核能“三步走”船到中流
——力爭2035年前實(shí)現一體化快堆工程示范
“‘熱堆—快堆—聚變堆’核能‘三步走’戰略，是我國核能事業(yè)發(fā)展的國家戰略，是推進(jìn)核強國建設的總體路線(xiàn)，需要全行業(yè)和社會(huì )各界齊心協(xié)力推動(dòng)落實(shí)。”在日前召開(kāi)的核能“三步走”院士論壇上，中國核工業(yè)集團有限公司黨組書(shū)記、董事長(cháng)余劍鋒表示。
核能“三步走”戰略于1983年提出，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。
近年來(lái)，按照核能“三步走”的發(fā)展脈絡(luò )，我國在熱堆、快堆以及可控核聚變領(lǐng)域均取得了不同程度的進(jìn)展，為我國核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了強勁動(dòng)能。“核能‘三步走’戰略提出四十多年來(lái)，我國核能事業(yè)從無(wú)到有、從小到大、由大向強加快發(fā)展，實(shí)現了歷史性跨越。”余劍鋒表示。
快堆與熱堆相比
可極大提高鈾資源利用率
“核能‘三步走’是核能發(fā)展的必然規律。特別是在核能大規模發(fā)展的形勢下，更需要堅持核能‘三步走’發(fā)展戰略。其中的關(guān)鍵是可以解決核能可持續發(fā)展和核燃料長(cháng)期安全有效供應問(wèn)題。”中國工程院院士葉奇蓁表示。
目前我國熱堆技術(shù)日臻成熟，熱堆在核能發(fā)電中的占比達到90%以上，是近中期我國核電發(fā)展的主力堆型，將在支撐我國“雙碳”目標實(shí)現、優(yōu)化能源電力結構、建設新型能源體系中發(fā)揮重要作用。
不過(guò)，葉奇蓁坦言，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(méi)有得到利用。“快堆與熱堆相比，可充分利用天然鈾中占比達99.3%的鈾-238，極大提高鈾資源利用率。”葉奇蓁解釋稱(chēng)。
此外，快堆具有嬗變功能，可在堆內消耗長(cháng)半衰期、高放射性核素，實(shí)現放射性廢物最小化，解決核廢料處理等難題，是實(shí)現核能大規?？沙掷m發(fā)展的重要選擇。
“因此，無(wú)論是為了實(shí)現循環(huán)經(jīng)濟，提高鈾資源的利用率，還是嬗變高放、長(cháng)壽命核廢物，都需要發(fā)展快堆技術(shù)。”葉奇蓁表示，“及時(shí)啟動(dòng)核能‘三步走’戰略的第二步是擺在我們面前的戰略任務(wù)。為此必須抓緊大型快堆工程的研發(fā)和建設，以及壓水堆乏燃料后處理大廠(chǎng)的研發(fā)和建設。”
發(fā)展快堆并不意味著(zhù)放棄熱堆。核能“三步走”不分先后，需要實(shí)現并行發(fā)展、接續發(fā)展。
葉奇蓁認為，總體來(lái)看，我國核能發(fā)展處于最為重要的戰略機遇期，應繼續堅持核能“三步走”戰略，在持續發(fā)展好熱堆的同時(shí)，將快堆發(fā)展提上快車(chē)道，助力“雙碳”目標實(shí)現，并加強可控核聚變技術(shù)研發(fā)和工程示范，掌握人類(lèi)終極能源的密碼。
聚變商用電站
有望在2050年前后建成
據中國核能行業(yè)協(xié)會(huì )發(fā)布的《中國核能發(fā)展報告2024》數據，2023年我國新增商運核電機組2臺，數量達到55臺，額定裝機容量5703萬(wàn)千瓦，位列全球第三;全年核電設備平均利用小時(shí)數為7661小時(shí)，核電發(fā)電量4334億千瓦時(shí)，位居全球第二。
“熱堆發(fā)展升級換代，成功打造自主三代核電‘華龍一號’國家名片，四代核電高溫氣冷堆投入商運、領(lǐng)跑世界，多用途模塊化小堆‘玲龍一號’即將建成。”在談及目前熱堆技術(shù)取得的進(jìn)展時(shí)，余劍鋒表示。
針對未來(lái)熱堆的發(fā)展方向，中核集團“華龍一號”總設計師邢繼認為，熱堆作為全球最成熟的核能發(fā)電技術(shù)，在全球范圍內得到了廣泛應用，為全球能源轉型和可持續發(fā)展作出巨大貢獻。未來(lái)，熱堆技術(shù)優(yōu)化提升總體是往更安全、更高效、更經(jīng)濟、更環(huán)保的方向發(fā)展。
快堆方面，據余劍鋒介紹，目前我國快堆發(fā)展走深走實(shí)，中國實(shí)驗快堆已建成運行，快堆技術(shù)不斷發(fā)展成熟，并已啟動(dòng)實(shí)施了一體化快堆戰略性研發(fā)。
據了解，一體化快堆是同廠(chǎng)址布置的快堆核能系統的簡(jiǎn)稱(chēng)。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(chǎng)址，從而構成廠(chǎng)內核燃料自持循環(huán)、快速循環(huán)的完整核能系統。
“我們要集中力量研發(fā)更加先進(jìn)的一體化快堆，力爭2035年前實(shí)現一體化快堆工程示范，具備商業(yè)化應用條件。”余劍鋒明確。
在熱堆與快堆技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，我國聚變領(lǐng)域也實(shí)現突破。據了解，目前我國自主設計研制的可控核聚變裝置中國環(huán)流三號已成功實(shí)現大于1.5兆安的等離子體電流運行。
“可控核聚變能開(kāi)發(fā)可分為原理實(shí)驗、規模實(shí)驗、燃燒實(shí)驗、實(shí)驗堆、示范堆、商用堆6個(gè)階段，各階段依次迭代。”中國核學(xué)會(huì )核聚變與等離子體物理分會(huì )名譽(yù)理事長(cháng)劉永介紹，根據我國核聚變發(fā)展路線(xiàn)規劃，將在2050年前后建成聚變商用電站，實(shí)現聚變堆商用發(fā)電，讓聚變能源點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火。
對此，余劍鋒也表示，將積極推動(dòng)聚變研發(fā)，打造世界一流的中國聚變平臺企業(yè)，推進(jìn)氘氚實(shí)驗等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，積極布局聚變未來(lái)產(chǎn)業(yè)，早日建成聚變先導實(shí)驗堆和商用示范電站。
