黨的二十大報告提出，積極安全有序發(fā)展核電。《“十四五”現代能源體系規(guī)劃》提出，在確保安全的前提下，積極有序推動沿海核電項目建設，合理布局新增沿海核電項目;到2025年，核電運行裝機容量達到7000萬千瓦左右。本期邀請幾位專家圍繞相關問題進行研討。
躋身世界核電大國之列
我國核電建設情況及發(fā)展前景怎樣?
杜忠明(電力規(guī)劃設計總院黨委書記、院長)：核電作為一種清潔能源，是我國主要的電力來源之一，對優(yōu)化我國能源結構、保障能源安全、構建新型能源體系、助力實現“雙碳”目標具有重要作用。
核電是指利用鈾核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電，具備能量密度高、單機功率大、土地利用率高、不受季節(jié)和氣候影響、發(fā)電成本穩(wěn)定且相對較低等特點，可長期穩(wěn)定高效運行。相比其他發(fā)電方式，核電機組的年發(fā)電利用小時數常年保持在7000小時以上，位居所有電源之首，而且在生產過程中不排放二氧化硫、氮氧化物、煙塵和二氧化碳。核電全壽期二氧化碳排放當量僅約12.2克/千瓦時，與水電基本持平，低于風電、光伏。安全是核電產業(yè)發(fā)展的前提，現有的三代核電主要在安全系統(tǒng)改進上提升了核電站的安全性，已從設計上實現實際消除大量放射性物質釋放的可能。
自1985年秦山核電開工建設以來，經過近40年的發(fā)展，我國已躋身世界核電大國行列。截至目前，我國商運核電機組超50臺，主要集中在沿海的遼寧、山東、江蘇、浙江、福建、廣東、廣西和海南8省(區(qū))，總裝機容量超5600萬千瓦，位列全球第三，僅次于美國和法國。在建核電機組超20臺，在建機組裝機容量已連續(xù)十多年保持全球第一。“華龍一號”機組陸續(xù)投運，標志著我國實現了由二代向自主三代核電技術的全面跨越。全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站石島灣高溫氣冷堆示范工程首次并網發(fā)電，標志著我國成為世界少數幾個掌握第四代核能技術的國家之一。
我國核電工程建設隊伍不斷發(fā)展，具備同時建造40余臺核電機組的工程施工能力，能夠應對多項目、多基地、幾個堆型同步建設的挑戰(zhàn)。核電平均建設工期為73個月(含AP1000、EPR等首堆工程)，低于全球平均水平85個月。“華龍一號”全球首堆福建福清核電5號機組，從開工建設到投入商運歷時約68個月，如期完成建設目標，成為全球首個按期投產的三代核電首堆。此外，我國已實現核安全關鍵設備和材料的自主研發(fā)和國產化，自主三代核電綜合國產化率達到90%以上，形成了每年8—10臺(套)百萬千瓦級核電主設備供貨能力。“國和一號”、快堆和小型堆示范工程正按期有序推進，釷基熔鹽堆、鉛基快堆、聚變堆等先進反應堆系統(tǒng)研發(fā)取得新進展，并走在世界前列。
我國高度重視核安全，建立了嚴格的核安全監(jiān)管體系，在運核電安全總體水平居世界先進行列。近年來，在世界核電運營者協(xié)會同類機組綜合排名中，80%以上指標優(yōu)于世界中值水平，70%以上指標達到世界先進值。同時，建立了較為完整、自主的核燃料循環(huán)產業(yè)鏈，核燃料供應及后端處理能力不斷增強，形成了加大國內鈾資源勘查開發(fā)力度、加強海外天然鈾開發(fā)、提高天然鈾產品和資源儲備能力、拓寬國際鈾資源貿易的鈾資源保障體系，從而滿足中長期核電發(fā)展需要。
核電在電力供應方面將發(fā)揮更大作用，成為新型電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要支撐性電源。全社會用電量將在較長時間內保持穩(wěn)定增長，預計2030年超過12.5萬億千瓦時，年均增長約4.2%;電力在終端能源中的消費占比將持續(xù)提高，2030年達到35%左右?；陔娏碗娏啃枨笃胶夥治?，未來我國核電需維持一定的建設速度與規(guī)模，在確保安全的前提下，積極有序推動沿海核電項目建設。
第三代核電將是未來發(fā)展的主要商用核電技術。第三代核電技術已較成熟，目前我國新建核電機組均采用第三代及以上核電技術，同時預計在未來一段時間內新開工建設的核電技術仍以第三代核電技術為主。此外，第三代核電的設計壽命為60年，在有效、良好的壽命管理下，極有可能再延壽10至20年，成為未來主流應用技術。
核能非電利用多點開花。山東海陽核能供熱、遼寧紅沿河核能供暖、浙江海鹽核能工業(yè)供熱等示范項目已建成投用，為集中供熱解“燃煤”之急。目前，全國首個工業(yè)用途核能供汽工程在田灣核電基地已開工建設。“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要提出，安全穩(wěn)妥推動沿海核電建設?？紤]到沿海處于我國的負荷中心，現選沿海廠址可支撐我國中長期核電發(fā)展規(guī)模。核電廠址屬于十分稀缺的戰(zhàn)略性資源，其對地震地質、水文氣象等諸多因素有著苛刻要求與限制，核電廠址開發(fā)具有持續(xù)時間長、環(huán)節(jié)多、涉及面廣、費用高、難度大等特點，是實現核電安全可持續(xù)發(fā)展的關鍵。未來，亟需梳理我國現有核電廠址資源情況，并探索廠址保護新模式，綜合考慮和平衡各方利益，實現和諧共贏的發(fā)展。
建成完整的核電產業(yè)鏈
我國具有完整的核工業(yè)體系，目前核電產業(yè)鏈建設成效如何?
白云生(中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院院長)：核電既有“核”的特點，也有“電”的屬性，具有高科技產業(yè)知識密集、資金密集、人才密集等特征，涉及上下游幾十個行業(yè)，產業(yè)關聯(lián)度高，產業(yè)鏈長，帶動性強。隨著我國核能的持續(xù)發(fā)展，核電產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)逐步建立并不斷完善，已形成涵蓋核電研發(fā)設計、核電建造、天然鈾生產、核燃料加工、裝備制造、核電運營、核電退役、乏燃料及核廢物管理等的核電全產業(yè)鏈。
在核電研發(fā)設計方面，創(chuàng)新能力持續(xù)增強，自主品牌逐步建立。我國核電研發(fā)設計經歷了從技術后援到引進、消化吸收、自主設計再到自主品牌形成的過程，逐步實現了百萬千瓦級壓水堆核電站研發(fā)設計的“四級跳”。目前，已擁有“華龍一號”和“國和一號”兩種自主三代核電技術，掌握高溫氣冷堆研發(fā)設計技術，國內各核電集團積極推進小型壓水反應堆研發(fā)設計和示范應用，鈉冷快堆、鉛基快堆、釷基熔鹽堆等先進核能系統(tǒng)的研發(fā)和示范項目正在加緊推進。
在天然鈾生產方面，鈾資源開發(fā)供應保障能力進一步夯實。我國天然鈾生產從無到有、持續(xù)發(fā)展，形成了涵蓋地質勘察、采選、冶煉、加工等的全產業(yè)鏈，形成了一定規(guī)模的天然鈾產能。建立了空間遙感、地面勘查、地下物理與水文相結合的勘查體系，形成以北方砂巖為主、南方硬巖為補充的產能格局。目前，新疆伊犁大基地高效穩(wěn)定運行，內蒙古通遼、鄂爾多斯千噸級大基地建設加快推進，中核集團羅辛鈾礦、中廣核集團湖山鈾礦等海外鈾資源基地高效運行。
在核燃料加工方面，產業(yè)能力逐步進入世界前列。我國已建成南北兩個鈾純化轉化生產基地，新一代鈾濃縮離心機研制進展順利，單機分離功能力、技術經濟指標進一步提高，建成了覆蓋國內多機型、多堆種的核燃料元件加工供應能力。目前，擁有壓水堆核燃料元件產能1400噸鈾/年，重水堆燃料元件產能200噸鈾/年，高溫氣冷堆元件產能形成一定規(guī)模，具備快速擴充產能規(guī)模的綜合實力。
在核電建造方面，核電工程建設管理自主化能力及總承包能力持續(xù)提升。我國已全面掌握涵蓋全球首臺AP1000機組、重水堆、壓水堆、第四代核電鈉冷快堆和高溫氣冷堆等國際核電主流及科研堆型的建設能力，并構建了高質量精細化管理新模式。
在裝備制造方面，核電裝備產業(yè)布局已基本完成，核心環(huán)節(jié)自主可控。目前，我國形成了東北、上海、四川三大核電裝備制造基地，發(fā)展壯大了一批核電配套裝備及零部件生產企業(yè)。裝備企業(yè)自主研制的核電產品及系統(tǒng)已成功應用于“華龍一號”“國和一號”“玲龍一號”以及示范快堆等核電項目，形成了較為完整的產業(yè)鏈，已具備產業(yè)化、批量化生產能力。
在核電運營方面，商運核電機組裝機規(guī)模持續(xù)增長，運行業(yè)績全球領先。根據世界核電運營者協(xié)會發(fā)布的2022年業(yè)績指標數據統(tǒng)計，我國核電廠滿足該協(xié)會綜合指數計算條件的51臺機組中，有37臺機組達到滿分100，占世界滿分機組(74臺)的50%，綜合指數滿分比例和平均值均高于美國、俄羅斯、法國、韓國等主要核電國家，同時優(yōu)于全球機組的平均水平。
在核電退役方面，我國具備提供完整的退役技術解決方案的能力。借助已建成的大型核設施退役經驗，基本掌握核設施退役技術，可提供從源項調查、去污、拆除、處理、整備、運輸直至最終處置的整體解決方案，能夠為未來核電退役工作的實施奠定基礎。
在乏燃料及核廢物管理方面，管理體系能力進一步加強。建成了包括鐵路、海路和公路等多種運輸模式聯(lián)運的乏燃料運輸體系，并正式啟動運行，完成兩批乏燃料運輸任務。形成了干濕結合的乏燃料中間貯存能力，大亞灣、秦山、田灣核電站乏燃料干式貯存設施正式投運。后處理科研專項及示范工程建設穩(wěn)步推進，龍和國家集中處置場一期工程建成投運，廣東陽江中低放固體廢物處置場建設、廣西防城港、遼寧徐大堡、山東海陽處置場項目前期工作等有序推進，放射性廢物集中與區(qū)域處置相結合的格局正在形成。
整體而言，核電產業(yè)規(guī)模的不斷擴大將持續(xù)帶動上下游產業(yè)實現高質量發(fā)展，產業(yè)鏈自主可控水平也將進一步提高。預計2030年前，我國在運核電裝機規(guī)模有望成為世界第一，在世界核電產業(yè)格局中占據更加重要的地位。
多應用場景提供低碳高效能源
除了發(fā)電外，我國核電站還有哪些應用場景?
劉仕倡(華北電力大學核科學與工程學院副教授)：我國核電站主要分布在江蘇、浙江、福建、廣東等東南沿海地區(qū)，核電站的主要用途是發(fā)電，通過核反應堆產生熱能，驅動渦輪發(fā)電機發(fā)電，為周邊地區(qū)提供電力。在提供清潔電力的同時，核電站還有其他一些應用場景，為生產和生活提供低碳高效的能源保障。
一是工業(yè)供熱和供汽。工業(yè)占我國能源消費總量的70%左右，是碳排放的重點產業(yè)。核電站的工業(yè)供熱效率高，且不會產生大量的廢氣和污染物，可以為周邊工業(yè)區(qū)提供穩(wěn)定的供熱、供汽服務，提高企業(yè)的經濟效益。我國主要通過壓水堆提供工業(yè)蒸汽。例如，中核集團秦山核電與浙江海鹽縣共同建設的核能工業(yè)供熱項目，在2022年12月正式建成投用，是我國首個核能工業(yè)供熱項目。中核集團田灣核電也啟動核能供汽工程。高溫氣冷堆具有堆芯出口溫度高的優(yōu)勢，也是未來工業(yè)供汽尤其是高品質供汽的主要路徑。2021年，石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程首次并網發(fā)電，成為我國探索高溫堆提供工業(yè)蒸汽、開展制氫的重要載體。模塊化小堆如國家電投的“和美一號”、中廣核集團和清華大學聯(lián)合開發(fā)的NHR200-Ⅱ低溫供熱堆、中核集團“燕龍”泳池式低溫供熱堆等也能夠提供清潔蒸汽，為高耗能產業(yè)提供脫碳方案。
二是清潔供暖。我國大約有三分之一的地區(qū)需要冬季采暖，采暖期達四至六個月。東北、華北和西北地區(qū)數百座大中型城市每年需要采暖供熱的熱功率高達幾十萬兆瓦，年耗煤數十億噸，占總能源消耗的15%以上。核電站中核反應會產生大量的熱能，這些熱能可以轉化為蒸汽或熱水，通過管道輸送到城市的供暖系統(tǒng)中，這種方式比傳統(tǒng)的火電站、燃煤鍋爐等供暖方式更為清潔、高效、可靠。無論是大堆還是小堆供熱技術，在低碳供熱領域都有廣闊的應用前景。
大堆方面，我國南方地區(qū)首個核能供熱項目浙江海鹽核能工業(yè)供熱示范工程在2021年12月正式投運，利用秦山核電基地機組冬季剩余熱功率，在不影響機組原有發(fā)電量和安全性能的前提下，向海鹽縣公建設施、居民小區(qū)及工業(yè)園區(qū)提供大規(guī)模安全、零碳、經濟的核能供暖，真正實現了當地居民、地方政府、核電企業(yè)及生態(tài)環(huán)保的多方共贏。經測算，項目全部建成后，每年可減少燃燒標煤2.46萬噸，減排二氧化硫1817噸、氮氧化物908噸、二氧化碳5.9萬噸。
小堆方面，中核集團自主研發(fā)的“燕龍”泳池式低溫供熱堆，是專門用于北方地區(qū)冬季居民取暖供熱的反應堆型號，具有固有安全性高、熱網適應性好、選址靈活等優(yōu)勢，一座40萬千瓦的泳池堆可以為30多萬人口供暖，每年可替代32萬噸燃煤或1.6億立方米燃氣，減少排放煙塵5000噸，減少灰渣5萬噸，減少排放二氧化碳64萬噸，減少排放二氧化硫5000噸，減少排放氮氧化物1600噸，真正實現減污降碳協(xié)同效應。
三是海水淡化。海水淡化是指將海水中的鹽分去除，使其變成可以飲用或用于灌溉的淡水，為周邊地區(qū)提供淡水資源，解決水資源短缺問題，尤其適用于沿海地區(qū)。目前常用的海水淡化技術主要有三種，即多級閃蒸、低溫多效蒸餾、反滲透。由于核電站能同時提供電能和蒸汽，以上三種技術都可與核電站耦合。一方面，通過利用現有在運核電站，配套建設海水淡化設施以熱電聯(lián)產模式運行。例如，山東海陽核電投運“水熱同產同送”科技示范工程，將海水直接變成95攝氏度的高溫高品質淡水;中核集團田灣核電在提供電力、工業(yè)蒸汽的同時，也在推進海水淡化工程;遼寧紅沿河核電廠已實現利用核電站余熱進行海水淡化，為核電機組提供冷卻水，產能為10080立方米/天。另一方面，可研發(fā)建造適用于海水淡化等領域的多用途先進核能系統(tǒng)。先進核能系統(tǒng)因體積小、靈活性強、功率比大、適應性好、應用領域廣等綜合優(yōu)勢，在海水淡化領域前景廣闊。我國一直緊跟世界前沿研發(fā)多用途先進核能系統(tǒng)，目前已成功研發(fā)“燕龍”“玲龍一號”等，適用于海水淡化、供熱等領域。
四是核能制氫。利用核能可進行氫的大規(guī)模生產，并且具有不產生溫室氣體、以水為原料、高效率、大規(guī)模等優(yōu)點，是未來氫氣大規(guī)模供應的重要解決方案。高溫氣冷堆是我國擁有自主知識產權的第四代先進核能技術，具有安全性好、堆芯出口溫度高等優(yōu)勢，其高溫高壓的特點與適合大規(guī)模制氫的熱化學循環(huán)制氫技術十分匹配，被認為是最適合核能制氫的堆型，也是未來最有前景的核能制氫技術路線。2021年12月，全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站并網發(fā)電，該示范工程投產后，將進一步由單一的“電”向“氫、汽、水、熱、電”五大細分目標市場進軍，其溫度參數也覆蓋乙醇提純、鹽化工、石油化工、煤化工、制氫等領域絕大部分熱源需求，將為“雙碳”目標的實現提供綜合能源解決方案。
確保安全是核電發(fā)展前提
核安全是核電發(fā)展的生命線。未來我國在安全有序發(fā)展核電方面應注意些什么?
趙成昆(中國核能行業(yè)協(xié)會專家委員會常務副主任、國家核安全局原局長)：截至2022年底，全球在運機組422臺，總裝機容量超過3.78億千瓦，分布于世界32個國家或地區(qū)。全球在建核電機組57臺，分布于18個國家和地區(qū)，總裝機容量達5958萬千瓦。
國際上主要核工業(yè)大國中，美國有92個可運行的反應堆，總裝機容量9471.8萬千瓦，核電發(fā)電量占比約為20%。法國有56個可運行的核反應堆，分布在沿海及內陸，核電發(fā)電量占70%左右。俄羅斯有37臺可運行的反應堆，大部分位于西部地區(qū)，核電發(fā)電量占比約為20%。2011年福島核事故后，日本關停了所有反應堆，近年來受能源供應緊張等因素影響，經監(jiān)管部門批準已重新啟動10余臺反應堆，另有多臺反應堆正在進行重啟審批。
經過70余年的發(fā)展，美國在核能領域建立了完善的法律法規(guī)，形成了完整的核工業(yè)體系和強大的核科學與技術研發(fā)能力。但在三里島核事故后，美國大量鈾礦關閉，產能逐步萎縮，鈾轉化、核電建造能力均明顯下降。近年來，美國重新恢復對核能發(fā)展的重視，《重塑美國核能競爭優(yōu)勢》報告將推動核燃料循環(huán)前端產業(yè)發(fā)展列為首要任務，實施國內鈾儲備，擴大核燃料供應，重視微堆研發(fā)，推動核能綜合利用加快發(fā)展。
法國2022年出臺“2030投資計劃”，其中包括到2030年實現小型模塊化反應堆技術示范和核電大規(guī)模制氫計劃。俄羅斯擁有健全的核領域法律法規(guī)和明確的發(fā)展政策，以俄羅斯原子能公司為代表的俄羅斯核工業(yè)體系提供從鈾資源開發(fā)到核廢料處理的核電全生命周期服務，近年來在東歐、東亞以及中東國家先后啟動了多個海外市場項目，并推動不同應用場景下的核反應堆開發(fā)。日本原子能機構于2021年恢復小型高溫氣冷堆的運行，2022年與三菱重工宣布將在此基礎上建立一個示范性的制氫項目。同時，日本十分重視小型模塊化反應堆領域的發(fā)展。日本原子能機構、三菱重工和三菱快堆系統(tǒng)公司正在與美國泰拉能源公司合作開發(fā)鈉冷快堆。
從國際核電發(fā)展看，歷次核事故的發(fā)生讓各國更加深刻認識到核安全的重要性。如今，世界主要核電大國正積極研發(fā)第四代核電技術，進一步提升核電的安全性和經濟性。目前，我國核電布局不均衡，在運在建核電機組全部分布在沿海地區(qū)，核電廠址較為稀缺，而且核電發(fā)電量占總發(fā)電量的比重低于當前10%的世界平均水平，與發(fā)達國家相比仍有較大差距。
在“雙碳”目標下，隨著核電規(guī)模發(fā)展，天然鈾的需求量及乏燃料、放射性廢物的產生量將持續(xù)增加。按照2035年在運壓水堆規(guī)模達到1.5億千瓦預測，年天然鈾需求量將達到3萬噸，乏燃料年產生量約0.3萬噸。另外，一座百萬千瓦級壓水堆運行60年，需天然鈾約1萬噸，1.5億核電裝機全壽命周期需天然鈾約150萬噸。因此，進一步完善我國天然鈾的保障能力是實現核電可持續(xù)發(fā)展的關鍵。
我國擁有相對完整的核工業(yè)體系，基礎研究能力也不斷加強，并自主研發(fā)了三代核電技術“華龍一號”和“國和一號”。受限于整體工業(yè)水平及相關的專業(yè)基礎能力，當前我國核電仍有部分關鍵設備、材料等還存在短板和弱項。此外，作為“熱堆—快堆—聚變堆”技術發(fā)展路線的關鍵環(huán)節(jié)，快堆可以大幅度提高鈾資源的利用率，減少高放廢物，對提高核電的經濟性、安全性具有重要意義。世界核能大國在發(fā)展快堆方面均投入大量人力物力，從基礎研究、設施開發(fā)到示范工程，加大研發(fā)力度，并力爭控制技術制高點。我國已開展鈉冷快堆示范工程建設，正在研究更先進的一體化快堆核能系統(tǒng)，但離商業(yè)化規(guī)模應用仍有較大差距，在反應堆堆芯設計、干法后處理技術，以及金屬燃料元件制造等方面需加大研發(fā)力度。除鈉冷快堆以外，國內多家單位開展鉛(鉍)冷快堆研究，有關部門應加強引導形成合力，提高研發(fā)效率。
由于核能項目開發(fā)周期長，存在部分核電廠址的保護成本增加、廠址開發(fā)跨行政區(qū)域協(xié)調困難等問題。相關配套核設施選址及開發(fā)利用鄰避效應突出，部分項目由于溝通不足、處理不當等原因被迫停建。應通過有效溝通和科普宣傳，處理好利益相關方的關切，提高公眾對核能的可接受度。
確保安全是核電積極有序高效發(fā)展的前提。我國已頒布放射性污染防治法、核安全法，但放射性廢物管理、核事故賠償及核電管理等涉及核領域的法律法規(guī)體系有待盡快完善。需要重視可能出現的各種風險挑戰(zhàn)，貫徹“安全第一、預防為主、責任明確、嚴格管理、縱深防御、獨立監(jiān)管、安全保障”的安全工作原則。核電從業(yè)單位要始終重視核安全文化建設，并將其作為一項長期性、系統(tǒng)性、全局性重要工作，把核安全文化理念、價值觀落實到規(guī)劃、科研、設計、經營各個環(huán)節(jié)，保障我國核電安全可持續(xù)發(fā)展。
來源：經濟日報
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