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,为维护全球能源安全、应对全球气候变化、促进世界经济增长作出了重要贡献。
“在‘双碳’战略牵引下,核能已成为优化能源结构、减少环境污染、实现碳达峰碳中和目标的必然选择。我国核能发展坚持‘热堆—快堆—聚变堆’‘三步走’战略,经过不懈努力,取得重大成就。”中国核学会副理事长兼秘书长刘建桥在近日举办的第二十六届中国科协年会专题论坛“核能创新 低碳未来”论坛上指出。
多位与会专家表示,要继续高度重视核能在全球可持续发展中的关键作用,以技术创新加快推动我国核能“三步走”战略走深走实。
■核电建设进入高质量发展轨道
1983年,原国家计委、国家科委联合召开“核能发展技术政策论证会”,首次提出我国核能“热堆—快堆—聚变堆”“三步走”发展战略。核能“三步走”发展战略实施40多年来,我国坚持核能安全发展、创新发展,取得了世界瞩目的成就。
数据显示,我国大陆现有在运核电机组57台,居世界第三;核准在建核电机组36台,持续保持全球第一。2022年、2023年连续两年,每年核准10台核电机组,核电建设进入高质量发展轨道。2023年,我国核电机组发电量为4334亿千瓦时,位居全球第二,占全国发电量的4.86%,年度等效减排二氧化碳约3.4亿吨。
“当前,我国核能技术实现从跟跑到并跑,再到部分领跑的历史性跨越,以‘华龙一号’‘国和一号’为代表的自主第三代核电技术跻身世界第一方阵,形成型谱化、系列化发展的良好局面。”广西壮族自治区人大常委会副主任、党组书记方春明表示。
据了解,我国自主三代压水堆核电“华龙一号”示范工程已顺利建成投产,成为全球唯一按期建成的三代核电首堆工程,并保持安全稳定运行;“国和一号”首堆工程建设取得进展,即将装料;自主研发的世界首座具有第四代核电特征的高温气冷堆核电站投运,示范快堆建设取得重大成果,核聚变研究成绩斐然。
根据国家发展相关规划,我国在2035年在运核电机组装机量要达到1.5亿千瓦,发电占比约为10%。相关机构预测,到2060年,我国核电装机容量将达到4—5亿千瓦,略高于目前全球核电装机规模。
■技术创新不断取得新突破
近年来,在核能“三步走”战略指引下,相关企业、科研机构及高校持续开展自主技术研发工作,核能技术创新不断取得新突破。
中核集团首席科学家、“华龙一号”总设计师邢继表示,当前压水堆为国际核电主力堆型,远期看,快堆、高温气冷堆、熔盐堆等代表了未来第四代先进核能技术的发展方向,聚变堆则提供了人类能源终极解决方案。
“在‘华龙一号’首堆运行以后,我们也在研究如何进一步优化‘华龙一号’的设计,使其经济性能够进一步提升,并在后续建设的项目上开展了相关工作。”邢继举例说,“中核集团漳州核电项目在设计上总结了‘华龙一号’首堆工程的建造经验,并进行了大量优化。比如,对防大飞机撞击的结构进行优化,节省不少工程量和投资。同时,我们将反应堆功率提升,使其能够多发电,经济性得到进一步提升。”
作为我国核能“三步走”战略的中间环节,快堆是全球四代核电的发展方向之一,其发展一直吸引着行业目光。
中核集团快堆首席专家、中核霞浦核电有限公司总工程师张东辉指出,实验快堆建设把我国快堆的发展推向了快车道,商用示范快堆建设为下一步百万千瓦级商用电站打下坚实基础。“我国实验快堆的设备国产化率为70%,示范快堆两台机组综合国产化率提升至99.87%,全部关键设备100%实现了国内自主研发、设计、制造。通过示范快堆项目带动,我们形成了世界上最完整的纳冷快堆产业链体系。”
在聚变堆方面,去年4月,我国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克EAST装置获重大成果,实现了高功率稳定的403秒稳态长脉冲高约束模等离子体运行,创造了托卡马克装置稳态高约束模运行新的世界纪录。据核工业西南物理研究院科技委主任刘永介绍,我国可控核聚变研发正逐步由科学研究转入工程验证阶段。
■推动“三步走”战略走深走实
为聚焦核能“三步走”战略的推进与实施,支撑核工业高质量发展,中国核学会会同相关企业,共同组建核能“三步走”发展战略宣传联盟,并发出倡议:一是高度重视核能在全球可持续发展中的关键作用,加快推动核能“三步走”战略走深走实;二是共同宣传好积极安全有序发展核能、实施核能“三步走”战略的重要意义;三是加强各单位的互动与协同,集中力量支持各单位开展宣传工作。
“核能发展关系‘双碳’目标实现,是科技发展的重要支撑,也是建设核工业强国的重要支撑,承载着多重国家使命。”邢继指出,“华龙一号”已步入批量化建设阶段,通过设计优化大幅提升经济性与市场竞争力,华龙系列型号技术将持续优化,有效支撑我国核能安全有序发展。“未来,压水堆核电技术仍具有广阔发展空间,需要在智能化、新材料、新技术、新理论等方面实现突破,不断提升安全性与经济性。”
张东辉表示,快堆作为第四代核能系统的主力堆型,具备大幅度提高铀资源利用率、嬗变长寿命次量锕系元素的特性,可助力推动核能作为低碳主力能源大规模可持续发展,是典型的核能新质生产力。“同时,快堆技术灵活,可开发系列型号,满足市场多方面的需求。包括后处理在内的快堆—压水堆二元体系的完美匹配,可以构建我国核能发展的基座,支撑核能在碳中和及后碳中和时代发挥战略性作用,并长期保证国家能源安全。”
“作为前沿颠覆性技术,核聚变已成为大国未来能源主动权的必争之地。”刘永指出,我国高度重视可控核聚变未来产业发展,为核能行业坚定推进核聚变研发、加快形成新质生产力等注入强劲动能。“此外,人工智能、新型材料等领域技术进步加持也推动了核聚变利用的加速推进。”