核能科技創新發展有了指南針

近日，國家能源局、科學技術部聯合發布了《“十四五”能源領域科技創新規劃》（以下簡稱《規劃》）。《規劃》以科技創新為著力點，破解“十四五”時期我國能源高質量發展難題，實現與國家科技中長期規劃及“十四五”現代能源體系規劃等專項規劃的有機銜接。《規劃》圍繞核能利用全產業鏈科技創新發展方向，對未來一段時間內核能領域創新任務進行了全方位部署，是核能科技創新發展的指南針。

國內外核能發展趨勢

世界各國對核能的認識在歷次核安全危機與能源危機中不斷發展。福島事故后，全球核電建設整體進入穩妥審慎發展階段，我國暫緩了新增核電項目審批，國際上更是棄核聲音不斷。但隨著近幾年國際社會對能源清潔低碳發展需求漸高，以及由俄烏戰爭引起的全球能源價格飆升，世界核能發展呈現復興趨勢。國際能源署建議歐洲推遲關停核反應堆以削減對天然氣的需求；原計劃在今年徹底斷掉核電的德國，也開始重新討論延期關停核電站甚至重啟舊核電站；法國宣布在2028年新建6個核反應堆，之后再追加8個；英國計劃從2022年到2030年每年新建1個核電機組。國家發展改革委和國家能源局發布的《“十四五”現代能源體系規劃》明確提出，“十四五”期間，我國將積極安全有序地發展核電事業，其中，“沿海核電項目”被重點提及。

核能是安全、清潔、低碳、高能量密度的戰略能源。發展核能對于我國突破資源環境的瓶頸制約，保障能源安全，實現綠色低碳發展而言是理性、現實的選擇。此外，在各類電源品種中，核電穩定可靠，與煤電和水電一樣，可以提供電力系統安全穩定運行所需的轉動慣量，提高電力系統阻尼，加強系統擾動恢復能力，降低系統諧波污染的可能性，提高電網供電的安全性和可靠性。同時，核電兼備一定的負荷調節能力，能夠與風電、太陽能發電等協同發展，是我國構建以新能源為主體的新型電力系統的重要組成部分。

核能科技創新發展趨勢

《規劃》提出，科技創新是引領發展的第一動力，加快能源領域科技創新，是保障國家能源安全、建設創新型國家和科技強國的必然要求。自日本福島核事故以來，盡管核電建設在世界范圍內暫時進入減緩發展階段，但針對更安全、更先進核電技術的研發工作從未止步。世界核電技術在經歷了不斷完善、逐步升級換代的過程之后，目前已經從二代核電為主進入到三代核電的轉型升級，以及四代核電技術的研究開發與部分堆型的示范驗證階段。

“十三五”期間，我國核電技術自主創新能力顯著提升：一批關鍵技術攻關取得重大進展，一批關鍵設備和關鍵材料實現國產化，一批國際領先的大型臺架和試驗設施建成，掌握了一批具有自主知識產權的關鍵核心技術。型號研發能力取得重大進展：“華龍一號”建設完工和CAP1400成功研發標志著我國成為繼美、法、俄等核電強國后又一個擁有獨立自主三代核電技術和全產業鏈的國家，高溫氣冷堆示范工程成功并網，60萬千瓦示范快堆工程進入安裝階段，“玲龍一號”（ACP100）小堆示范工程啟動建設，泳池式低溫供熱堆初步設計全面完成，核動力破冰船完成型號開發。核燃料循環產業鏈取得重大突破：成功應用800米超深地浸采鈾工藝，CF3燃料完成全周期隨堆運行考驗，掌握ATF燃料包殼涂層和高密度芯塊工藝，后處理科研專項全面實施。

總的來說，國內外核能科技創新朝著更安全、更經濟、標準化和型譜化、滿足更廣泛的用戶需求以及與“大數據”“人工智能”等新技術緊密結合等方向發展。核能應用場景由單一的“電力供應”向“國家能源、軍民融合、海洋開發、綜合利用”等方向擴展，供應產品也由純“電”向“電、熱、汽、水、同位素”等多用途方向拓展。以近期發展而言，在大規模電力供應市場上，大型和超大型三代壓水堆是目前核電新建及更新換代的主要機型選擇，而小型模塊化反應堆是推動核能綜合利用的關鍵。

核能領域科技發展目標與方向

“十四五”期間，立足我國核能技術發展現狀及科技創新能力的實際情況，集中力量突破受制于人的關鍵技術、關鍵材料和關鍵裝備，推動核電優化升級技術，促進新一代核電技術開發，積極探索小型模塊化反應堆多用途利用，突破壓水堆閉式燃料循環，帶動核能全產業鏈實現高質量發展，加快推進我國由核電大國向核電強國轉變。具體包括以下幾方面。

推動三代核電技術型號優化升級，進一步提升裝備自主化水平。以批量化發展和國際市場推廣應用為目標，進一步提高三代核電機組安全性、經濟性、廠址適應能力，固化和提升核電設備設計和制造工藝，提高設備可靠性，完善具有完全自主知識產權的三代核電標準化型號和型號譜系。開展大型核電機組供熱（冷）方案優化設計，推動核能海水淡化、核能制氫等工藝核心設備和關鍵技術研究，探索核能與風電、光伏、儲能、氫能等多能互補綜合能源系統解決方案，提高核能綜合利用效率。

發展小型模塊化反應堆，推動多功能、綜合型核能應用走在世界前列。完成先進模塊化小型反應堆典型項目一體化與智能化設計，以滿足在工業園區、海島、基地等多場景工程應用條件；實現小型供熱堆設計、裝備、建造和配套體系的標準化，適時開展小型堆供熱商用示范；攻關浮動式反應堆裝置總體技術方案等關鍵技術研究；突破移動式反應堆關鍵共性技術。

有序推進新一代反應堆技術研發，開發新型應用場景。針對（超）高溫氣冷堆、釷基熔鹽堆等我國具有領先技術優勢的新一代反應堆開展集中攻關。“十四五”期間，開展高溫氣冷堆主氦風機電磁軸承等關鍵設備優化改造，研發“熱—電—氫”多聯產應用技術；建設20兆瓦小型模塊化釷基熔鹽研究堆及科學設施，探究堆內燃料轉化規律，建立熔鹽堆材料失效評估、壽命預測標準方法，完成釷基熔鹽堆與發電系統耦合技術的研發與驗證。

著力開展全產業鏈上下游支撐技術，在乏燃料后處理、核電站延壽等技術領域取得階段性突破。開展先進核燃料、乏燃料后處理、放射性廢物處理等領域技術和設備研究，開展核電廠長周期安全可靠運行策略研究，針對服役年限即將到期的核電機組開展運行許可證延續論證及示范。在重大基礎設施支撐技術方面，加快反應堆熱工水力、嚴重事故機理等先進理論研究成果的試驗驗證技術攻關，支撐高水平臺架和研究設施的建設與升級。

研究未來核電與其他前沿學科的交叉與融合創新。圍繞未來核電與其他前沿學科的交叉與融合創新，推進物聯網、大數據、人工智能等相關技術在核電領域的應用，包括研發設計、建造運行、安全監管、延壽退役等各個環節。

核能領域科技發展建議

建議國家進一步加強頂層設計和統籌協調系統布局，建立和完善核能科技創新體系；加強基礎研究，特別是核電裝備材料、耐輻照核燃料和結構材料等共性問題的研究；加強包括前端和后端的核電產業鏈的協調配套發展。

建議依托我國現有的核相關領域有實力的科研機構和企業，整合國內資源，組建核能國家實驗室，集中力量推進我國核能產業健康、快速發展，促進我國能源向綠色、低碳轉型。