“熱堆-快堆-聚變堆”核能“三步走”發(fā)展戰略，是我國1983年在“核能發(fā)展技術(shù)政策論證會(huì )”上首次提出的核能發(fā)展總戰略，其核心內容是解決我國核能可持續發(fā)展、核燃料長(cháng)期安全有效供應的問(wèn)題。
近日，從核能“三步走”發(fā)展40年論壇上了解到，40年來(lái)，我國熱堆、快堆、聚變堆相關(guān)研究均取得一定突破，目前已躋身世界核能大國行列。面向未來(lái)，在“雙碳”目標和構建新型電力系統背景下，核能“三步走”后勁十足，我國應持續優(yōu)化核電建設布局，推廣核能綜合利用技術(shù)，加強頂層統籌，并加強核領(lǐng)域大科學(xué)裝置、綜合實(shí)驗平臺等基礎科研條件建設。
“三步走”戰略仍需堅持
作為清潔、穩定的能源，核能在過(guò)去半個(gè)世紀貢獻了全球近一半的低碳電力，為維護世界能源安全、應對全球氣候變化、促進(jìn)世界經(jīng)濟增長(cháng)作出了重要貢獻。在我國，核能是優(yōu)化能源結構、保障能源安全，實(shí)現“雙碳”目標的重要力量。
電力規劃設計總院高級顧問(wèn)謝秋野指出，2022年我國非化石能源發(fā)電量達3.1萬(wàn)億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量的36%。核電裝機約0.5億千瓦，占總裝機比重約2%，核電發(fā)電量約0.42億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量比重約5%。
“核電是未來(lái)電力系統的主要基荷電源之一，是電力系統實(shí)現近零排放戰略選擇。”謝秋野分析，按照現有項目建設周期，到2025年，我國核電裝機容量將達到7000萬(wàn)千瓦左右;為滿(mǎn)足碳達峰碳中和以及全社會(huì )用電需求，“十五五”和“十六五”期間，按年度開(kāi)工8-10臺百萬(wàn)千瓦機組規模預計，2030年、2035年我國核電裝機將分別達到1.2億、1.5億千瓦左右，發(fā)電量分別約占全國總發(fā)電量的7.3%、10%。
當前，我國推動(dòng)能源轉型、實(shí)現“雙碳”目標需要核能。“從脫碳需求及電力裝機電量平衡角度看，核電有較大發(fā)展空間，2060年核能發(fā)電量占比需達到20%(4億千瓦)以上才能實(shí)現碳中和目標。”中核戰略規劃研究總院院長(cháng)、黨委副書(shū)記白云生說(shuō)。
與會(huì )業(yè)內專(zhuān)家表示，面向“雙碳”目標，核能中長(cháng)期發(fā)展對資源供應、乏燃料管理等提出了新要求，加快發(fā)展快堆是應對能源新挑戰的必由之路，加快實(shí)施核能發(fā)展 “三步走”十分必要、重要且迫切。
支撐核能產(chǎn)業(yè)自主化發(fā)展
多年來(lái)，熱堆、快堆、聚變堆之間優(yōu)勢互補、緊密銜接，支撐起我國核能產(chǎn)業(yè)快步自主發(fā)展的格局。
“熱堆是最成熟并具有顯著(zhù)經(jīng)濟性的核能技術(shù)，是近中期核電建設的主力堆型百年尺度能源;快堆是富有潛力的核能技術(shù)，是中遠期建設的主力堆型千年尺度能源;聚變堆作為顛覆性核能技術(shù)，則是遠期建設的主力堆型萬(wàn)年尺度能源。”白云生分析，從工程化看，我國熱堆實(shí)現了規?；?、批量化、國產(chǎn)化發(fā)展，形成的研發(fā)體系、工程體系、裝備體系、人才隊伍等為快堆、聚變堆的研發(fā)設計與建設奠定了良好基礎。
熱堆作為目前在運核電機組的主力堆型，已成為我國實(shí)現碳達峰碳中和的重要力量。據了解，自上世紀80年代以來(lái)，我國充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢與基礎科研能力，以秦山一期30萬(wàn)千瓦起步，同時(shí)吸收法國M310技術(shù)，研發(fā)60萬(wàn)千瓦、百萬(wàn)千瓦級二代熱堆核能機型，實(shí)現了標準化、批量化發(fā)展。本世紀以來(lái)，我國推進(jìn)先進(jìn)核電技術(shù)研發(fā)，尤其在2011年以后，對標全球最高安全標準，加快推進(jìn)“華龍一號”“國核一號”自主三代核電實(shí)現批量化發(fā)展。
“熱堆技術(shù)實(shí)現了由二代向三代的全面跨越并走出國門(mén)，核燃料制造與供應滿(mǎn)足需求，在建裝機規模持續世界領(lǐng)先，在運在建裝機規模居全球第二，躋身世界核能大國。”白云生表示。
快堆方面，中國實(shí)驗快堆于2011年7月實(shí)現并網(wǎng)發(fā)電。2017年12月29日，首個(gè)快堆示范工程土建在福建省霞浦縣開(kāi)工。通過(guò)實(shí)驗快堆和示范快堆建設，我國快堆已形成完備科研技術(shù)體系。
我國核聚變研究主要以實(shí)現受控熱核聚變能為主要目標。自上世紀中期以來(lái)，我國研究實(shí)施了一系列聚變技術(shù)攻關(guān)，先后建成多個(gè)核聚變裝置。2003年，我國加入國際熱核聚變實(shí)驗堆計劃，探索利用聚變能發(fā)電的科學(xué)和工程技術(shù)可行性，是最早參與設計ITER的國家之一。“當前，聚變工程技術(shù)研發(fā)不斷提升，在聚變理論與物理實(shí)驗、關(guān)鍵技術(shù)研究等方面取得階段性成果。”白云生指出。
持續優(yōu)化核電建設布局
與此同時(shí)，謝秋野指出，我國核電在穩步發(fā)展的同時(shí)，裝機規模和發(fā)電量占比仍然偏低。“截至2022年底，核電裝機占比2.17%，發(fā)電量占比約4.8%，遠低于世界平均水平。”
“當前，核電領(lǐng)域基礎科研不斷深入，人工智能、大數據、云計算等技術(shù)擴展應用已成為我國科技創(chuàng )新的重要領(lǐng)域。后續伴隨三代核電技術(shù)優(yōu)化、四代堆及聚變堆等技術(shù)研發(fā)，將進(jìn)一步帶動(dòng)我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。”謝秋野建議，應充分利用現有產(chǎn)業(yè)能力，持續穩定推動(dòng)三代核電發(fā)展，并統籌構建新型電力系統發(fā)展全局，優(yōu)化核電建設布局。
從頂層戰略方面，白云生提出，要制定國家層面的核能“三步走”發(fā)展戰略。“核能行業(yè)一直以來(lái)都在提‘三步走’戰略，但我們希望真正把它推動(dòng)成國家級的核能發(fā)展戰略。不論從技術(shù)路線(xiàn)還是政策方面，要將其放到整個(gè)國家發(fā)展戰略的產(chǎn)業(yè)化布局中。”白云生還建議，將一體化快堆核能系統列入國家科技重大專(zhuān)項，并相應地加強核領(lǐng)域大科學(xué)裝置、綜合實(shí)驗平臺等基礎科研條件建設，加快推進(jìn)緊急重大工程優(yōu)先安排。
在謝秋野看來(lái)，自主三代壓水堆核電技術(shù)仍將是2035年前后我國核電發(fā)展的主力堆型。“隨著(zhù)技術(shù)、經(jīng)濟條件成熟，2035年后鈉冷快堆等先進(jìn)核能技術(shù)將有望迎來(lái)重要的商業(yè)化發(fā)展機遇，高溫氣冷堆、小型反應堆靈活開(kāi)展多元化綜合利用，將是我國核能與核電發(fā)展的重要補充。”
