“先進(jìn)的小型模塊化反應(yīng)堆、第四代核能系統(tǒng)以及熱核聚變堆，已經(jīng)成為全球先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)焦點(diǎn)。”
4月26-28日，中國(guó)核能可持續(xù)發(fā)展論壇2023年春季國(guó)際高峰會(huì)議在京召開。4月27日，中國(guó)核能協(xié)會(huì)專家委主任、中國(guó)工程院院士葉奇蓁在會(huì)上發(fā)布的《先進(jìn)核能技術(shù)發(fā)展報(bào)告》(下稱《報(bào)告》)提及上述結(jié)論。
根據(jù)第四代核能系統(tǒng)國(guó)際論壇(GIF)的推薦，六種四代(先進(jìn))堆型分別為鈉冷快堆、超高溫氣冷堆、鉛冷快堆、熔鹽堆、超臨界水冷堆和氣冷快堆。作為GIF的成員國(guó)，中國(guó)主要參與了氣冷快堆外的另五種堆型的合作研發(fā)。
第四代核能系統(tǒng)的目標(biāo)是使核電具有更好的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)性、安全和可靠性，要求燃料利用率高、廢物產(chǎn)生量小，以及擁有防擴(kuò)散和外部侵犯的能力，是核能下一步發(fā)展的方向。
4月26日，中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)核能智庫(kù)工作委員會(huì)主任黃峰在峰會(huì)上表示，隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的成熟以及天然鈾資源因素的制約，2035年前后，鈉冷快堆等先進(jìn)核能系統(tǒng)將有望迎來(lái)重要的商業(yè)化發(fā)展機(jī)遇。
鈉冷快堆是以液態(tài)金屬鈉為冷卻劑，由快中子引起核裂變并維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的反應(yīng)堆，可將天然鈾資源利用率從目前的約1%提高至60%以上。
鈉冷快堆也是目前運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)最豐富的先進(jìn)核能系統(tǒng)，全球范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)間累計(jì)達(dá)到400堆年。
《報(bào)告》指出，俄羅斯在鈉冷快堆技術(shù)和建設(shè)上處于全球領(lǐng)先地位，中國(guó)、印度、法國(guó)、日本、美國(guó)和韓國(guó)等國(guó)也在鈉冷快堆方面制定了建設(shè)計(jì)劃。
“俄羅斯別洛亞爾斯克核電站4號(hào)機(jī)組(BN-800快堆)最新?lián)Q料后，已成為世界首座全堆芯裝載MOX燃料的快堆。”《報(bào)告》顯示，該機(jī)組也是世界范圍內(nèi)功率最大的快堆。
去年12月，中國(guó)小型鈉冷快堆核電源研發(fā)工作取得重要突破，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)耦合斯特林發(fā)電系統(tǒng)的小型鈉冷快堆核電源非核集成測(cè)試裝置“一鍵啟停堆”驗(yàn)證試驗(yàn)。
此外，根據(jù)國(guó)家批復(fù)的總體目標(biāo)，中核霞浦核電600 MW示范快堆工程(CFR600)1號(hào)機(jī)組計(jì)劃在2023年建成投產(chǎn)。《報(bào)告》表示，該機(jī)組的安裝調(diào)試工作順利開展。
由于高溫和超高溫氣冷堆在核能制氫等綜合利用領(lǐng)域的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也成為全球各國(guó)積極布局的堆型。
中國(guó)的石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程項(xiàng)目，是全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站。
該核電站已于2021年底實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，并于2022年首次實(shí)現(xiàn)雙堆初始滿功率運(yùn)行。
在鉛冷快堆方面，中國(guó)、俄羅斯、歐盟、美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)正在大力推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)研究和型號(hào)設(shè)計(jì)工程，俄羅斯在工程化推進(jìn)中處于領(lǐng)先地位。
“鉛冷快堆具備優(yōu)良的中子學(xué)性能、熱工安全性能、低化學(xué)活性特性和緊湊的反應(yīng)堆布置，在解決鉛冷卻劑中氧含量控制后，可作為大型商用電站、加速器驅(qū)動(dòng)的嬗變系統(tǒng)，以及微小型核動(dòng)力的優(yōu)選技術(shù)路線之一。”《報(bào)告》稱。
釷基熔鹽堆技術(shù)屬于熱中子增殖堆，能將釷轉(zhuǎn)化為可裂變的鈾-233。中國(guó)的釷基熔鹽堆研究進(jìn)展近年來(lái)處于前列，2 MW實(shí)驗(yàn)堆進(jìn)入臨界調(diào)試階段。
目前，歐盟、加拿大、中國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)的超臨界水堆還處于概念設(shè)計(jì)階段。
黃峰也在講話中提出，自主三代壓水堆核電技術(shù)仍將是2035年前后中國(guó)核電發(fā)展的主力堆型，機(jī)型以具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“華龍”、“國(guó)和一號(hào)”三代大型壓水堆為主。
華龍一號(hào)是中國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代核電技術(shù)，由中國(guó)兩大核電企業(yè)中核集團(tuán)和中廣核聯(lián)合研發(fā)。
據(jù)“華龍一號(hào)”總設(shè)計(jì)師邢繼4月27日在會(huì)上介紹，中核集團(tuán)已建成四臺(tái)“華龍一號(hào)”機(jī)組，在建四臺(tái)，已核準(zhǔn)四臺(tái)，國(guó)內(nèi)另有十臺(tái)以上機(jī)組處于開工準(zhǔn)備階段。
今年3月27日，中廣核“華龍一號(hào)”首堆正式投產(chǎn)。
2020年9月，國(guó)家電力投資集團(tuán)(下稱國(guó)家電投)在上海發(fā)布“國(guó)和一號(hào)”，即CAP1400壓水堆技術(shù)。這指的是在消化、吸收、全面掌握引進(jìn)的第三代先進(jìn)核電AP1000非能動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)再創(chuàng)新開發(fā)出的具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、功率更大的非能動(dòng)大型先進(jìn)壓水堆核電機(jī)組。
國(guó)家電投核電運(yùn)行總工程師郝宏生在會(huì)上透露，當(dāng)前“國(guó)和一號(hào)”示范工程在山東威海的建設(shè)正在按計(jì)劃推進(jìn)中，有望在今年年底并網(wǎng)發(fā)電。
“先進(jìn)三代核電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性上更具有競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)設(shè)置完整的嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解能力，消除了大規(guī)模放射性釋放的可能性。”“國(guó)和一號(hào)”總設(shè)計(jì)師鄭明光分析稱，從短期來(lái)看三代先進(jìn)壓水堆仍然是今后幾十年的發(fā)電的主力機(jī)型，不可替代。
