核能发展“三步走”后劲十足

核能发展“三步走”后劲十足(图1)核能发展“三步走”后劲十足(图2)

“热堆-快堆-聚变堆”核能“三步走”发展战略,其核心内容是解决国核能可持续发展、核燃料长期安全有效供应的问题。

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“热堆-快堆-聚变堆”核能“三步走”发展战略,是我国1983年在“核能发展技术政策论证会”上首次提出的核能发展总战略,其核心内容是解决我国核能可持续发展、核燃料长期安全有效供应的问题。


《中国能源报》记者近日从核能“三步走”发展40年论坛上了解到,40年来,我国热堆、快堆、聚变堆相关研究均取得一定突破,目前已跻身世界核能大国行列。面向未来,在“双碳”目标和构建新型电力系统背景下,核能“三步走”后劲十足,我国应持续优化核电建设布局,推广核能综合利用技术,加强顶层统筹,并加强核领域大科学装置、综合实验平台等基础科研条件建设。


“三步走”战略仍需坚持

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作为清洁、稳定的能源,核能在过去半个世纪贡献了全球近一半的低碳电力,为维护世界能源安全、应对全球气候变化、促进世界经济增长作出了重要贡献。在我国,核能是优化能源结构、保障能源安全,实现“双碳”目标的重要力量。


电力规划设计总院高级顾问谢秋野指出,2022年我国非化石能源发电量达3.1万亿千瓦时,占总发电量的36%。核电装机约0.5亿千瓦,占总装机比重约2%,核电发电量约0.42亿千瓦时,占总发电量比重约5%。


核电是未来电力系统的主要基荷电源之一,是电力系统实现近零排放战略选择。”谢秋野分析,按照现有项目建设周期,到2025年,我国核电装机容量将达到7000万千瓦左右;为满足碳达峰碳中和以及全社会用电需求,“十五五”和“十六五”期间,按年度开工8-10台百万千瓦机组规模预计,2030年、2035年我国核电装机将分别达到1.2亿、1.5亿千瓦左右,发电量分别约占全国总发电量的7.3%、10%。


当前,我国推动能源转型、实现“双碳”目标需要核能。“从脱碳需求及电力装机电量平衡角度看,核电有较大发展空间,2060年核能发电量占比需达到20%(4亿千瓦)以上才能实现碳中和目标。”中核战略规划研究总院院长、党委副书记白云生说。


与会业内专家表示,面向“双碳”目标,核能中长期发展对资源供应、乏燃料管理等提出了新要求,加快发展快堆是应对能源新挑战的必由之路,加快实施核能发展 “三步走”十分必要、重要且迫切


支撑核能产业自主化发展


多年来,热堆、快堆、聚变堆之间优势互补、紧密衔接,支撑起我国核能产业快步自主发展的格局。


热堆是最成熟并具有显著经济性的核能技术,是近中期核电建设的主力堆型百年尺度能源;快堆是富有潜力的核能技术,是中远期建设的主力堆型千年尺度能源;聚变堆作为颠覆性核能技术,则是远期建设的主力堆型万年尺度能源。”白云生分析,从工程化看,我国热堆实现了规模化、批量化、国产化发展,形成的研发体系、工程体系、装备体系、人才队伍等为快堆、聚变堆的研发设计与建设奠定了良好基础。


热堆作为目前在运核电机组的主力堆型,已成为我国实现碳达峰碳中和的重要力量。据了解,自上世纪80年代以来,我国充分发挥技术优势与基础科研能力,以秦山一期30万千瓦起步,同时吸收法国M310技术,研发60万千瓦、百万千瓦级二代热堆核能机型,实现了标准化、批量化发展。本世纪以来,我国推进先进核电技术研发,尤其在2011年以后,对标全球最高安全标准,加快推进“华龙一号”“国核一号”自主三代核电实现批量化发展。


“热堆技术实现了由二代向三代的全面跨越并走出国门,核燃料制造与供应满足需求,在建装机规模持续世界领先,在运在建装机规模居全球第二,跻身世界核能大国。”白云生表示。


快堆方面,中国实验快堆于2011年7月实现并网发电。2017年12月29日,首个快堆示范工程土建在福建省霞浦县开工。通过实验快堆和示范快堆建设,我国快堆已形成完备科研技术体系。


我国核聚变研究主要以实现受控热核聚变能为主要目标。自上世纪中期以来,我国研究实施了一系列聚变技术攻关,先后建成多个核聚变装置。2003年,我国加入国际热核聚变实验堆计划,探索利用聚变能发电的科学和工程技术可行性,是最早参与设计ITER的国家之一。“当前,聚变工程技术研发不断提升,在聚变理论与物理实验、关键技术研究等方面取得阶段性成果。”白云生指出。


持续优化核电建设布局


与此同时,谢秋野指出,我国核电在稳步发展的同时,装机规模和发电量占比仍然偏低。“截至2022年底,核电装机占比2.17%,发电量占比约4.8%,远低于世界平均水平。”


“当前,核电领域基础科研不断深入,人工智能、大数据、云计算等技术扩展应用已成为我国科技创新的重要领域。后续伴随三代核电技术优化、四代堆及聚变堆等技术研发,将进一步带动我国高新技术产业发展。”谢秋野建议,应充分利用现有产业能力,持续稳定推动三代核电发展,并统筹构建新型电力系统发展全局,优化核电建设布局


从顶层战略方面,白云生提出,要制定国家层面的核能“三步走”发展战略。“核能行业一直以来都在提‘三步走’战略,但我们希望真正把它推动成国家级的核能发展战略。不论从技术路线还是政策方面,要将其放到整个国家发展战略的产业化布局中。”白云生还建议,将一体化快堆核能系统列入国家科技重大专项,并相应地加强核领域大科学装置、综合实验平台等基础科研条件建设,加快推进紧急重大工程优先安排


在谢秋野看来,自主三代压水堆核电技术仍将是2035年前后我国核电发展的主力堆型。“随着技术、经济条件成熟,2035年后钠冷快堆等先进核能技术将有望迎来重要的商业化发展机遇,高温气冷堆、小型反应堆灵活开展多元化综合利用,将是我国核能与核电发展的重要补充。”


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文丨本报记者 杨晓冉 李玲

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责编丨李慧颖

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