核電已成為破解科學降碳和用能成本難題的重要選項

——2024第三屆深圳核博會觀察

“核能作為新型能源體系中的關鍵力量，承載著推動能源高質量發展的重要使命。核電已成為破解科學降碳和用能成本難題的重要選項，也成為多元化清潔能源供給體系的重要組成部分。”在日前召開的2024年第三屆中國核能高質量發展大會上，國家能源局監管總監黃學農表示。

核能作為低碳基荷能源，具有高科技含量、高能源密度、高穩定性等典型特點，在我國能源轉型的進程中扮演著重要角色。

數據顯示，2023年我國清潔能源發電量約3.1萬億千瓦時，其中核電4300億千瓦時，占比超過13%。“在全球能源轉型的關鍵時期，我們面臨著前所未有的機遇和挑戰，必須貫徹落實新發展理念，聚焦打造核能新質生產力，推動核能行業高質量發展。”中國能源研究會理事長史玉波表示。

在運在建裝機規模躍居世界首位

黨的十八大以來，在“四個革命、一個合作”能源安全新戰略指引下，我國能源結構持續優化、綠色低碳轉型取得積極進展，走出了一條符合國情、適應全球發展大勢、適應時代要求的能源轉型之路。

“在能源低碳轉型的進程中，核能是目前可實現大規模發展且支持低成本低碳轉型的現實選擇，人類實現碳中和離不開核能的貢獻。”中核集團戰咨委委員白云生表示。

數據顯示，2023年全球核電發電量為2.7萬億千瓦時，核能發電量約占全球總發電量的9%左右，占世界低碳發電量的23%。從1971年到2023年，全球核能發電累計等效減少二氧化碳排放量約700億噸。

“我國核能事業經過數十年的發展，已成功實現從跟跑到并跑再到部分領跑的歷史性跨越。以‘華龍一號’‘國和一號’高溫氣冷堆為代表的具有我國完全自主知識產權的核電工程，成為推動我國核能技術升級跨越，助力我國戰略高新技術實現引領突破，從核能大國向核能強國的重要力量，成為新時代我國打造國際影響力的新的國家名片。”中國能源研究會監事長韓水表示。

在運行機組規模方面，史玉波介紹，截至目前，我國已投運核電機組5808萬千瓦，核準在建5505萬千瓦，在運在建裝機規模躍居世界首位。

此外，在廣東、浙江、福建等電力負荷中心地區，核電發電占比已經接近或者超過了20%，有效發揮了核電在電力保供、電網支撐和清潔降碳等方面的作用。

“核能是低碳清潔的高科技戰略產業，發展核能已成為各國應對全球氣候變化的共同選擇。”中國廣核集團有限公司黨委副書記、總經理高立剛表示，中廣核始終積極服務國家戰略，發揮產業鏈在科技創新、設計建造、燃料保障等方面的牽引作用，與合作伙伴一道，共建先進產業生態圈，以高水平自立自強先進核能技術助推行業高質量發展。

堅持“熱堆-快堆-聚變堆”發展戰略

聚焦核能發展路徑，我國核能“熱堆—快堆—聚變堆”的發展戰略(以下簡稱“三步走”戰略)被與會專家頻頻提及。

據了解，該戰略提出于1983年，其核心內容是解決我國核能可持續發展、核燃料長期安全有效供應的問題。

近年來，按照核能“三步走”戰略的發展脈絡，我國在熱堆、快堆以及可控核聚變領域均取得了不同程度的進展，為我國核能產業發展注入了強勁動能。

在熱堆方面，目前，我國熱堆技術日臻成熟，熱堆在核能發電中的占比達到90%以上，是近中期我國核電發展的主力堆型，在支撐我國“雙碳”目標實現、優化能源電力結構、建設新型能源體系中發揮著重要作用。

作為“三步走”戰略的中間環節，快堆核能系統則具有鈾資源利用率高、反應堆固有安全性高、高放廢物最小化等優勢。如在鈾資源利用率方面，目前熱堆反應主要原料為鈾-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有得到利用。快堆則可充分利用天然鈾資源中占比達99.3%的鈾-238，從而可提高鈾資源的利用率。

“在我國核燃料后處理、示范快堆近期取得成就的基礎上，經多方論證，中核集團提出了一體化快堆核能系統。作為我國下一步核裂變能發展目標，其可產業化發展，并可在時間上滿足‘雙碳’目標對核能發展需求。”白云生表示。

一體化快堆是同廠址布置的快堆核能系統的簡稱。即將快堆、燃料再生子項(含乏燃料后處理和新燃料制造)及其他配套子項置于同一廠址，從而構成廠內核燃料自持循環、快速循環的完整核能系統。

“快堆對工業钚需求很大，呈‘前緊后松’狀態，應把握節奏，循序漸進發展，力爭2035年建成一體化快堆首堆工程。”白云生介紹。

在熱堆與快堆技術快速發展的同時，我國也在聚變領域實現著突破。

“聚變能具有資源豐富、利用率高、環境友好等優勢，是人類未來的理想能源。”中國國際核聚變能源計劃執行中心副主任顏曉虹表示。

據顏曉虹介紹，我國聚變研究始于20世紀50年代，幾乎與世界同時起步。同時自2008年開始，每年設立國家磁約束核聚變能發展研究專項，加大聚變技術的研發投入，加大對聚變能源研發人才的支持力度。目前已初步形成了一支具有國際視野的高水平聚變科學、工程技術和管理人才隊伍。

不過顏曉虹也坦言，從國際熱核聚變實驗堆到聚變電站仍面臨一些科學技術難題，面向未來能源，尚需要所有各界的協同努力。

總體來看，白云生強調，我國應堅持“熱堆—快堆—聚變堆”發展，熱堆發展以大型先進壓水堆為主，持續推進產業化、規模化建設;快堆發展以鈉堆快堆核能系統為主，實現燃料閉式循環，逐步形成核能熱—快二元利用體系;聚變堆發展以磁約束為主，開展關鍵技術攻關和工程驗證，盡早實現工程化應用。

核能綜合利用

實現了核電向核能的轉變

核能是清潔低碳安全高效的優質能源，在發電的同時，還可以為經濟社會低碳轉型發展提供多元化服務。正如在此次會議上，“核能綜合利用”已然成為討論交流中的高頻詞匯。

在此方面，核能供暖更為人所熟知。

“目前城市核供熱主要有兩種方式，一方面可將核電站設計或改造成熱電聯供的電站，利用核電站二回路的抽汽向熱網供熱;另一方面可采用城市供熱專用低溫供熱堆，由于參數低、安全性好，可建設在城市近郊，具有固有安全性好等優點。”中國工程院院士葉奇蓁介紹。

近年來，核電企業積極探索核能供暖新路徑，在山東海陽、浙江秦山、遼寧紅沿河等地建成了核能供暖示范工程，為冬季清潔供暖提供了新思路。

“我們創新性開展核能綜合利用的研究與實踐，海陽核電開創了國內核能供暖的先河，打造了國內首個零碳供暖城市，‘暖核一號’三期項目的順利投產，開啟了我國跨城核能供暖的新模式。”國家電力投資集團有限公司核技術總工程師劉永德介紹。

與此同時，核電行業也在不斷擴展核能綜合利用的外延，在核能供汽、制氫等領域作出了諸多有益嘗試。今年6月19日，我國首個工業用途核能供汽項目“和氣一號”在田灣核電基地正式建成投產，首次實現國內大規模核能工業供汽。

劉永德明確，核能綜合利用實現了核電向核能的轉變，重新定義了核能發展在實現“雙碳”目標中的定位，為未來核能產業多元化發展方向提供了重要參考。

“我們正以高質量推進‘國和一號’先進三代核電建設和核能綜合利用落地為目標，積極引領核能產業鏈、供應鏈建設，建設系列技術品牌基地，努力提升核電產業的安全性和經濟性，為我國核能事業的安全持續健康發展作出更大貢獻。”劉永德表示。