观察丨核电已成为破解科学降碳和用能成本难题的重要选项

“核能作为新型能源体系中的关键力量，承载着推动能源高质量发展的重要使命。核电已成为破解科学降碳和用能成本难题的重要选项，也成为多元化清洁能源供给体系的重要组成部分。”在日前召开的2024年第三届中国核能高质量发展大会上，国家能源局监管总监黄学农表示。

核能作为低碳基荷能源，具有高科技含量、高能源密度、高稳定性等典型特点，在我国能源转型的进程中扮演着重要角色。

数据显示，2023年我国清洁能源发电量约3.1万亿千瓦时，其中核电4300亿千瓦时，占比超过13%。“在全球能源转型的关键时期，我们面临着前所未有的机遇和挑战，必须贯彻落实新发展理念，聚焦打造核能新质生产力，推动核能行业高质量发展。”中国能源研究会理事长史玉波表示。

在运在建装机规模跃居世界首位

党的十八大以来，在“四个革命、一个合作”能源安全新战略指引下，我国能源结构持续优化、绿色低碳转型取得积极进展，走出了一条符合国情、适应全球发展大势、适应时代要求的能源转型之路。

“在能源低碳转型的进程中，核能是目前可实现大规模发展且支持低成本低碳转型的现实选择，人类实现碳中和离不开核能的贡献。”中核集团战咨委委员白云生表示。

数据显示，2023年全球核电发电量为2.7万亿千瓦时，核能发电量约占全球总发电量的9%左右，占世界低碳发电量的23%。从1971年到2023年，全球核能发电累计等效减少二氧化碳排放量约700亿吨。

“我国核能事业经过数十年的发展，已成功实现从跟跑到并跑再到部分领跑的历史性跨越。以‘华龙一号’‘国和一号’高温气冷堆为代表的具有我国完全自主知识产权的核电工程，成为推动我国核能技术升级跨越，助力我国战略高新技术实现引领突破，从核能大国向核能强国的重要力量，成为新时代我国打造国际影响力的新的国家名片。”中国能源研究会监事长韩水表示。

在运行机组规模方面，史玉波介绍，截至目前，我国已投运核电机组5808万千瓦，核准在建5505万千瓦，在运在建装机规模跃居世界首位。

此外，在广东、浙江、福建等电力负荷中心地区，核电发电占比已经接近或者超过了20%，有效发挥了核电在电力保供、电网支撑和清洁降碳等方面的作用。

“核能是低碳清洁的高科技战略产业，发展核能已成为各国应对全球气候变化的共同选择。”中国广核集团有限公司党委副书记、总经理高立刚表示，中广核始终积极服务国家战略，发挥产业链在科技创新、设计建造、燃料保障等方面的牵引作用，与合作伙伴一道，共建先进产业生态圈，以高水平自立自强先进核能技术助推行业高质量发展。

坚持“热堆-快堆-聚变堆”发展战略

聚焦核能发展路径，我国核能“热堆—快堆—聚变堆”的发展战略（以下简称“三步走”战略）被与会专家频频提及。

据了解，该战略提出于1983年，其核心内容是解决我国核能可持续发展、核燃料长期安全有效供应的问题。

近年来，按照核能“三步走”战略的发展脉络，我国在热堆、快堆以及可控核聚变领域均取得了不同程度的进展，为我国核能产业发展注入了强劲动能。

在热堆方面，目前，我国热堆技术日臻成熟，热堆在核能发电中的占比达到90%以上，是近中期我国核电发展的主力堆型，在支撑我国“双碳”目标实现、优化能源电力结构、建设新型能源体系中发挥着重要作用。

作为“三步走”战略的中间环节，快堆核能系统则具有铀资源利用率高、反应堆固有安全性高、高放废物最小化等优势。如在铀资源利用率方面，目前热堆反应主要原料为铀-235，但铀-235在天然铀中的比重仅为0.7%左右，绝大部分自然界中的铀资源没有得到利用。快堆则可充分利用天然铀资源中占比达99.3%的铀-238，从而可提高铀资源的利用率。

“在我国核燃料后处理、示范快堆近期取得成就的基础上，经多方论证，中核集团提出了一体化快堆核能系统。作为我国下一步核裂变能发展目标，其可产业化发展，并可在时间上满足‘双碳’目标对核能发展需求。”白云生表示。

一体化快堆是同厂址布置的快堆核能系统的简称。即将快堆、燃料再生子项（含乏燃料后处理和新燃料制造）及其他配套子项置于同一厂址，从而构成厂内核燃料自持循环、快速循环的完整核能系统。

“快堆对工业钚需求很大，呈‘前紧后松’状态，应把握节奏，循序渐进发展，力争2035年建成一体化快堆首堆工程。”白云生介绍。

在热堆与快堆技术快速发展的同时，我国也在聚变领域实现着突破。

“聚变能具有资源丰富、利用率高、环境友好等优势，是人类未来的理想能源。”中国国际核聚变能源计划执行中心副主任颜晓虹表示。

据颜晓虹介绍，我国聚变研究始于20世纪50年代，几乎与世界同时起步。同时自2008年开始，每年设立国家磁约束核聚变能发展研究专项，加大聚变技术的研发投入，加大对聚变能源研发人才的支持力度。目前已初步形成了一支具有国际视野的高水平聚变科学、工程技术和管理人才队伍。

不过颜晓虹也坦言，从国际热核聚变实验堆到聚变电站仍面临一些科学技术难题，面向未来能源，尚需要所有各界的协同努力。

总体来看，白云生强调，我国应坚持“热堆—快堆—聚变堆”发展，热堆发展以大型先进压水堆为主，持续推进产业化、规模化建设；快堆发展以钠堆快堆核能系统为主，实现燃料闭式循环，逐步形成核能热—快二元利用体系；聚变堆发展以磁约束为主，开展关键技术攻关和工程验证，尽早实现工程化应用。

核能综合利用实现了核电向核能的转变

核能是清洁低碳安全高效的优质能源，在发电的同时，还可以为经济社会低碳转型发展提供多元化服务。正如在此次会议上，“核能综合利用”已然成为讨论交流中的高频词汇。

在此方面，核能供暖更为人所熟知。

“目前城市核供热主要有两种方式，一方面可将核电站设计或改造成热电联供的电站，利用核电站二回路的抽汽向热网供热；另一方面可采用城市供热专用低温供热堆，由于参数低、安全性好，可建设在城市近郊，具有固有安全性好等优点。”中国工程院院士叶奇蓁介绍。

近年来，核电企业积极探索核能供暖新路径，在山东海阳、浙江秦山、辽宁红沿河等地建成了核能供暖示范工程，为冬季清洁供暖提供了新思路。

“我们创新性开展核能综合利用的研究与实践，海阳核电开创了国内核能供暖的先河，打造了国内首个零碳供暖城市，‘暖核一号’三期项目的顺利投产，开启了我国跨城核能供暖的新模式。”国家电力投资集团有限公司核技术总工程师刘永德介绍。

与此同时，核电行业也在不断扩展核能综合利用的外延，在核能供汽、制氢等领域作出了诸多有益尝试。今年6月19日，我国首个工业用途核能供汽项目“和气一号”在田湾核电基地正式建成投产，首次实现国内大规模核能工业供汽。

刘永德明确，核能综合利用实现了核电向核能的转变，重新定义了核能发展在实现“双碳”目标中的定位，为未来核能产业多元化发展方向提供了重要参考。

“我们正以高质量推进‘国和一号’先进三代核电建设和核能综合利用落地为目标，积极引领核能产业链、供应链建设，建设系列技术品牌基地，努力提升核电产业的安全性和经济性，为我国核能事业的安全持续健康发展作出更大贡献。”刘永德表示。