7月10日,中國核學會攜手中核集團,共同承辦了一場備受矚目的核能“三步走”院士論壇。在這場論壇上,社會對核能發展的關注達到了前所未有的高度。隨著全球能源結構的深刻變革和對清潔能源需求的日益增長,核能作為高效、清潔的能源形式,其重要性日益凸顯。本次論壇旨在深入探討我國核能“三步走”發展戰略的實施情況,展望未來的發展藍圖,共同開啟能源新紀元的大門。
自1983年我國提出核能“三步走”發展戰略以來,這一戰略已成為解決我國核能可持續發展問題的核心指導思想。經過40年的發展,我國核工業經歷了從起步到成熟,再到創新引領的跨越式發展,不僅在技術層面取得了顯著成就,更在國家能源安全和經濟建設中發揮了舉足輕重的作用。站在新的歷史起點上,我們有必要回顧這一戰略的發展歷程,審視當前的實施狀況,并展望未來的發展方向,以確保我國在全球能源轉型中保持領先地位。
中核集團核能“三步走”戰略研究課題組
在1983年1月12日至18日,中國原國家計劃委員會與原國家科學技術委員會聯合召開了一場具有里程碑意義的會議——"核能發展技術政策論證會"。在這次會議上,經過深入探討和全面評估我國核電發展的前景、國內外鈾資源的分布狀況、國內后處理技術的成熟度以及后處理的安全性和經濟性,最終形成了《核能發展技術政策要點》。這份政策要點不僅提出了核能發展的"三步走"戰略,還強調了"核電發展必須與后處理技術同步發展"的重要性。
在當時,基于我國核工業的技術基礎和經濟合理性原則,確定了我國第一代核電站將主要采用壓水堆技術。同時,為了適應核能的長遠發展,會議還提出了開展快中子增殖堆的研究,以實現技術儲備。快中子增殖堆技術能夠顯著提高鈾資源的利用率,達到40至60倍的增幅,這對于充分利用鈾資源具有重要意義。因此,會議提出在20世紀90年代后期建設一座小型快中子試驗堆,為21世紀商用快堆的建設打下堅實的技術基礎。此外,會議還展望了能源發展的終極目標——受控核聚變反應堆的利用。
經過40年的不懈努力和持續創新,我國核工業取得了令人矚目的成就。從最初的起步到如今的成熟,再到成為國際核能領域的領跑者,我國核能工業實現了從小到大、從大到強的跨越式發展。這些成就不僅為國家的能源安全提供了堅實保障,也為經濟建設做出了不可磨滅的貢獻。當前,我國核能發展正處于一個關鍵的戰略機遇期,這為我國在全球能源轉型和可持續發展中發揮領導作用提供了寶貴的機遇。
熱堆實現批量化、標準化發展,電力供應結構中比例逐步提升
熱堆技術在我國的電力供應結構中所占比例正逐步提升,實現了從起步到領先的跨越式發展。
起步發展階段(20世紀80年代至90年代中期)
我國熱堆技術的發展始于自主化與引進再消化的雙軌策略。秦山一期的成功投運,不僅結束了我國大陸無核電的歷史,也標志著我國成為能夠獨立設計、建造、運行和管理核電站的國家。秦山二期的建設進一步鞏固了這一基礎,為我國自主建設百萬千瓦級機組鋪平了道路。
適度發展階段(20世紀90年代中期至2003年)
在這一時期,我國采取了"以我為主、中外合作、引進技術、推進國產"的方針,啟動了包括秦山第二核電廠、廣東嶺澳核電廠等在內的四個項目,共8臺機組,裝機容量達到660萬千瓦,標志著我國核電發展進入了小批量建設的新階段。
積極發展階段(2003年至2010年)
這一階段,我國通過公開招標,引進了美國西屋公司的AP1000技術和法國的EPR技術,并開工建設了相應的機組,開啟了三代核電技術的自主化進程。《核電中長期發展規劃(2005—2020)》的頒布,明確了"熱堆—快堆—聚變堆"的"三步走"發展路線,為我國核電的批量化發展奠定了基礎。
安全高效發展階段(2010年至2020年)
在這一階段,我國實現了從"二代"到"三代"技術的跨越,將"大型先進壓水堆與高溫氣冷堆核電站"納入國家科技重大專項,全面掌握了三代非能動核電技術,并研發出了滿足國際最高安全標準的"華龍一號"技術,形成了型譜化、系列化的良好發展態勢。
積極安全有序發展新階段(2020年至今)
當前,我國熱堆技術正向"四代"邁進,自主創新能力顯著增強。"華龍一號"的成功并網和全球首座球床模塊式高溫氣冷堆核電站的投產,標志著我國在第四代核電技術領域達到了世界領先水平。
截至2023年10月底,我國商運核電機組數量達到54臺,總裝機容量為5676萬千瓦,位居全球第三。在建核電機組33臺,總裝機容量3883萬千瓦,繼續保持全球第一。2022年,核電在我國電力裝機總量中占比2.2%,核能發電量達到4177.8億千瓦時,占全國總發電量的4.7%,為保障電力供應和推動降碳減排做出了重要貢獻。

快堆核能系統高效有序推進,已進入示范規模初期階段
快堆核能系統在核能發展的"三步走"戰略中占據著關鍵的第二步,其發展遵循"兩循環、三階段"的規律,即MOX燃料型和金屬燃料型快堆核能系統,以及實驗規模、示范規模和工業規模的發展階段。
快堆技術的重要性與成熟度
快堆技術作為核能發展的重要方向,尤其是鈉冷快堆技術,已經經過70多年的發展,成為先進反應堆技術的典型代表。目前,全球已有30余座快堆建成,累積了超過500堆年的運行經驗。俄羅斯、美國、日本、印度等國家正在積極開發新一代快堆,全球快堆技術創新和產業發展正迎來新一輪的發展機遇。
國際快堆技術的發展現狀
國際上,鈉冷快堆技術已發展超過半個世紀,多個國家已經建成了不同功率的快堆。目前,俄羅斯在快堆技術方面處于領先地位,擁有BOR-60、BN-600、BN-800等在運反應堆。此外,國際上熱堆乏燃料后處理技術已經成熟并商業化,美國和俄羅斯在快堆乏燃料后處理方面處于領先地位,而法國、日本等國已掌握MOX燃料制造技術。
我國快堆技術的發展
我國快堆技術的發展始于20世紀60年代,經過近60年的努力,已基本掌握了大型鈉冷快堆的關鍵技術。在國家"863"高技術計劃的支持下,中國實驗快堆工程項目于2000年開工,2010年實現首次臨界,2011年實現并網發電。此外,我國已經建成了約20臺套實驗裝置,形成了完整的科研技術體系,為快堆電站的設計、建造、運行積累了寶貴經驗。
核燃料閉式循環體系的建設
我國在20世紀60年代同步開發后處理技術,現已具備一定的基礎。中試廠采用PUREX流程,成功打通了動力堆乏燃料后處理工藝流程,為我國后處理事業奠定了基礎。在燃料元件方面,我國已掌握MOX燃料設計和制造技術,并初步具備輻照及輻照后檢驗能力。同時,我國也在積極推進金屬燃料組件的科研工作。
通過這些努力,我國快堆技術不斷成熟,為實現核能的可持續發展和閉式循環體系的建設奠定了堅實的基礎。

聚變研究進入世界第一方陣
我國在聚變堆研發領域處于世界先進行列,核聚變能研究始于20世紀五六十年代,以實現受控核聚變能為目標,主要采用托卡馬克裝置進行磁約束研究。
早期發展與托卡馬克裝置
自70年代起,我國陸續建成并運行了多個小型托卡馬克裝置,如CT-6、KT-5、HT-6B、HL-1和HT-6M,為后續研究奠定了基礎。
大中型托卡馬克發展計劃
1991年,我國啟動了大中型托卡馬克發展計劃,中國科學院等離子體物理研究所建成了我國首個超導環向場磁體HT-7裝置,核工業西南物理研究院建成了HL-1M裝置,后者的綜合性能達到了國際同類型裝置的先進水平,其實驗數據被納入ITER實驗數據庫。
"十二五"期間的設備升級與實驗突破
在"十二五"期間,我國兩大主力托卡馬克裝置EAST和HL-2A/2M完成了設備升級改造,實驗能力顯著提升。EAST裝置實現了高功率、數百秒級長脈沖運行,創造了新的H模長度世界紀錄,中心等離子體電子溫度達到1億度。HL-2A裝置新建成的6MW輔助加熱系統,使輔助加熱能力達到10MW,物理實驗研究水平步入國際先進行列。
新一代人造太陽的科研進展
"中國環流器三號"取得重大科研進展,首次實現100萬安倍等離子體電流下的高約束模式運行,刷新了我國磁約束聚變裝置運行記錄,突破了等離子大電流高約束運行控制等關鍵技術難題。
國際合作與ITER項目
我國是最早參與設計國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER)的國家之一。ITER是目前全球規模最大、影響最深遠的國際科研合作項目之一,其建造凝聚了當代各類高新技術。在過去的10多年里,我國工程和科技人員深入參與ITER的建設和研究工作,直接接觸和了解ITER多類技術,提升了我國磁約束核聚變以及高新技術及相應產業的發展。
科學與技術基礎的奠定
我國科學家在EAST平臺上實現了411秒的高溫等離子體放電,創造了國際最長時間記錄,并獲得了大于60秒的高約束等離子體放電,標志著我國在穩態高約束等離子體研究方面走在國際前列。這些成果不僅為國際熱核實驗聚變堆,也為我國未來獨立設計、建設和運行聚變堆奠定了堅實的科學和技術基礎。

擘畫核能“三步走”發展新篇章
核能作為一項高科技戰略產業,對于實現減排承諾、推動非化石能源發展以及達成"雙碳"目標具有重要意義。作為一種穩定運行、換料周期長且具有最低全生命周期碳排放的基荷電源,核能在未來能源轉型中扮演著關鍵角色。
走穩熱堆
我國熱堆核能技術已達到世界領先水平,具備良好的經濟性和安全性。當前,我們應持續推進"華龍一號"等壓水堆核電技術的優化和后續機型研發,加強經濟性、安全性、環境友好性以及智能運維等方面的技術研究,不斷提升大型壓水堆核能的安全性與經濟性,確保熱堆作為實現核電大規模發展的主導產業。
走實快堆
快堆核能系統的研發和部署對于提高鈾資源利用率、延長核能使用時間以及實現放射性廢物最小化具有重要意義。我們應加快關鍵核心技術的攻關,盡早實現工程化建設條件,推動核燃料閉式循環,確保核燃料的安全長期有效供應,促進核能的可持續發展。
走好聚變堆
聚變能源以其豐富的燃料儲存、固有的高安全性、極少的污染物排放和高能效,被視為解決能源問題的終極方案。我們應不斷加強基礎研究,完善聚變研發基地、平臺和基礎設施等資源保障,積極參與國際交流合作,激發創新活力,確保聚變堆發展的第一步堅實有力。
奮進新征程
在新的發展階段,我們要胸懷國家大局,牢記核能發展的重大使命,加快推動核能"三步走"戰略的深入實施。通過構建實現"雙碳"目標的"核引擎",推動核工業的高質量發展,全面建設核工業強國,為國家的能源安全和可持續發展貢獻力量。
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