白云生、安東尼：科技創(chuàng)新引領(lǐng)核能發(fā)展新未來

堅(jiān)持核能熱堆—快堆—聚變堆“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，這是核能可持續(xù)發(fā)展及創(chuàng)新發(fā)展的必由之路。

中法兩國(guó)都進(jìn)行了大型熱堆電廠技術(shù)開發(fā)與大規(guī)模建設(shè)。中法兩國(guó)還積極推進(jìn)小型模塊化反應(yīng)堆和第四代反應(yīng)堆技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，不斷提高先進(jìn)堆型機(jī)組的安全性、經(jīng)濟(jì)性和防核擴(kuò)散。中法兩國(guó)都積極開展可控核聚變技術(shù)研發(fā)，積極參加國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃。

1.優(yōu)化壓水堆的研發(fā)、設(shè)計(jì)和工程建設(shè)管理，加強(qiáng)先進(jìn)核燃料元件的研發(fā)

法國(guó)充分吸收了第一批 EPR 核電機(jī)組建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，并將其反饋到核電新型號(hào) EPR2 和 EPR1200 的優(yōu)化和改進(jìn)中。中國(guó)正充分吸收“華龍一號(hào)” （HPR1000）的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并持續(xù)改進(jìn)，研發(fā)更安全、更經(jīng)濟(jì)、更先進(jìn)的華龍后續(xù)型號(hào)。

中法兩國(guó)注重借鑒現(xiàn)有成熟的核電工程技術(shù)和施工經(jīng)驗(yàn)，通過優(yōu)化反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，采用現(xiàn)代信息技術(shù)、數(shù)字化、增材制造、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化施工，應(yīng)用先進(jìn)核燃料及創(chuàng)新融資方案等，最大限度縮短工期，提高核電機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

在先進(jìn)燃料元件方面，自日本福島核事故以來，中國(guó)一直推進(jìn)耐事故燃料 （ATF）的研究和試驗(yàn)組件測(cè)試。中法兩國(guó)均在推動(dòng) MOX 燃料和快中子反應(yīng)堆先進(jìn)燃料元件的研發(fā)。法國(guó)壓水堆 MOX 燃料已成功實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)應(yīng)用，充分驗(yàn)證了其安全性，減少了天然鈾消耗。中國(guó)已掌握快中子堆 MOX 燃料元件的關(guān)鍵技 術(shù)，正在推進(jìn)堆內(nèi)輻照考驗(yàn)，并積極推進(jìn)金屬燃料元件研發(fā)。

2.多用途模塊化小型反應(yīng)堆已成為核能技術(shù)創(chuàng)新的重要方向

小型模塊化反應(yīng)堆（SMRs）等先進(jìn)反應(yīng)堆正逐漸成為一些國(guó)家的重要技術(shù)選項(xiàng)，以及一些國(guó)家大型反應(yīng)堆的補(bǔ)充。如果技術(shù)成熟度、多用途應(yīng)用擴(kuò)展和經(jīng)濟(jì)性不斷取得突破性進(jìn)展，預(yù)計(jì) 2030 年后，SMRs 將在新建核電機(jī)組中占越來越大的份額。全球正在開發(fā)的各種微、小反應(yīng)堆型號(hào)超過 80 種，涵蓋了多種反應(yīng)堆類型，包括水冷、氣冷、液態(tài)金屬冷卻和熔鹽冷卻，以及其他潛在的技術(shù)和各類核燃料循環(huán)技術(shù)。

中國(guó)正在推進(jìn)多種小型模塊化反應(yīng)堆項(xiàng)目。海南昌江多用途小型模塊堆示范項(xiàng)目采用“玲龍一號(hào)”（ACP100）技術(shù)，由中核集團(tuán)研發(fā)，電功率為 125 MW， 計(jì)劃 2026 年建成投運(yùn)，將成為首座商業(yè)小型模塊化反應(yīng)堆，實(shí)現(xiàn)核能多用途利用示范，如熱電聯(lián)產(chǎn)、制冷和海水淡化。此外，中國(guó)正在努力推進(jìn)多種小型模塊化反應(yīng)堆的研發(fā)，海上浮動(dòng)堆、核供熱反應(yīng)堆和低溫供熱堆等的研發(fā)均已取得重大進(jìn)展。

法電集團(tuán)在2023年年初確定了小堆發(fā)展戰(zhàn)略，同步成立了專門開發(fā)小型模塊化反應(yīng)堆的專業(yè)化公司。小型堆 Nuward 的開發(fā)得益于相關(guān)戰(zhàn)略合作伙伴的貢獻(xiàn)，包括法國(guó)原子能和替代能源委員會(huì)（CEA）、法國(guó)阿托梅科技公司（TechnicAtome）、 法國(guó)海軍集團(tuán)（NavalGroup）、法馬通（Framatome）和比利時(shí)動(dòng)力集團(tuán)（Tractebel） 等。該項(xiàng)目定位于 300 ～ 400 MW 功率的小堆市場(chǎng)，并支持發(fā)電以外的其他潛在用途，如制氫、區(qū)域供熱、海水淡化、熱電聯(lián)產(chǎn)、二氧化碳捕獲和處理等。法國(guó)還在開發(fā)其他小堆項(xiàng)目，包括第四代反應(yīng)堆。

3.推動(dòng)第四代反應(yīng)堆的利用和發(fā)展

為了充分利用鈾資源并確保核能的可持續(xù)發(fā)展，必須發(fā)展快中子反應(yīng)堆和核燃料閉式循環(huán)。中法兩國(guó)積極研發(fā)第四代核能系統(tǒng)，推動(dòng)核能可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)安全性提高、經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)及核不擴(kuò)散等目標(biāo)。

中國(guó)建成了實(shí)驗(yàn)快堆（CEFR），正在推進(jìn)鈉冷快堆的示范與商用，大力推進(jìn)一體化快堆核能系統(tǒng)的研發(fā)，目標(biāo)是構(gòu)建先進(jìn)的核燃料閉式循環(huán)體系。中國(guó)建成了全球首座具有第四代核電技術(shù)特征的高溫氣冷堆（HTR-PM）示范工程及配套的核燃料供應(yīng)體系，積極研發(fā)超高溫氣冷堆核電廠。在CEA的參與下，法國(guó)持續(xù)開展鈉冷快堆關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，以確保擁有必要的技術(shù)能力，以備未來之需。

4.積極參與國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃，開展聚變科學(xué)技術(shù)與工程研究

聚變能是人類能源問題最終的解決方案之一，眾多聚變技術(shù)正在加速突破。中法兩國(guó)積極參與國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃，承擔(dān)了大量科研任務(wù)，在托卡馬克裝置研發(fā)、設(shè)計(jì)和建造方面取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并在本國(guó)開展了聚變科學(xué)與技術(shù)研究，以提高聚變反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)性并驗(yàn)證其工程化的可行性。

中國(guó)的聚變技術(shù)研發(fā)取得了重要突破。2023 年，中核集團(tuán)所屬的核工業(yè)西南物理研究院的“環(huán)流三號(hào)”托卡馬克裝置首次實(shí)現(xiàn) 100 萬安培等離子體電流下的高約束模式運(yùn)行。中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所建造的世界上第一個(gè)非圓截面全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST），實(shí)現(xiàn)了 403 s 的穩(wěn)態(tài)高約束模式等離子體運(yùn)行。

(白云生、安東尼分別為《核能支持低碳發(fā)展前瞻性研究課題——中法核能合作首份藍(lán)皮書》中方和法方的主編）