支撐建立標準化型號和型號譜系。

“中國要調整能源結構，批量化發(fā)展核電，必須發(fā)展先進核電。從短期看，三代先進壓水堆仍然是未來幾十年的主力機型，不可替代。”國家電投“國和一號”總設計師鄭明光表示，先進三代核電在經(jīng)濟上更具競爭力，同時設置完整的嚴重事故預防與緩解能力，消除大規(guī)模放射性釋放的可能性，排除了核電風險對環(huán)境與公眾的放射性危害。

鄭明光介紹，“國和一號”是三代核電自主化和國家科技重大專項的標志性成果，其采用世界上最嚴格的安全和環(huán)保標準，經(jīng)濟性優(yōu)于同等級機組，是代表世界三代核電先進水平的技術型號。

在安全性方面，“國和一號”采用的非能動技術可大大提高機組安全性與經(jīng)濟性?！澳軇蛹夹g是指必須依靠能動設備(有源設備)的運行技術，而非能動技術是指可依靠重力等自然因素完成運行。先進非能動核電在事故工況下72小時無須人為干預，就能夠保證反應堆安全，可取消場外應急?！编嵜鞴饨榻B。

與此同時，下一代反應堆技術獨特的安全性等優(yōu)勢在小堆領域具備獨特應用價值。我國小堆技術近年發(fā)展迅速，高溫氣冷堆、釷基熔鹽等小型堆領域走在世界前列。另外，國內核電企業(yè)、科研院所和高校等研發(fā)的10種小堆已收錄于國際原子能機構小型模塊化反應堆技術進展2022版手冊中里，其中水冷型小堆7種，非水冷型小堆（高溫氣冷堆、熔鹽堆）3種。

葉奇蓁表示，在供熱領域，近期以發(fā)展小型壓水堆為主，因其安全性較高，可設置在城市近郊，特別是可利用退役的燃煤熱電站廠址建設模塊化的熱電聯(lián)供小堆，使其經(jīng)濟性得到提高。“建議加快模塊化小堆開發(fā)部署，實現(xiàn)低碳發(fā)電、供熱和制氫成本效益。”

四代技術具備固有安全性

2001年成立的第四代核能系統(tǒng)國際論壇（GIF）提出“可持續(xù)性、經(jīng)濟性、安全與可靠性、廢物最小化、防擴散和實體保護”六大領域的技術目標和相關評估指標。我國自2006年正式成為其成員國后，積極參與鈉冷快堆、超高溫氣冷堆、鉛冷快堆、超臨界水堆、熔鹽堆五種堆型的合作研發(fā)，其中鈉冷快堆、超高溫氣冷堆已經(jīng)開展工程示范。

鄭明光認為，四代核電是擁有固有安全、高增值比、高熱效率、防核擴散、廢物最小化的特征性指標要求，需要具備三個以上的特征方能稱為四代核電。

據(jù)清華大學高溫氣冷堆總設計師張作義介紹，位于山東榮成的我國第四代高溫氣冷堆核電項目——石島灣球床模塊式高溫氣冷堆核電站示范工程具備極致的固有安全（兩不靠兩不會），即反應性控制不靠緊急停堆系統(tǒng)、衰變熱載出不靠應急冷卻系統(tǒng)，還要具備放射性包容，即反應堆不會熔化、不會造成放射性大量釋放。

“2023年以來，高溫氣冷堆示范工程已穩(wěn)定運行超100天。”張作義透露，后續(xù)在調整部分控制參數(shù)后有望進入商運。

葉奇蓁認為，發(fā)展多模塊高溫氣冷堆核電機組，要滿足不同市場的需要?！疤貏e是與壓水堆核電機組相結合，利用高溫氣冷堆過熱壓水堆生產(chǎn)的蒸汽，為石化企業(yè)提供400攝氏度-500攝氏度的工業(yè)用汽，提高核能供汽的經(jīng)濟性。同時，要繼續(xù)加大對氦氣直接透平布雷頓循環(huán)的研究力度，提升高溫氣冷堆發(fā)電效率；推動高溫氣冷堆堆芯出口溫度進一步提高，實現(xiàn)核能制氫?！?/p>

可靠產(chǎn)業(yè)鏈支撐安全

技術突破靠研發(fā)，更離不開安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈支撐。其中，國產(chǎn)化率超過85%是國家科技重大專項大型先進壓水堆總體目標。

據(jù)了解，通過140多個方案的互動與迭代，國家電投基于設計分析能力、試驗研究能力以及材料裝備研制供應能力等，最終形成先進型號，并牽引產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)二代向三代的跨越，形成完整產(chǎn)業(yè)鏈體系。

鄭明光表示，建成三代核電裝備產(chǎn)業(yè)鏈體系，在關鍵技術、關鍵設備、關鍵材料全面實現(xiàn)自主化、國產(chǎn)化，不存在任何卡脖子問題。同時，國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈有效解決了疫情和國際形勢下少量進口設備交付不及時風險，確保工程進展，同時促進國際合作與有序競爭，避免壟斷且增加國際核電事業(yè)的發(fā)展能力與產(chǎn)能規(guī)模。

《中國能源報》記者還了解到，核反應堆技術更高經(jīng)濟性、安全性的代際演進伴隨著對高性能核燃料和材料的持續(xù)追求。

葉奇蓁指出，我國需高度重視燃料和材料在核能技術發(fā)展中的驅動作用，進一步加強先進核燃料與材料科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉化的長效發(fā)展和統(tǒng)籌協(xié)調機制建設?！袄?，建立自主化先進燃料研制聯(lián)合協(xié)同機制，充分利用各方優(yōu)勢資源，有序開展ATF燃料等先進燃料及材料自主化、國產(chǎn)化工作，集中力量打造具有國際競爭力的燃料品牌?！?/p>