習近平總書記指出“要堅持安全發展、創新發展,堅持和平利用核能,全面提升核工業的核心競爭力”。黨的十九屆五中全會、國家“十四五”規劃和2035年遠景目標更是明確提出必須“堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位,把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐”。作為大國博弈的“討不來、買不來”的關鍵技術,世界核能發展面臨諸多挑戰,若不創新未來難以走出困境。
11月15至17日,“第三屆中國核產業創新發展高峰論壇”在山西太原召開,來自生態環境部、核電集團、相關高校和研究院所的近150名專家學者參加了此次論壇。吳宜燦院士受邀參會并做關于先進核能的大會特邀學術報告。
吳宜燦指出,我國商用核能歷經幾十年的發展取得了巨大的進步,正逐步從核能大國躋身核能強國。但世界核工業界對于核能未來發展的認知存在錯覺,認為核能作為清潔低碳能源肯定大有可為,但現實情況是核能發展遭遇瓶頸,甚至在部分國家出現衰退。根據歷年以及國際原子能機構的數據表明,工業界對于核能發展規劃提出的預期目標遠超實際能力和最終實現。預測認為核能將會復興,但實際上復興幾乎未存在。從全球范圍內看,近年來核能在經濟合作與發展組織OECD等的發達經濟體國家占比下降,新建核電機組主要集中于新興經濟體國家,如中國、印度等。核能雖是一種低碳能源,但并非化石能源的唯一替代選項。目前核能在終端能源中占比較低,而且在現今能源結構中仍面臨著價格不斷下降的可再生能源的競爭,發展前景挑戰巨大。

* IEA. Nuclear power in a clean energy system. 2019.
吳宜燦分析認為,目前制約核能發展的因素主要包括核安全問題、核廢料處置問題、核燃料穩定供給和經濟性問題、公眾接受度問題等。核安全無疑是確保核能發展的關鍵,歷次核事故警醒人們不能忽視核事故帶來的放射性釋放風險,技術上切實提高核安全是利用核能的前提。目前關于核能利用過程中所產生的核廢料如何進行最終處理處置,尚且未給出明確答案。同時核能的可持續發展已受到核燃料持續供給的約束,需要進一步突破燃料循環技術以打破資源有限對于發展帶來的束縛。此外,新建核電機組的建設周期往往不達預期導致經濟成本不斷攀升,而再生能源成本卻持續下降,這無疑影響了核能的競爭力。目前核能系統面臨上述問題并沒有很好的解決方案,引起了對于核能使用的擔憂以及伴生的公眾接受度問題,導致核能長期以來在終端能源中的占比難以提高,限制了核能在更大范圍、更多場景的應用。
吳宜燦認為,目前的核能發展理念試圖通過改進現有設計方案的安全性,來達到提高公眾接受度,主要是依據核事故的經驗反饋,補丁式增加新的防御層次、系統和措施。但這種依賴復雜設計提升系統安全性的方法,一方面降低核能的經濟性和競爭力,另一方面增加系統復雜性卻降低了安全性,反而使得核能發展陷入“追求安全→補丁疊加→降低安全性/經濟性”的惡性循環之中。為此只有創新才能擺脫核能目前的發展困境。他認為創新內涵上應包括發展理念創新、技術路線創新、核心技術突破以及發展組織模式創新等。他在報告中,系統總結了核能系統發展理念的演化過程,梳理和思考了核能發展的未來方向,建議擺脫補丁式疊加提高核安全的方式,采用“從源頭確保核安全”的理念,初步提出“核5G”的目標與內涵,闡述未來核能系統向親近性、靈活性、智能性的發展趨勢,并介紹了超小型先進核能系統“核電寶”的研發實踐。
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