郭晴，蘇罡

（中國核電工程有限公司，北京 100840）

我國核電戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)“十二五”培育與中長期發(fā)展展望

郭晴，蘇罡

（中國核電工程有限公司，北京 100840）

核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中新能源產(chǎn)業(yè)的重要構(gòu)成部分，發(fā)展核電符合我國綠色低碳能源戰(zhàn)略。按照科技突破引領(lǐng)產(chǎn)品升級，帶動產(chǎn)能提升和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思路，本文系統(tǒng)地分析“十二五”期間核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)培育和發(fā)展成果，重點介紹福島事故后我國核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢和“華龍一號”等先進核電技術(shù)的安全和經(jīng)濟特性，提出“十三五”乃至更長時期的發(fā)展趨勢和方向，包括發(fā)展基于快堆的核燃料閉式循環(huán)體系，聚變技術(shù)發(fā)展實現(xiàn)“三步走”戰(zhàn)略。通過小型模塊化反應(yīng)堆技術(shù)探索核能多用途利用等，實現(xiàn)核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；⒖沙掷m(xù)發(fā)展，在推動我國經(jīng)濟平穩(wěn)、持續(xù)增長，能源結(jié)構(gòu)和工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級方面發(fā)揮更大作用。

核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)；戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)；華龍一號；核燃料閉式循環(huán)；“三步走”戰(zhàn)略

DOI 10.15302/J-SSCAE-2016.04.009

一、前言

核科學(xué)技術(shù)是人類20世紀最偉大的科技成就之一，以核電為主要標(biāo)志的和平利用核能，在保障能源供應(yīng)、促進經(jīng)濟發(fā)展、應(yīng)對氣候變化、造福國計民生等方面發(fā)揮了不可替代的作用。

核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中新能源產(chǎn)業(yè)的重要構(gòu)成部分，在《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出加快發(fā)展技術(shù)成熟、市場競爭力強的核電等新能源，明確了產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向和主要任務(wù)[1]。核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)涵蓋核電站全生命周期，包括建造、運行和退役，并涉及核電全產(chǎn)業(yè)鏈和相關(guān)方，著眼于建立可持續(xù)發(fā)展的核燃料循環(huán)體系。

全面梳理“十二五”期間核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)培育發(fā)展的主要領(lǐng)域，重點總結(jié)在各領(lǐng)域通過戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育所取得的科技、產(chǎn)業(yè)發(fā)展成果，包括運行核電站、自主三代核電技術(shù)、具備四代核電特征的先進核電技術(shù)、核燃料前段和乏燃料后處理等后段；對于“十三五”乃至更長一段時間的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向做出展望，以期核電技術(shù)實現(xiàn)規(guī)?；?、可持續(xù)發(fā)展，為核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

二、核電是綠色低碳能源，具備戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)特性

核安全是國家安全體系的重要組成部分，核科技工業(yè)是國防建設(shè)的重要基石。核電作為能源，具有清潔、低碳、穩(wěn)定、高能量密度的特點，在非化石能源中核電是增加能源供給的重要支柱之一，也是治理霧霾、滿足需求的重要手段。鈾資源能量密度高、體積小、燃料費用所占發(fā)電成本比重低，可以成為破解我國能源供需逆向分布矛盾的戰(zhàn)略選擇，在保障能源安全中具有特殊的戰(zhàn)略優(yōu)勢；核能全生命周期碳排放量與風(fēng)電相當(dāng)，在我國低碳轉(zhuǎn)型中具有重要作用，是應(yīng)對氣候變化的重要手段；核電生產(chǎn)過程不會向大氣釋放有害氣體和其他污染物，是建設(shè)生態(tài)文明的重要舉措。核電是高技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)，是能源科技的重要支撐，是國家科技實力的重要標(biāo)志；發(fā)展核電對提高材料、冶金、化工、機械、電子、儀器制造等幾十個行業(yè)的工藝、材料和加工水平具有重要的拉動作用，有助于推動從勞動密集型產(chǎn)業(yè)向技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型；同時未來核能作為優(yōu)質(zhì)的一次能源，不僅可以用于大規(guī)模發(fā)電，還可以用來制氫、海水淡化、供熱制冷，對于滿足城鎮(zhèn)化的能源需求，乃至開發(fā)燃料電池汽車都具有重要戰(zhàn)略意義。據(jù)估計，2020年核電在運裝機將達到5.8×107kW，在建3×107kW，2020年核電生產(chǎn)運營產(chǎn)出約為2 000億元，拉動的總產(chǎn)出約為4 000億元[2]。

三、我國核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

60多年前，黨中央做出了發(fā)展我國原子能事業(yè)的戰(zhàn)略決策，我國建立了完整的核科研和核工業(yè)體系。通過近30多年來的發(fā)展，我國核電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，在運核電機組26臺，總裝機容量24.42 GW，世界排名第五；在建機組24臺，總裝機容量26.25 GW，占世界在建總裝機容量的36 %，居世界第一。

2015年全國累計發(fā)電量為5.618×1012kW·h，核電累計發(fā)電量為1.689×1011kW·h，約占全國累計發(fā)電量的3.01 %。與燃煤發(fā)電相比，核能發(fā)電相當(dāng)于減少燃燒標(biāo)準煤5.373×107t，減少排放二氧化碳1. 407×108t，減少排放二氧化硫4.568×105t，減少排放氮氧化物3.977×105t。各運行核電廠嚴格控制機組的運行風(fēng)險，繼續(xù)保持安全、穩(wěn)定運行，未發(fā)生國際核事件分級（INES）表中2級及以上的運行事件。按照國家環(huán)境保護法規(guī)和環(huán)境輻射監(jiān)測標(biāo)準，各運行核電廠、核燃料循環(huán)設(shè)施排放量均遠低于國家標(biāo)準限值。核設(shè)施運行對運行人員、公眾和環(huán)境未造成影響[3]。

核工業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級，走出了“引進消化吸收”到“再創(chuàng)新”的成功路線，“十二五”期間，研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的三代百萬千瓦核電技術(shù)“華龍一號”，實現(xiàn)出口并積極參與國際競爭，實現(xiàn)了核電“走出去”戰(zhàn)略。具有四代特征的中國實驗快堆實現(xiàn)滿功率運行，高溫氣冷堆開工建設(shè)，這些成果標(biāo)志著我國進入了世界先進核電水平的第一陣營。航天核動力取得階段性成果，航海核動力創(chuàng)新升級，核醫(yī)學(xué)、核農(nóng)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)用也不斷豐富和擴展。

四、核電技術(shù)產(chǎn)業(yè)“十二五”培育和發(fā)展情況

（一）日本福島核事故后產(chǎn)業(yè)進入理性發(fā)展階段

2011年3月11日，日本福島發(fā)生核事故，根

本原因是極端外部自然災(zāi)害，超強地震和隨即引起的大海嘯疊加造成，導(dǎo)致核電廠（沸水堆堆型）失去全部廠用電源，反應(yīng)堆余熱無法導(dǎo)出，致使堆芯熔化、氫爆，大量放射性物質(zhì)釋放。事故發(fā)生后，國務(wù)院決定暫停審批包括已開展前期工作的核電項目，并對在役和在建的核電站開展安全大檢查。檢查結(jié)果表明，我國核設(shè)施風(fēng)險可控，安全有保證[4]。我國核電采用壓水堆技術(shù)路線，無論從堆型還是自然災(zāi)害發(fā)生條件和安全保障方面來看，切爾諾貝利和福島核事故序列在我國不可能發(fā)生。

國家核安全局發(fā)布了《福島核事故后核電廠改進行動通用技術(shù)要求》[5]，對核電廠防洪能力、應(yīng)急補水與相關(guān)設(shè)備、移動電源設(shè)置、外部極端自然災(zāi)害應(yīng)對等方面提出改進要求，這與國際核能界在總結(jié)福島核事故教訓(xùn)后提出的安全要求和行動計劃是一致的，也體現(xiàn)了國際原子能機構(gòu)（IAEA）最新版設(shè)計安全標(biāo)準的要求。這些措施已在我國所有運行與在建核電廠全面實施。

國家核安全局還發(fā)布了《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠景目標(biāo)》[6]，要求“‘十三五’期間新建核電站要在設(shè)計上實現(xiàn)消除大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放的風(fēng)險”。國家核安全局還對福島核事故之前就已經(jīng)啟動的核安全立法工作高度重視，《核安全法》將在未來經(jīng)全國人大常委會會議審議通過后發(fā)布。

（二）自主創(chuàng)新實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)科技全面突破

1. 推出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進壓水堆核電技術(shù)

我國自主開發(fā)的以“華龍一號”和“CAP 1400”為代表的系列壓水堆機型，采用先進的第三代核電技術(shù)，有完善的嚴重事故預(yù)防和緩解措施，全面貫徹縱深防御原則，設(shè)置多道實體安全屏障，實現(xiàn)放射性物質(zhì)包容。特別是“華龍一號”以“177組燃料組件堆芯”、“多重冗余的安全系統(tǒng)”和“能動與非能動相結(jié)合的安全措施”為主要技術(shù)特征，采用世界最高安全要求和最新技術(shù)標(biāo)準，滿足國際原子能機構(gòu)的安全要求，滿足美國、歐洲三代技術(shù)標(biāo)準，充分利用我國近30年來核電站設(shè)計、建設(shè)、運營所積累的寶貴經(jīng)驗、技術(shù)和人才優(yōu)勢；充分借鑒了包括美國西屋電氣公司非能動壓水堆(AP1000）、法國阿?，m公司歐洲壓水堆（EPR）在內(nèi)的先進核電技術(shù)；充分考慮了福島核事故后國內(nèi)外的經(jīng)驗反饋，全面落實了核安全監(jiān)管要求；充分依托業(yè)已成熟的我國核電裝備制造業(yè)體系和能力，采用經(jīng)驗證的成熟技術(shù)，實現(xiàn)了集成創(chuàng)新。特別是針對關(guān)鍵的自主創(chuàng)新技術(shù)如非能動系統(tǒng)、堆芯和主設(shè)備開展了大規(guī)模的試驗驗證。這些試驗活動歷時多年，包括以下與非能動系統(tǒng)設(shè)計、堆芯和主設(shè)備相關(guān)的關(guān)鍵試驗：堆腔注水冷卻系統(tǒng)（CIS）驗證試驗、二次側(cè)非能動余熱導(dǎo)出系統(tǒng)（PRS）驗證試驗、非能動安全殼熱量排出系統(tǒng)（PCS）驗證試驗、反應(yīng)堆水力學(xué)綜合試驗、反應(yīng)堆旁流試驗、反應(yīng)堆下空腔交混試驗、控制棒驅(qū)動線（CRDL）抗震試驗、流致振動試驗、蒸汽發(fā)生器驗證試驗等。

（1）總體技術(shù)特征

177組12英尺燃料組件的反應(yīng)堆：采用先進燃料組件，將堆芯燃料組件數(shù)量從157組增加到177組，在提高堆芯額定功率的同時降低平均線功率密度，堆芯熱工裕量≥15 %，既增加了核電廠的發(fā)電能力又提高了核電運行的安全裕量。通過實施中核集團“壓水堆燃料元件設(shè)計制造技術(shù)”專項，三年實現(xiàn)三種類型輻照考驗組件入堆，實現(xiàn)“華龍一號”的“中國芯”。

冗余設(shè)置的安全系統(tǒng)：全面平衡地貫徹了核安全縱深防御設(shè)計原則和設(shè)計可靠性原則，創(chuàng)新性地采用“能動與非能動相結(jié)合的安全設(shè)計理念”，能動與非能動相結(jié)合的安全措施。能動安全系統(tǒng)是高效的，經(jīng)過工程驗證的；非能動安全系統(tǒng)可有效應(yīng)對動力源喪失，以非能動安全系統(tǒng)作為能動安全系統(tǒng)的補充，可在保證技術(shù)成熟性的同時，大幅提高安全性。針對基于概率論與確定論方法確定的嚴重事故序列采取了完善的嚴重事故預(yù)防與緩解措施，設(shè)計中強調(diào)了安全殼完整性的保持，達到概率安全目標(biāo)：堆芯損壞概率（CDF）＜1.0×10–6/堆·年，大量放射性釋放概率（LRF）＜1.0×10–7/堆·年，能夠?qū)崿F(xiàn)“在設(shè)計上實際消除大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放的風(fēng)險”的目標(biāo)。

廠址抵御地震災(zāi)害有足夠的安全裕量：“華龍一號”設(shè)計基準地震加速度峰值達到0.3g，地震安全有充分保障。其采用雙層安全殼設(shè)計，外層安全殼采用鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計，使包容其內(nèi)的核燃料、關(guān)鍵設(shè)備能夠有效抵御商用大飛機的撞擊和其他可能的外部飛射物和爆炸。在設(shè)計中還針對超過

設(shè)計基準的小概率外部事件采用了疊加的設(shè)防措施，通過以上的廠址選擇與評價，保證了核電廠的設(shè)計擁有更高的安全裕度和安全性。

（2）提高經(jīng)濟性和先進性的措施

應(yīng)用破前泄漏（LBB）技術(shù)、先進的數(shù)字化儀控系統(tǒng)技術(shù)、三廢系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化技術(shù)，滿足廢物最小化、輻射防護設(shè)計優(yōu)化、消防設(shè)計優(yōu)化等要求?！叭A龍一號”是在現(xiàn)有核電技術(shù)基礎(chǔ)上的持續(xù)改進和繼承發(fā)展，首堆建設(shè)國產(chǎn)化率不低于85 %，批量化建造后設(shè)備國產(chǎn)化率不低于95 %；關(guān)鍵設(shè)備供貨可以依托現(xiàn)有核電機組已經(jīng)形成的國產(chǎn)化能力，使“華龍一號”國內(nèi)示范工程的造價與目前全球在建的三代核電機組相比，具有競爭優(yōu)勢。

2. 具備四代特征的先進核電技術(shù)發(fā)展

（1）快堆技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

快堆是由快中子引起鏈式裂變反應(yīng)所釋放出來的熱能轉(zhuǎn)換為電能的核電站。快堆在運行中既消耗裂變材料，又生產(chǎn)新裂變材料，而且所產(chǎn)可多于所耗，能實現(xiàn)核裂變材料的增殖。發(fā)展快堆能增殖核燃料、提高鈾資源利用率，以及嬗變長壽命高放廢物，減少核廢物。

我國實驗快堆工程在中俄技術(shù)設(shè)計合作和設(shè)計咨詢基礎(chǔ)上，自主完成了我國實驗快堆工程初步設(shè)計、施工設(shè)計以及50余項設(shè)計驗證試驗。2011年7月，實現(xiàn)40 %功率并網(wǎng)發(fā)電。實驗快堆為鈉冷快堆，用液態(tài)鈉為冷卻劑，一回路常壓設(shè)計安全性好，池式設(shè)計為堆芯嚴重事故時提供了最快的初始熱阱；采用非能動的余熱排出方式，應(yīng)對事故能力強；鈉的化學(xué)性質(zhì)活潑，事故情況下提供了良好的放射性包容能力。上述鈉冷快堆的本征安全特征，有利于達成滿足第四代要求，實現(xiàn)堆芯熔化概率低于10–6/堆·年，任何事故不需要廠外應(yīng)急的安全目標(biāo)。

（2）高溫氣冷堆技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

高溫氣冷堆是基于早期的氣冷堆、改進型氣冷堆發(fā)展起來的，有堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。高溫氣冷堆具有固有安全特性，從技術(shù)上消除了發(fā)生災(zāi)難性核事故的可能性；同時，發(fā)展超高溫氣冷堆是解決未來核能制氫的重要途徑之一。我國在實驗堆的基礎(chǔ)之上開始了商業(yè)規(guī)模模塊式高溫氣冷堆核電站示范工程的科研與工程建設(shè)，2012 年12 月經(jīng)國務(wù)院批準現(xiàn)場澆灌第一罐混凝土，示范工程的燃料元件、關(guān)鍵系統(tǒng)與設(shè)備的科研和工程驗證工作取得了一系列重大突破性成果。

3. 我國后處理產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

乏燃料后處理作為核燃料循環(huán)后段的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以為快堆提供裝料，大幅度提高鈾資源的利用率。分離出的次錒系元素和裂變產(chǎn)物在快堆中以焚燒和嬗變等方式消耗，有利于實現(xiàn)核廢物的處理和處置，達到廢物最小化的目標(biāo)，保障核能的綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展。

為了形成與核電發(fā)展相適應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展的后處理產(chǎn)業(yè)，2007年，國家確定將大型乏燃料后處理廠科技研發(fā)項目列入國家科技重大專項，將從后處理工藝技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備和材料、核與輻射安全技術(shù)、設(shè)計技術(shù)等多方面進行科研攻關(guān)，并建設(shè)一系列的研發(fā)平臺，全面掌握具有自主知識產(chǎn)權(quán)的后處理核心技術(shù)，具備自主設(shè)計、建造先進商用乏燃料后處理廠的能力。目前已建成國家級核燃料后處理放化試驗設(shè)施，并在積極推動后處理工程技術(shù)研發(fā)中心、核臨界實驗室等相對集中和完善配套的工程研發(fā)設(shè)施建設(shè)，努力提高自主創(chuàng)新能力。積極實施大型后處理廠相關(guān)的先進工藝、關(guān)鍵設(shè)備、設(shè)計和安全等技術(shù)攻關(guān)。

（三）技術(shù)突破帶動產(chǎn)品升級和產(chǎn)能提升

自主研發(fā)的第三代壓水堆核電技術(shù)“華龍一號”示范項目成功落地福清5、6號，標(biāo)志著核電技術(shù)實現(xiàn)了從引進消化吸收到自主創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變。通過防城港3、4號機組及國外項目開工實現(xiàn)了小批量建設(shè)，成為具備規(guī)?；l(fā)展主力機型之一。特別是“華龍一號”通過了IAEA反應(yīng)堆通用設(shè)計審查（GRSR），認為在設(shè)計安全方面是成熟可靠的，滿足IAEA關(guān)于先進核電技術(shù)最新設(shè)計的安全要求，其在成熟技術(shù)和詳細的試驗驗證基礎(chǔ)上進行的創(chuàng)新設(shè)計是成熟可靠的，為參與國際競爭取得國際認證。

核燃料產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)技術(shù)升級，鈾純化轉(zhuǎn)化一體化工程建成投產(chǎn)，鈾濃縮實現(xiàn)向離心法轉(zhuǎn)變，自主研發(fā)的燃料元件具備產(chǎn)業(yè)化條件。核燃料各環(huán)節(jié)產(chǎn)能穩(wěn)步提升，鈾純化轉(zhuǎn)化、鈾濃縮和壓水堆燃料組件產(chǎn)能能夠全面滿足我國核電發(fā)展需求。

天然鈾采冶理論實現(xiàn)突破，由南方硬巖開采向北方砂巖地浸大基地建設(shè)轉(zhuǎn)變。鈾資源勘查能力不斷提升，新增查明鈾資源儲量；北方大基地建設(shè)初

具規(guī)模，在立足國內(nèi)鈾產(chǎn)能的基礎(chǔ)上，積極利用、掌控國際市場資源，天然鈾保障體系不斷完善。

為了滿足我國核電大規(guī)模發(fā)展的需要，必須加快建立相應(yīng)規(guī)模的動力堆乏燃料后處理生產(chǎn)能力。2010年，我國自主建設(shè)的第一座核電站乏燃料后處理中間試驗工廠成功完成熱調(diào)試，標(biāo)志著中國已經(jīng)掌握了核電站乏燃料后處理技術(shù)。

五、核能戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展展望

根據(jù)我國《核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》[7]，到2020年，核電運行裝機容量達到5.8× 107kW，在建3×107kW。同時，根據(jù)中國發(fā)布的應(yīng)對氣候變化聯(lián)合聲明：“到2030年非化石能源消費在一次能源中的比重提升到20 %”的目標(biāo)，預(yù)計到2030年核電在運裝機規(guī)模達到1.5×108kW。

到2020年，我國核電站乏燃料累積存量和每年從核電站卸出的乏燃料將隨核電站總裝機容量的增加而遞增。目前我國乏燃料堆內(nèi)貯存容量不同程度地接近飽和，隨著核電規(guī)模快速增長，面臨著乏燃料存儲和處理日益增加的需求。

（一）我國需要發(fā)展先進的基于快堆應(yīng)用的核燃料閉式循環(huán)[8]

為解決制約我國核電發(fā)展的鈾資源利用最優(yōu)化和放射性廢物最小化問題，我國已明確了“堅持核燃料閉式循環(huán)”的政策，制定了核能發(fā)展“壓水堆、快堆、聚變堆三步走”戰(zhàn)略，并實施“安全高效發(fā)展核電”的政策。為實現(xiàn)第二步戰(zhàn)略以保證我國核電可持續(xù)發(fā)展，我國統(tǒng)籌考慮壓水堆和快堆及乏燃料后處理工程的匹配發(fā)展，開展部署快堆及后處理工程的科研和示范工程建設(shè)，以實現(xiàn)裂變核能資源的高效利用。

目前，在我國實驗快堆設(shè)計、建造和試運行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，已進入了第二階段——設(shè)計、建造我國自主示范快堆工程。我國正在自主建設(shè)核燃料循環(huán)科技示范項目，建成后將初步形成工業(yè)規(guī)模后處理能力。

為了形成與核電發(fā)展相適應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展的后處理產(chǎn)業(yè)，我國正在積極實施大型后處理廠相關(guān)的先進工藝、關(guān)鍵設(shè)備、設(shè)計和安全等技術(shù)攻關(guān)，同時積極推動國際合作建設(shè)大型商業(yè)后處理廠。鑒于我國核能發(fā)展和后處理能力建設(shè)情況，積極完善乏燃料離堆貯存技術(shù)體系，開展干法貯存技術(shù)研究，形成一定規(guī)模的乏燃料離堆貯存能力，確保核電站可持續(xù)安全穩(wěn)定運行。在完成鈾钚混合氧化物（MOX）燃料元件生產(chǎn)試驗線研發(fā)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開展工業(yè)規(guī)?？於袽OX燃料元件生產(chǎn)線工藝及檢測研發(fā)設(shè)計工作，建立與示范快堆匹配的MOX燃料生產(chǎn)線，實現(xiàn)核燃料的閉式循環(huán)，最終實現(xiàn)核能綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展。

（二）積極投入聚變研究實現(xiàn)“三步走”戰(zhàn)略

基于聚變?nèi)剂显诘厍蛏系奶N藏量極為豐富，單位質(zhì)量燃料釋放出的能量比化石燃料大千萬倍，聚變堆運行更加安全、清潔，聚變能定位為未來能源(2050年往后)，被認為是人類能源的終極解決方案。

實現(xiàn)聚變反應(yīng)原則上有兩種途徑：磁約束和慣性約束，目前國際上磁約束聚變已經(jīng)取得重大進展，實驗上實現(xiàn)了得失相當(dāng)。正在建造的國際熱核試驗反應(yīng)堆（ITER）將實現(xiàn)功率放大因子大于10 和穩(wěn)態(tài)運行，ITER將集成演示聚變能源堆物理和關(guān)鍵工程技術(shù)的可行性，但要建造示范堆估計仍需20～40年。激光點火在工程技術(shù)上已取得重大進展，但尚未實現(xiàn)單發(fā)點火，發(fā)展成為聚變能源堆尚需深入的物理理論和實驗研究，我國在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展勢頭很好，有可能后來居上。

聚變裂變混合堆可能在聚變堆獲得成功后得到發(fā)展，Z篐縮打靶可提供聚變中子，可發(fā)展成為具有多功能的聚變裂變混合堆。

（三）實現(xiàn)模塊化小堆技術(shù)探索核能多用途利用

目前核能大部分用于發(fā)電，只有少于1 %應(yīng)用于非電領(lǐng)域，其他潛在應(yīng)用市場的開發(fā)應(yīng)用，將在很大程度上影響核能發(fā)展?，F(xiàn)在國際上開展小批量的核能供熱、制冷和海水淡化；探索核能高溫利用，開發(fā)核電高溫工藝供熱在稠油熱采、煤液化、冶金等領(lǐng)域應(yīng)用；利用水的高溫裂解制氫，以及氫能和燃料電池應(yīng)用。氫作為二次清潔能源，作為運載工具的能源，有可觀的發(fā)展前景。

多用途反應(yīng)堆主要是小型反應(yīng)堆，除了早期的研究實驗堆以及標(biāo)準核電站外，還建造了數(shù)百臺小型反應(yīng)堆用于海上艦船的推進動力系統(tǒng)。近年來工業(yè)化國家的發(fā)電容量日趨飽和，小型堆能更好地適

應(yīng)這些國家的電力負荷需求。從廠址適用性來說，用于發(fā)電的小型堆可以建造在遠離主電網(wǎng)的偏遠地區(qū)；用于熱電聯(lián)產(chǎn)的小型堆可在內(nèi)陸廠址和城市附近建造。小型反應(yīng)堆不僅能為中小電網(wǎng)、極地島嶼和偏遠山區(qū)供電，還可以為城市供熱，為工業(yè)園區(qū)和石化企業(yè)提供熱電，為破冰船和海上船艦提供動力等。小型堆的總體造價低，建造周期短，財務(wù)風(fēng)險和管理風(fēng)險更低。

[1] 中華人民共和國國務(wù)院. “十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃[R]. 2012. State Council of the People's Republic of China. “Twelve Five Year Plan” national strategic emerging industry development plan [R]. 2012.

[2] 葉奇蓁. 我國核電及核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展進展及前景[J]. 南方能源建設(shè), 2015, 2(4): 18–21. Ye Q Z. Development and prospect of China's nuclear power & nuclear energy industry [J]. Southern Energy Construction, 2015, 2(4): 18–21.

[3] 中國核能行業(yè)協(xié)會. 2015年1—12月全國核電運行情況[EB/OL]. (2016-01-22) [2016-05-28]. http://www.china-nea.cn/html/2016-01/35018.html. China Nuclear Energy Association. The National Nuclear Power Operation data in January— December, 2015 [EB/OL]. (2016-01-22) [2016-05-28]. http://www.china-nea.cn/html/2016-01/35018.html.

[4] 中華人民共和國環(huán)境保護部(國家核安全局),國家能源局,中國地震局. 關(guān)于全國民用核設(shè)施綜合安全檢查情況的報告[EB/ OL]. (2012-06-15) [2016-05-28]. http://www.zhb.gov.cn/gkml/ hbb/qt/201206/t20120615_231738.htm. Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China, National Energy Administration of the People's Republic of China, Seismological Bureau of the People's Republic of China. The report on national civilian nuclear facilities comprehensive safety inspection [EB/OL]. (2012-06-15) [2016-05-28]. http:// www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/qt/201206/t20120615_231738.htm.

[5] 中華人民共和國環(huán)境保護部(國家核安全局). 福島核事故后核電廠改進行動通用技術(shù)要求 [EB/OL]. (2012-06-15) [2016-05-28]. http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/haq/201206/ t20120615_231698.htm. Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China. General technical requirements of improve operations after the Fukushima nuclear power plant [EB/OL]. (2012-06-15) [2016-05-28]. http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/haq/201206/ t20120615_231698.htm.

[6] 中華人民共和國環(huán)境保護部(國家核安全局). 核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020年遠景目標(biāo)[R]. 2012. Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China. Nuclear safety and radioactive pollution prevention “Twelve Five Year Plan” and 2020 vision [R]. 2012.

[7] 中華人民共和國國家能源局. 核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2011—2020)[R]. 2012. National Energy Administration of the People's Republic of China. Medium and long term development plan of China nuclear power (2011—2020) [R]. 2012.

[8] 中國工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院. 中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告(2015) [M]. 北京:科學(xué)出版社, 2014. Chinese Academy of Engineering Science and Technology Development. China Strategic Emerging Industry Development Report (2015) [M]. Beijing: Science Press, 2014.

China's Nuclear Power Strategic Emerging Industries “12thFive-Year” Foster Outcomes and Long-Term Development Prospects

Guo Qing, Su Gang
(China Nuclear Power Engineering Co., Ltd., Beijing 100840, China)

Nuclear power technology industry is an important component of the new energy industry, which is one of the China's strategic emerging industries, and the development of nuclear power meets with our strategy of green low-carbon energy. According to the route that the scientific and technological breakthroughs leading to product upgrades, increasing the production capacity and industrial development, the article systematically analysis the nuclear technology foster and development outcomes during the “12thFive-Year”, focusing on the development trend of China's nuclear power industry after the Fukushima accident, and the significant feature of HPR1000, the advanced nuclear power technology; put forward the development trends during “13thFive-Year” and even longer term, including the development of fuel closed-cycle system based on the fast reactor, the development of fusion technology to achieve “three-step” strategy, to explore the multipurpose utilization of nuclear energy through small module reactor technology, to achieve the goal of large-scale, sustainable nuclear power industry development, and play a greater role in promoting China's economic stability, sustainable growth, energy & industrial structure optimization and upgrading.

nuclear power technology industry; strategic emerging industries; HPR1000; fuel closed-cycle system; “three-step” strategy

TM613

A

2016-05-28；

2016-06-30

郭晴，中國核電工程有限公司，高級工程師，主要從事核電站工藝系統(tǒng)的研發(fā)和設(shè)計工作；E-mail:guo_tsing@126.com

中國工程院重大咨詢項目“‘十三五’戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育與發(fā)展規(guī)劃研究”(2014-ZD-7)

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