核能科技創(chuàng)新發(fā)展有了指南針

近日，國家能源局、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合發(fā)布了《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）。《規(guī)劃》以科技創(chuàng)新為著力點(diǎn)，破解“十四五”時(shí)期我國能源高質(zhì)量發(fā)展難題，實(shí)現(xiàn)與國家科技中長期規(guī)劃及“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃等專項(xiàng)規(guī)劃的有機(jī)銜接?！兑?guī)劃》圍繞核能利用全產(chǎn)業(yè)鏈科技創(chuàng)新發(fā)展方向，對未來一段時(shí)間內(nèi)核能領(lǐng)域創(chuàng)新任務(wù)進(jìn)行了全方位部署，是核能科技創(chuàng)新發(fā)展的指南針。

國內(nèi)外核能發(fā)展趨勢

世界各國對核能的認(rèn)識在歷次核安全危機(jī)與能源危機(jī)中不斷發(fā)展。福島事故后，全球核電建設(shè)整體進(jìn)入穩(wěn)妥審慎發(fā)展階段，我國暫緩了新增核電項(xiàng)目審批，國際上更是棄核聲音不斷。但隨著近幾年國際社會對能源清潔低碳發(fā)展需求漸高，以及由俄烏戰(zhàn)爭引起的全球能源價(jià)格飆升，世界核能發(fā)展呈現(xiàn)復(fù)興趨勢。國際能源署建議歐洲推遲關(guān)停核反應(yīng)堆以削減對天然氣的需求；原計(jì)劃在今年徹底斷掉核電的德國，也開始重新討論延期關(guān)停核電站甚至重啟舊核電站；法國宣布在2028年新建6個(gè)核反應(yīng)堆，之后再追加8個(gè)；英國計(jì)劃從2022年到2030年每年新建1個(gè)核電機(jī)組。國家發(fā)展改革委和國家能源局發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》明確提出，“十四五”期間，我國將積極安全有序地發(fā)展核電事業(yè)，其中，“沿海核電項(xiàng)目”被重點(diǎn)提及。

核能是安全、清潔、低碳、高能量密度的戰(zhàn)略能源。發(fā)展核能對于我國突破資源環(huán)境的瓶頸制約，保障能源安全，實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展而言是理性、現(xiàn)實(shí)的選擇。此外，在各類電源品種中，核電穩(wěn)定可靠，與煤電和水電一樣，可以提供電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行所需的轉(zhuǎn)動慣量，提高電力系統(tǒng)阻尼，加強(qiáng)系統(tǒng)擾動恢復(fù)能力，降低系統(tǒng)諧波污染的可能性，提高電網(wǎng)供電的安全性和可靠性。同時(shí)，核電兼?zhèn)湟欢ǖ呢?fù)荷調(diào)節(jié)能力，能夠與風(fēng)電、太陽能發(fā)電等協(xié)同發(fā)展，是我國構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。

核能科技創(chuàng)新發(fā)展趨勢

《規(guī)劃》提出，科技創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，加快能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新，是保障國家能源安全、建設(shè)創(chuàng)新型國家和科技強(qiáng)國的必然要求。自日本福島核事故以來，盡管核電建設(shè)在世界范圍內(nèi)暫時(shí)進(jìn)入減緩發(fā)展階段，但針對更安全、更先進(jìn)核電技術(shù)的研發(fā)工作從未止步。世界核電技術(shù)在經(jīng)歷了不斷完善、逐步升級換代的過程之后，目前已經(jīng)從二代核電為主進(jìn)入到三代核電的轉(zhuǎn)型升級，以及四代核電技術(shù)的研究開發(fā)與部分堆型的示范驗(yàn)證階段。

“十三五”期間，我國核電技術(shù)自主創(chuàng)新能力顯著提升：一批關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)取得重大進(jìn)展，一批關(guān)鍵設(shè)備和關(guān)鍵材料實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，一批國際領(lǐng)先的大型臺架和試驗(yàn)設(shè)施建成，掌握了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵核心技術(shù)。型號研發(fā)能力取得重大進(jìn)展：“華龍一號”建設(shè)完工和CAP1400成功研發(fā)標(biāo)志著我國成為繼美、法、俄等核電強(qiáng)國后又一個(gè)擁有獨(dú)立自主三代核電技術(shù)和全產(chǎn)業(yè)鏈的國家，高溫氣冷堆示范工程成功并網(wǎng)，60萬千瓦示范快堆工程進(jìn)入安裝階段，“玲龍一號”（ACP100）小堆示范工程啟動建設(shè)，泳池式低溫供熱堆初步設(shè)計(jì)全面完成，核動力破冰船完成型號開發(fā)。核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈取得重大突破：成功應(yīng)用800米超深地浸采鈾工藝，CF3燃料完成全周期隨堆運(yùn)行考驗(yàn)，掌握ATF燃料包殼涂層和高密度芯塊工藝，后處理科研專項(xiàng)全面實(shí)施。

總的來說，國內(nèi)外核能科技創(chuàng)新朝著更安全、更經(jīng)濟(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化和型譜化、滿足更廣泛的用戶需求以及與“大數(shù)據(jù)”“人工智能”等新技術(shù)緊密結(jié)合等方向發(fā)展。核能應(yīng)用場景由單一的“電力供應(yīng)”向“國家能源、軍民融合、海洋開發(fā)、綜合利用”等方向擴(kuò)展，供應(yīng)產(chǎn)品也由純“電”向“電、熱、汽、水、同位素”等多用途方向拓展。以近期發(fā)展而言，在大規(guī)模電力供應(yīng)市場上，大型和超大型三代壓水堆是目前核電新建及更新?lián)Q代的主要機(jī)型選擇，而小型模塊化反應(yīng)堆是推動核能綜合利用的關(guān)鍵。

核能領(lǐng)域科技發(fā)展目標(biāo)與方向

“十四五”期間，立足我國核能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及科技創(chuàng)新能力的實(shí)際情況，集中力量突破受制于人的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵材料和關(guān)鍵裝備，推動核電優(yōu)化升級技術(shù)，促進(jìn)新一代核電技術(shù)開發(fā)，積極探索小型模塊化反應(yīng)堆多用途利用，突破壓水堆閉式燃料循環(huán)，帶動核能全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，加快推進(jìn)我國由核電大國向核電強(qiáng)國轉(zhuǎn)變。具體包括以下幾方面。

推動三代核電技術(shù)型號優(yōu)化升級，進(jìn)一步提升裝備自主化水平。以批量化發(fā)展和國際市場推廣應(yīng)用為目標(biāo)，進(jìn)一步提高三代核電機(jī)組安全性、經(jīng)濟(jì)性、廠址適應(yīng)能力，固化和提升核電設(shè)備設(shè)計(jì)和制造工藝，提高設(shè)備可靠性，完善具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的三代核電標(biāo)準(zhǔn)化型號和型號譜系。開展大型核電機(jī)組供熱（冷）方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，推動核能海水淡化、核能制氫等工藝核心設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)研究，探索核能與風(fēng)電、光伏、儲能、氫能等多能互補(bǔ)綜合能源系統(tǒng)解決方案，提高核能綜合利用效率。

發(fā)展小型模塊化反應(yīng)堆，推動多功能、綜合型核能應(yīng)用走在世界前列。完成先進(jìn)模塊化小型反應(yīng)堆典型項(xiàng)目一體化與智能化設(shè)計(jì)，以滿足在工業(yè)園區(qū)、海島、基地等多場景工程應(yīng)用條件；實(shí)現(xiàn)小型供熱堆設(shè)計(jì)、裝備、建造和配套體系的標(biāo)準(zhǔn)化，適時(shí)開展小型堆供熱商用示范；攻關(guān)浮動式反應(yīng)堆裝置總體技術(shù)方案等關(guān)鍵技術(shù)研究；突破移動式反應(yīng)堆關(guān)鍵共性技術(shù)。

有序推進(jìn)新一代反應(yīng)堆技術(shù)研發(fā)，開發(fā)新型應(yīng)用場景。針對（超）高溫氣冷堆、釷基熔鹽堆等我國具有領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢的新一代反應(yīng)堆開展集中攻關(guān)。“十四五”期間，開展高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)電磁軸承等關(guān)鍵設(shè)備優(yōu)化改造，研發(fā)“熱—電—?dú)洹倍嗦?lián)產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)；建設(shè)20兆瓦小型模塊化釷基熔鹽研究堆及科學(xué)設(shè)施，探究堆內(nèi)燃料轉(zhuǎn)化規(guī)律，建立熔鹽堆材料失效評估、壽命預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)方法，完成釷基熔鹽堆與發(fā)電系統(tǒng)耦合技術(shù)的研發(fā)與驗(yàn)證。

著力開展全產(chǎn)業(yè)鏈上下游支撐技術(shù)，在乏燃料后處理、核電站延壽等技術(shù)領(lǐng)域取得階段性突破。開展先進(jìn)核燃料、乏燃料后處理、放射性廢物處理等領(lǐng)域技術(shù)和設(shè)備研究，開展核電廠長周期安全可靠運(yùn)行策略研究，針對服役年限即將到期的核電機(jī)組開展運(yùn)行許可證延續(xù)論證及示范。在重大基礎(chǔ)設(shè)施支撐技術(shù)方面，加快反應(yīng)堆熱工水力、嚴(yán)重事故機(jī)理等先進(jìn)理論研究成果的試驗(yàn)驗(yàn)證技術(shù)攻關(guān)，支撐高水平臺架和研究設(shè)施的建設(shè)與升級。

研究未來核電與其他前沿學(xué)科的交叉與融合創(chuàng)新。圍繞未來核電與其他前沿學(xué)科的交叉與融合創(chuàng)新，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等相關(guān)技術(shù)在核電領(lǐng)域的應(yīng)用，包括研發(fā)設(shè)計(jì)、建造運(yùn)行、安全監(jiān)管、延壽退役等各個(gè)環(huán)節(jié)。

核能領(lǐng)域科技發(fā)展建議

建議國家進(jìn)一步加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)系統(tǒng)布局，建立和完善核能科技創(chuàng)新體系；加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，特別是核電裝備材料、耐輻照核燃料和結(jié)構(gòu)材料等共性問題的研究；加強(qiáng)包括前端和后端的核電產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)配套發(fā)展。

建議依托我國現(xiàn)有的核相關(guān)領(lǐng)域有實(shí)力的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)，整合國內(nèi)資源，組建核能國家實(shí)驗(yàn)室，集中力量推進(jìn)我國核能產(chǎn)業(yè)健康、快速發(fā)展，促進(jìn)我國能源向綠色、低碳轉(zhuǎn)型。