核能“三步走”船到中流
——力爭2035年前實現(xiàn)一體化快堆工程示范
“‘熱堆—快堆—聚變堆’核能‘三步走’戰(zhàn)略，是我國核能事業(yè)發(fā)展的國家戰(zhàn)略，是推進核強國建設的總體路線，需要全行業(yè)和社會各界齊心協(xié)力推動落實。”在日前召開的核能“三步走”院士論壇上，中國核工業(yè)集團有限公司黨組書記、董事長余劍鋒表示。
核能“三步走”戰(zhàn)略于1983年提出，其核心內容是解決我國核能可持續(xù)發(fā)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”的發(fā)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(yè)發(fā)展注入了強勁動能。“核能‘三步走’戰(zhàn)略提出四十多年來，我國核能事業(yè)從無到有、從小到大、由大向強加快發(fā)展，實現(xiàn)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(guī)律。特別是在核能大規(guī)模發(fā)展的形勢下，更需要堅持核能‘三步走’發(fā)展戰(zhàn)略。其中的關鍵是可以解決核能可持續(xù)發(fā)展和核燃料長期安全有效供應問題。”中國工程院院士葉奇蓁表示。
目前我國熱堆技術日臻成熟，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”目標實現(xiàn)、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，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。
此外，快堆具有嬗變功能，可在堆內消耗長半衰期、高放射性核素，實現(xiàn)放射性廢物最小化，解決核廢料處理等難題，是實現(xiàn)核能大規(guī)模可持續(xù)發(fā)展的重要選擇。
“因此，無論是為了實現(xiàn)循環(huán)經濟，提高鈾資源的利用率，還是嬗變高放、長壽命核廢物，都需要發(fā)展快堆技術。”葉奇蓁表示，“及時啟動核能‘三步走’戰(zhàn)略的第二步是擺在我們面前的戰(zhàn)略任務。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的研發(fā)和建設。”
發(fā)展快堆并不意味著放棄熱堆。核能“三步走”不分先后，需要實現(xiàn)并行發(fā)展、接續(xù)發(fā)展。
葉奇蓁認為，總體來看，我國核能發(fā)展處于最為重要的戰(zhàn)略機遇期，應繼續(xù)堅持核能“三步走”戰(zhàn)略，在持續(xù)發(fā)展好熱堆的同時，將快堆發(fā)展提上快車道，助力“雙碳”目標實現(xiàn)，并加強可控核聚變技術研發(fā)和工程示范，掌握人類終極能源的密碼。
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5703萬千瓦，位列全球第三;全年核電設備平均利用小時數為7661小時，核電發(fā)電量4334億千瓦時，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取得的進展時，余劍鋒表示。
針對未來熱堆的發(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，在全球范圍內得到了廣泛應用，為全球能源轉型和可持續(xù)發(fā)展作出巨大貢獻。未來，熱堆技術優(yōu)化提升總體是往更安全、更高效、更經濟、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，中國實驗快堆已建成運行，快堆技術不斷發(fā)展成熟，并已啟動實施了一體化快堆戰(zhàn)略性研發(fā)。
據了解，一體化快堆是同廠址布置的快堆核能系統(tǒng)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(huán)、快速循環(huán)的完整核能系統(tǒng)。
“我們要集中力量研發(fā)更加先進的一體化快堆，力爭2035年前實現(xiàn)一體化快堆工程示范，具備商業(yè)化應用條件。”余劍鋒明確。
在熱堆與快堆技術快速發(fā)展的同時，我國聚變領域也實現(xiàn)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)流三號已成功實現(xiàn)大于1.5兆安的等離子體電流運行。
“可控核聚變能開發(fā)可分為原理實驗、規(guī)模實驗、燃燒實驗、實驗堆、示范堆、商用堆6個階段，各階段依次迭代。”中國核學會核聚變與等離子體物理分會名譽理事長劉永介紹，根據我國核聚變發(fā)展路線規(guī)劃，將在2050年前后建成聚變商用電站，實現(xiàn)聚變堆商用發(fā)電，讓聚變能源點亮萬家燈火。
對此，余劍鋒也表示，將積極推動聚變研發(fā)，打造世界一流的中國聚變平臺企業(yè)，推進氘氚實驗等關鍵技術攻關，積極布局聚變未來產業(yè)，早日建成聚變先導實驗堆和商用示范電站。
