核能“三步走”船到中流

——力爭(zhēng)2035年前實(shí)現(xiàn)一體化快堆工程示范

“‘熱堆—快堆—聚變堆’核能‘三步走’戰(zhàn)略，是我國(guó)核能事業(yè)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略，是推進(jìn)核強(qiáng)國(guó)建設(shè)的總體路線(xiàn)，需要全行業(yè)和社會(huì)各界齊心協(xié)力推動(dòng)落實(shí)。”在日前召開(kāi)的核能“三步走”院士論壇上，中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司黨組書(shū)記、董事長(zhǎng)余劍鋒表示。

核能“三步走”戰(zhàn)略于1983年提出，其核心內(nèi)容是解決我國(guó)核能可持續(xù)發(fā)展、核燃料長(zhǎng)期安全有效供應(yīng)的問(wèn)題。

近年來(lái)，按照核能“三步走”的發(fā)展脈絡(luò)，我國(guó)在熱堆、快堆以及可控核聚變領(lǐng)域均取得了不同程度的進(jìn)展，為我國(guó)核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)能。“核能‘三步走’戰(zhàn)略提出四十多年來(lái)，我國(guó)核能事業(yè)從無(wú)到有、從小到大、由大向強(qiáng)加快發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了歷史性跨越。”余劍鋒表示。

快堆與熱堆相比

可極大提高鈾資源利用率

“核能‘三步走’是核能發(fā)展的必然規(guī)律。特別是在核能大規(guī)模發(fā)展的形勢(shì)下，更需要堅(jiān)持核能‘三步走’發(fā)展戰(zhàn)略。其中的關(guān)鍵是可以解決核能可持續(xù)發(fā)展和核燃料長(zhǎng)期安全有效供應(yīng)問(wèn)題。”中國(guó)工程院院士葉奇蓁表示。

目前我國(guó)熱堆技術(shù)日臻成熟，熱堆在核能發(fā)電中的占比達(dá)到90%以上，是近中期我國(guó)核電發(fā)展的主力堆型，將在支撐我國(guó)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化能源電力結(jié)構(gòu)、建設(shè)新型能源體系中發(fā)揮重要作用。

不過(guò)，葉奇蓁坦言，熱堆反應(yīng)主要原料為鈾-235，但鈾-235在天然鈾中的比重僅為0.7%左右，絕大部分自然界中的鈾資源沒(méi)有得到利用。“快堆與熱堆相比，可充分利用天然鈾中占比達(dá)99.3%的鈾-238，極大提高鈾資源利用率。”葉奇蓁解釋稱(chēng)。

此外，快堆具有嬗變功能，可在堆內(nèi)消耗長(zhǎng)半衰期、高放射性核素，實(shí)現(xiàn)放射性廢物最小化，解決核廢料處理等難題，是實(shí)現(xiàn)核能大規(guī)模可持續(xù)發(fā)展的重要選擇。

“因此，無(wú)論是為了實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高鈾資源的利用率，還是嬗變高放、長(zhǎng)壽命核廢物，都需要發(fā)展快堆技術(shù)。”葉奇蓁表示，“及時(shí)啟動(dòng)核能‘三步走’戰(zhàn)略的第二步是擺在我們面前的戰(zhàn)略任務(wù)。為此必須抓緊大型快堆工程的研發(fā)和建設(shè)，以及壓水堆乏燃料后處理大廠的研發(fā)和建設(shè)。”

發(fā)展快堆并不意味著放棄熱堆。核能“三步走”不分先后，需要實(shí)現(xiàn)并行發(fā)展、接續(xù)發(fā)展。

葉奇蓁認(rèn)為，總體來(lái)看，我國(guó)核能發(fā)展處于最為重要的戰(zhàn)略機(jī)遇期，應(yīng)繼續(xù)堅(jiān)持核能“三步走”戰(zhàn)略，在持續(xù)發(fā)展好熱堆的同時(shí)，將快堆發(fā)展提上快車(chē)道，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，并加強(qiáng)可控核聚變技術(shù)研發(fā)和工程示范，掌握人類(lèi)終極能源的密碼。

聚變商用電站

有望在2050年前后建成

據(jù)中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《中國(guó)核能發(fā)展報(bào)告2024》數(shù)據(jù)，2023年我國(guó)新增商運(yùn)核電機(jī)組2臺(tái)，數(shù)量達(dá)到55臺(tái)，額定裝機(jī)容量5703萬(wàn)千瓦，位列全球第三;全年核電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)為7661小時(shí)，核電發(fā)電量4334億千瓦時(shí)，位居全球第二。

“熱堆發(fā)展升級(jí)換代，成功打造自主三代核電‘華龍一號(hào)’國(guó)家名片，四代核電高溫氣冷堆投入商運(yùn)、領(lǐng)跑世界，多用途模塊化小堆‘玲龍一號(hào)’即將建成。”在談及目前熱堆技術(shù)取得的進(jìn)展時(shí)，余劍鋒表示。

針對(duì)未來(lái)熱堆的發(fā)展方向，中核集團(tuán)“華龍一號(hào)”總設(shè)計(jì)師邢繼認(rèn)為，熱堆作為全球最成熟的核能發(fā)電技術(shù)，在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，為全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。未來(lái)，熱堆技術(shù)優(yōu)化提升總體是往更安全、更高效、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保的方向發(fā)展。

快堆方面，據(jù)余劍鋒介紹，目前我國(guó)快堆發(fā)展走深走實(shí)，中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆已建成運(yùn)行，快堆技術(shù)不斷發(fā)展成熟，并已啟動(dòng)實(shí)施了一體化快堆戰(zhàn)略性研發(fā)。

據(jù)了解，一體化快堆是同廠址布置的快堆核能系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。即將快堆、燃料再生子項(xiàng)(含乏燃料后處理和新燃料制造)及其他配套子項(xiàng)置于同一廠址，從而構(gòu)成廠內(nèi)核燃料自持循環(huán)、快速循環(huán)的完整核能系統(tǒng)。

“我們要集中力量研發(fā)更加先進(jìn)的一體化快堆，力爭(zhēng)2035年前實(shí)現(xiàn)一體化快堆工程示范，具備商業(yè)化應(yīng)用條件。”余劍鋒明確。

在熱堆與快堆技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)聚變領(lǐng)域也實(shí)現(xiàn)突破。據(jù)了解，目前我國(guó)自主設(shè)計(jì)研制的可控核聚變裝置中國(guó)環(huán)流三號(hào)已成功實(shí)現(xiàn)大于1.5兆安的等離子體電流運(yùn)行。

“可控核聚變能開(kāi)發(fā)可分為原理實(shí)驗(yàn)、規(guī)模實(shí)驗(yàn)、燃燒實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)堆、示范堆、商用堆6個(gè)階段，各階段依次迭代。”中國(guó)核學(xué)會(huì)核聚變與等離子體物理分會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)劉永介紹，根據(jù)我國(guó)核聚變發(fā)展路線(xiàn)規(guī)劃，將在2050年前后建成聚變商用電站，實(shí)現(xiàn)聚變堆商用發(fā)電，讓聚變能源點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火。

對(duì)此，余劍鋒也表示，將積極推動(dòng)聚變研發(fā)，打造世界一流的中國(guó)聚變平臺(tái)企業(yè)，推進(jìn)氘氚實(shí)驗(yàn)等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，積極布局聚變未來(lái)產(chǎn)業(yè)，早日建成聚變先導(dǎo)實(shí)驗(yàn)堆和商用示范電站。