編者的話：國家能源安全關(guān)系人民福祉與國家的長治久安，特別是在全球能源低碳化轉(zhuǎn)型的大背景下，世界多個工業(yè)大國持續(xù)將核能等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為必爭的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)高地。在此過程中，中國的核能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于什么樣的態(tài)勢，其他核能民用大國又在如何布局先進(jìn)核能技術(shù)的發(fā)展方向?在小型堆、四代堆、聚變堆的研發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域，各方又準(zhǔn)備如何發(fā)力?《環(huán)球時報》記者試圖在26日-28日于北京舉辦的2023春季國際高峰會議暨第十五屆中國國際核電工業(yè)展覽會(以下簡稱“會議”)上尋找答案。
“華龍一號”的大比例模型 劉揚 攝
我國在建機組24臺，保持全球領(lǐng)先
本次會議主題為“雙碳背景下核能高質(zhì)量發(fā)展”，由中國核能行業(yè)協(xié)會主辦。該協(xié)會26日發(fā)布的《中國核能發(fā)展報告2023》藍(lán)皮書顯示，截至目前，我國在建核電機組24臺，在建規(guī)模繼續(xù)保持世界領(lǐng)先。
藍(lán)皮書顯示，2022年以來，我國新核準(zhǔn)核電機組10臺，新投入商運核電機組3臺，新開工核電機組6臺。截至目前，我國在建核電機組24臺，總裝機容量約2681萬千瓦，繼續(xù)保持全球第一。商運核電機組54臺，總裝機容量5682萬千瓦，位列全球第三。據(jù)介紹，2022年，我國核電總裝機容量占全國電力裝機總量的2.2%，發(fā)電量為4177.8億千瓦時，同比增加2.5%，約占全國總發(fā)電量的4.7%，核能發(fā)電量達(dá)到世界第二。
藍(lán)皮書顯示，與燃煤發(fā)電相比，2022年我國核能發(fā)電相當(dāng)于減少燃燒標(biāo)準(zhǔn)煤近1.2億噸 ，減少排放二氧化碳近3.1億噸。
2022年，我國有37臺機組在世界核電運營者協(xié)會的綜合指數(shù)達(dá)到滿分，占世界滿分機組的50%，這個指數(shù)反映了核電機組在發(fā)電能力、生產(chǎn)效率及安全性能等方面的綜合水平，我國核電機組的滿分比例和綜合指數(shù)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。
當(dāng)前，我國核電自主創(chuàng)新能力顯著增強，“華龍一號”機組陸續(xù)投運，標(biāo)志著我國實現(xiàn)由二代向自主三代核電技術(shù)的全面跨越。
作為中國核電國家名片的“華龍一號”是本屆核電工業(yè)展上的明星?！董h(huán)球時報》記者發(fā)現(xiàn)，多個中方展臺中心位置都放置了“華龍一號”的大比例模型。上一屆核電展上，我國第一臺“華龍一號”剛剛投入運行。目前，在國內(nèi)外“華龍一號”共有5臺機組建成投產(chǎn)，9臺機組正在建設(shè)，“華龍一號”批量化建設(shè)有序推進(jìn)，標(biāo)志著我國真正自主掌握了三代核電技術(shù)，核電技術(shù)水平躋身世界前列。
本次展覽會上另一個大牌“明星”就是大型先進(jìn)壓水堆核電站科技重大專項——“國和一號”示范工程。據(jù)了解，示范工程建設(shè)正在順利推進(jìn)，一批關(guān)鍵設(shè)備實現(xiàn)如期交付。高溫氣冷堆核電站科技重大專項示范工程實現(xiàn)了初始滿功率運行。
多國核能減排計劃各有側(cè)重
對于通過核能技術(shù)實現(xiàn)減排目標(biāo)，并不只有中國高度重視，很多國際組織與核電大國都將其作為保證能源安全、減排目標(biāo)的一個重要實現(xiàn)路徑。
國際原子能機構(gòu)(IAEA)總干事格羅西在本次會議上發(fā)表視頻演講稱，要確保清潔、可負(fù)擔(dān)的可持續(xù)能源來應(yīng)對嚴(yán)重的氣候變化，中國的貢獻(xiàn)是提出了“雙碳”目標(biāo)(碳達(dá)峰、碳中和)。為實現(xiàn)相關(guān)目標(biāo)，中國正在積極有序發(fā)展核能，核能可以減少溫室氣體排放，提升能源的可及性以及能源安全，同時有助于平抑國際能源市場的價格波動，推動經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。上述目標(biāo)都可以通過大規(guī)模部署核電實現(xiàn)。格羅西還說，全球核能的裝機容量到2050年要翻一番以上，才能達(dá)成全球減排目標(biāo)。
經(jīng)合組織能源總干事的代表安東尼奧·沃亞·索勒在視頻發(fā)言時表示，要想實現(xiàn)全球核電裝機容量2050年翻一番，可以通過多條技術(shù)路線：一是現(xiàn)有機組延壽，保持現(xiàn)有核電機組長期運行。這個方案是新增投資最低的選項之一。他表示，在發(fā)展核電的問題上，歐洲一些國家有一定政治上的壓力，美國等國主要是資金上的壓力。二是新增第三代大型堆，主要來自中國和印度等國，可以大量增加電力供應(yīng)，并完成減排目標(biāo)。三是推進(jìn)小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)的研制與應(yīng)用，這一技術(shù)路線大有可為。
法國駐華使館核能參贊杜磊德26日在發(fā)言時表示，盡管2021年核能在法國基本能源消耗占比為40%，但法國仍要消耗大量化石能源。法國有56個運營中的壓水堆，2020年時平均服役年限為35年。他表示，到2050年，法國要降低40%的能耗，但無論怎么降低能耗，電力需求都要上升，因此必須大力發(fā)展核能。沒有核電，法國將面臨極大風(fēng)險。
在法國電力集團(EDF)的展臺上，《環(huán)球時報》記者看到展板上寫著“法國的核電重振計劃”——2022年2月，法國總統(tǒng)馬克龍表示：“這是法國核電業(yè)的復(fù)興……從今天開始，我們將啟動新建核反應(yīng)堆的計劃……我希望新建6座第二代歐洲壓水堆(EPR2)，并啟動興建另外8座EPR2的研究。”
英國商業(yè)貿(mào)易部展臺上提供的資料顯示，世界上首個商用核電站就是在英國啟動發(fā)電的。英國運行過26座氣冷反應(yīng)堆、14座先進(jìn)氣冷反應(yīng)堆和1座壓水反應(yīng)堆。目前，所有26座氣冷堆都處于退役階段，8座先進(jìn)氣冷堆及1座壓水堆仍在運營。另有兩座壓水堆機組在建。英國制定了擴大核能發(fā)電的計劃，要發(fā)展大型反應(yīng)堆、小型模塊化反應(yīng)堆、高溫氣冷堆以及核聚變工廠。
而有著豐富核電廠建造與運營經(jīng)驗的俄羅斯核電企業(yè)也受到關(guān)注。《環(huán)球時報》記者27日在核電展覽會現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，俄國家原子能集團公司的展臺是人氣最旺的外國廠商展臺之一。有很多訪客向俄方工作人員咨詢問題，俄方展臺上不少工作人員可以說流利的中文。在展臺中央放置著4臺液晶屏，從中可以了解俄羅斯核能發(fā)展相關(guān)技術(shù)的進(jìn)展。在一個液晶屏上，記者看到介紹俄國家原子能集團公司在工業(yè)鈾-石墨反應(yīng)堆退役方面經(jīng)驗的內(nèi)容：全球約有250座鈾-石墨反應(yīng)堆，俄羅斯有超過30座。畫面中介紹了處理該類型反應(yīng)堆的策略選擇。
日本原子力產(chǎn)業(yè)協(xié)會理事長新井史朗在視頻演講中也介紹了“零碳目標(biāo)下的日本核能發(fā)展”的現(xiàn)狀與計劃。
各方都在研究哪些核能新技術(shù)
不少核電大國在掌握第三代核電技術(shù)之后，正在聚焦性能更優(yōu)、安全性更好、經(jīng)濟性更高的第四代反應(yīng)堆。
中國核能行業(yè)協(xié)會專家委主任、中國工程院院士葉奇蓁27日發(fā)布《先進(jìn)核能技術(shù)發(fā)展年度報告(2022)》。報告稱，世界核電技術(shù)已基本完成由二代向三代核電的轉(zhuǎn)型升級，進(jìn)入第四代核電技術(shù)研發(fā)與部分堆型的工程示范驗證階段。先進(jìn)的小型模塊化反應(yīng)堆、第四代核能系統(tǒng)以及熱核聚變堆已經(jīng)成為全球先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)焦點。報告第一部分重點引用IAEA的報告介紹全球小型堆開發(fā)情況?，F(xiàn)有的小型堆設(shè)計中，壓水堆技術(shù)仍占據(jù)主導(dǎo)地位。中國、美國、俄羅斯、阿根廷、韓國、英國等均提出了各自小型壓水堆設(shè)計方案，其中絕大部分處于設(shè)計或評審階段。中國ACP100、阿根廷CAREM等部分堆型已進(jìn)入建設(shè)階段。俄羅斯在海上浮動堆領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。
下一代反應(yīng)堆技術(shù)獨特的安全性等優(yōu)勢在小型堆領(lǐng)域具備獨特應(yīng)用價值。中國在高溫氣冷、釷基熔鹽等小型堆領(lǐng)域，俄羅斯在液態(tài)金屬冷卻小型堆領(lǐng)域，美、加在微堆、熔鹽小型堆等領(lǐng)域開發(fā)進(jìn)展處于前列。
報告第二部分重點對第四代核能系統(tǒng)國際論壇(GIF)框架下的先進(jìn)核能系統(tǒng)(特別是中方重點參與的5種先進(jìn)核能系統(tǒng))研發(fā)進(jìn)展進(jìn)行綜述。一是鈉冷快堆，該技術(shù)路線是目前運行經(jīng)驗最豐富的先進(jìn)核能系統(tǒng)，俄羅斯在鈉冷快堆技術(shù)發(fā)展和建設(shè)投入上處于領(lǐng)先地位，同時中國、印度、法國、日本、美國、韓國等國也在鈉冷快堆方面制定了建設(shè)計劃。二是高溫和超高溫氣冷堆，由于其在核能制氫等綜合利用領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢，成為全球各國積極布局的領(lǐng)域。中、美、俄、法、日都在進(jìn)行相關(guān)研究，南非、韓國、加拿大等多國在布局超高溫氣冷堆領(lǐng)域也取得了一定進(jìn)展。三是超臨界水堆，歐盟、加拿大、中國、俄羅斯、日本等的超臨界水堆目前處于概念設(shè)計階段，重點針對熱工水力與安全分析、材料與水化學(xué)等關(guān)鍵技術(shù)開展相關(guān)研究。四是鉛冷快堆，在解決部分技術(shù)難題后，可作為大型商用電站、加速器驅(qū)動的嬗變系統(tǒng)，以及微小型核動力的優(yōu)選技術(shù)路線之一。中國、俄羅斯、歐盟、美國、日本、韓國等均在大力推動鉛冷快堆關(guān)鍵技術(shù)研究和型號設(shè)計工作，俄羅斯在工程化推進(jìn)中處于領(lǐng)先地位。五是熔鹽堆技術(shù)、釷基熔鹽堆屬于熱中子增殖堆，能將釷轉(zhuǎn)化為可裂變的鈾-233。中國、美國、俄羅斯、英國、歐盟、丹麥都在進(jìn)行相關(guān)研究。
在27日的會議上，“國和一號”“華龍一號”、國家科技重大專項高溫氣冷堆、快堆技術(shù)的四大“掌門人”分別從各自研究領(lǐng)域談了對先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新與展望的觀點。
聚變能被業(yè)界認(rèn)為是解決人類能源問題的終極方案。國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃宣傳部負(fù)責(zé)人拉班·科布倫茨在視頻發(fā)言中介紹了該計劃的最新進(jìn)展與展望。中國作為ITER計劃的積極參與者，也在積極推進(jìn)聚變堆研發(fā)與國際合作，“中國環(huán)流器2號”M裝置實現(xiàn)等離子體電流突破100萬安培，為我國開展堆芯級等離子體實驗研究奠定堅實基礎(chǔ)。聚變堆主機關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施主體工程建設(shè)也在順利推進(jìn)。
除了先進(jìn)核能技術(shù)，核安全也是中外專家高度關(guān)注的議題。法國專家介紹了法國核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新。多名俄羅斯專家從俄方先進(jìn)核能技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀、提升核電廠運行的創(chuàng)新燃料等方面進(jìn)行了介紹。多名中方專家從我國核退役治理科技發(fā)展現(xiàn)狀等角度進(jìn)行了演講。國家核安全局、國家能源局、國家原子能機構(gòu)的多位高級官員和專家也介紹了中國從多個維度加強核安保能力建設(shè)的積極舉措。
