“熱堆-快堆-聚變堆”核能“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，其核心內(nèi)容是解決我國核能可持續(xù)發(fā)展、核燃料長期安全有效供應(yīng)的問題。
“熱堆-快堆-聚變堆”核能“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，是我國1983年在“核能發(fā)展技術(shù)政策論證會”上首次提出的核能發(fā)展總戰(zhàn)略，其核心內(nèi)容是解決我國核能可持續(xù)發(fā)展、核燃料長期安全有效供應(yīng)的問題。
《中國能源報》記者近日從核能“三步走”發(fā)展40年論壇上了解到，40年來，我國熱堆、快堆、聚變堆相關(guān)研究均取得一定突破，目前已躋身世界核能大國行列。面向未來，在“雙碳”目標(biāo)和構(gòu)建新型電力系統(tǒng)背景下，核能“三步走”后勁十足，我國應(yīng)持續(xù)優(yōu)化核電建設(shè)布局，推廣核能綜合利用技術(shù)，加強(qiáng)頂層統(tǒng)籌，并加強(qiáng)核領(lǐng)域大科學(xué)裝置、綜合實(shí)驗(yàn)平臺等基礎(chǔ)科研條件建設(shè)。
“三步走”戰(zhàn)略仍需堅(jiān)持
作為清潔、穩(wěn)定的能源，核能在過去半個世紀(jì)貢獻(xiàn)了全球近一半的低碳電力，為維護(hù)世界能源安全、應(yīng)對全球氣候變化、促進(jìn)世界經(jīng)濟(jì)增長作出了重要貢獻(xiàn)。在我國，核能是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、保障能源安全，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要力量。
電力規(guī)劃設(shè)計總院高級顧問謝秋野指出，2022年我國非化石能源發(fā)電量達(dá)3.1萬億千瓦時，占總發(fā)電量的36%。核電裝機(jī)約0.5億千瓦，占總裝機(jī)比重約2%，核電發(fā)電量約0.42億千瓦時，占總發(fā)電量比重約5%。
“核電是未來電力系統(tǒng)的主要基荷電源之一，是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)近零排放戰(zhàn)略選擇 。”謝秋野分析，按照現(xiàn)有項(xiàng)目建設(shè)周期，到2025年，我國核電裝機(jī)容量將達(dá)到7000萬千瓦左右;為滿足碳達(dá)峰碳中和以及全社會用電需求，“十五五”和“十六五”期間，按年度開工8-10臺百萬千瓦機(jī)組規(guī)模預(yù)計，2030年、2035年我國核電裝機(jī)將分別達(dá)到1.2億、1.5億千瓦左右，發(fā)電量分別約占全國總發(fā)電量的7.3%、10%。
當(dāng)前，我國推動能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)需要核能。“從脫碳需求及電力裝機(jī)電量平衡角度看，核電有較大發(fā)展空間，2060年核能發(fā)電量占比需達(dá)到20%(4億千瓦)以上才能實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。”中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院院長、黨委副書記白云生說。
與會業(yè)內(nèi)專家表示，面向“雙碳”目標(biāo)，核能中長期發(fā)展對資源供應(yīng)、乏燃料管理等提出了新要求，加快發(fā)展快堆是應(yīng)對能源新挑戰(zhàn)的必由之路，加快實(shí)施核能發(fā)展 “三步走”十分必要、重要且迫切 。
支撐核能產(chǎn)業(yè)自主化發(fā)展
多年來，熱堆、快堆、聚變堆之間優(yōu)勢互補(bǔ)、緊密銜接，支撐起我國核能產(chǎn)業(yè)快步自主發(fā)展的格局。
“熱堆是最成熟并具有顯著經(jīng)濟(jì)性的核能技術(shù) ，是近中期核電建設(shè)的主力堆型百年尺度能源;快堆是富有潛力的核能技術(shù) ，是中遠(yuǎn)期建設(shè)的主力堆型千年尺度能源;聚變堆作為顛覆性核能技術(shù) ，則是遠(yuǎn)期建設(shè)的主力堆型萬年尺度能源。”白云生分析，從工程化看，我國熱堆實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化、批量化、國產(chǎn)化發(fā)展，形成的研發(fā)體系、工程體系、裝備體系、人才隊(duì)伍等為快堆、聚變堆的研發(fā)設(shè)計與建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ)。
熱堆作為目前在運(yùn)核電機(jī)組的主力堆型，已成為我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和的重要力量。據(jù)了解，自上世紀(jì)80年代以來，我國充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢與基礎(chǔ)科研能力，以秦山一期30萬千瓦起步，同時吸收法國M310技術(shù)，研發(fā)60萬千瓦、百萬千瓦級二代熱堆核能機(jī)型，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、批量化發(fā)展。本世紀(jì)以來，我國推進(jìn)先進(jìn)核電技術(shù)研發(fā)，尤其在2011年以后，對標(biāo)全球最高安全標(biāo)準(zhǔn)，加快推進(jìn)“華龍一號”“國核一號”自主三代核電實(shí)現(xiàn)批量化發(fā)展。
“熱堆技術(shù)實(shí)現(xiàn)了由二代向三代的全面跨越并走出國門，核燃料制造與供應(yīng)滿足需求，在建裝機(jī)規(guī)模持續(xù)世界領(lǐng)先，在運(yùn)在建裝機(jī)規(guī)模居全球第二，躋身世界核能大國。”白云生表示。
快堆方面，中國實(shí)驗(yàn)快堆于2011年7月實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。2017年12月29日，首個快堆示范工程土建在福建省霞浦縣開工。通過實(shí)驗(yàn)快堆和示范快堆建設(shè)，我國快堆已形成完備科研技術(shù)體系。
我國核聚變研究主要以實(shí)現(xiàn)受控?zé)岷司圩兡転橹饕繕?biāo)。自上世紀(jì)中期以來，我國研究實(shí)施了一系列聚變技術(shù)攻關(guān)，先后建成多個核聚變裝置。2003年，我國加入國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計劃，探索利用聚變能發(fā)電的科學(xué)和工程技術(shù)可行性，是最早參與設(shè)計ITER的國家之一。“當(dāng)前，聚變工程技術(shù)研發(fā)不斷提升，在聚變理論與物理實(shí)驗(yàn)、關(guān)鍵技術(shù)研究等方面取得階段性成果。”白云生指出。
持續(xù)優(yōu)化核電建設(shè)布局
與此同時，謝秋野指出，我國核電在穩(wěn)步發(fā)展的同時，裝機(jī)規(guī)模和發(fā)電量占比仍然偏低。“截至2022年底，核電裝機(jī)占比2.17%，發(fā)電量占比約4.8%，遠(yuǎn)低于世界平均水平。”
“當(dāng)前，核電領(lǐng)域基礎(chǔ)科研不斷深入，人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用已成為我國科技創(chuàng)新的重要領(lǐng)域。后續(xù)伴隨三代核電技術(shù)優(yōu)化、四代堆及聚變堆等技術(shù)研發(fā)，將進(jìn)一步帶動我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”謝秋野建議，應(yīng)充分利用現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)能力，持續(xù)穩(wěn)定推動三代核電發(fā)展，并統(tǒng)籌構(gòu)建新型電力系統(tǒng)發(fā)展全局，優(yōu)化核電建設(shè)布局 。
從頂層戰(zhàn)略方面，白云生提出，要制定國家層面的核能“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略 。“核能行業(yè)一直以來都在提‘三步走’戰(zhàn)略，但我們希望真正把它推動成國家級的核能發(fā)展戰(zhàn)略。不論從技術(shù)路線還是政策方面，要將其放到整個國家發(fā)展戰(zhàn)略的產(chǎn)業(yè)化布局中。”白云生還建議，將一體化快堆核能系統(tǒng)列入國家科技重大專項(xiàng)，并相應(yīng)地加強(qiáng)核領(lǐng)域大科學(xué)裝置、綜合實(shí)驗(yàn)平臺等基礎(chǔ)科研條件建設(shè)，加快推進(jìn)緊急重大工程優(yōu)先安排。
在謝秋野看來，自主三代壓水堆核電技術(shù)仍將是2035年前后我國核電發(fā)展的主力堆型。“隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件成熟，2035年后鈉冷快堆等先進(jìn)核能技術(shù)將有望迎來重要的商業(yè)化發(fā)展機(jī)遇，高溫氣冷堆、小型反應(yīng)堆靈活開展多元化綜合利用，將是我國核能與核電發(fā)展的重要補(bǔ)充。”
