热堆还能走多远？
热堆还能走多远？
热堆核能系统在全球已有70年应用历史，积累大量科研与工程经验，技术成熟度、安全性、经济性不断提升，热堆已成为全球在运在建的主要堆型。根据IAEA统计结果，到2023年6月，热堆在全球在运核电机组中占比97.6%。当前我国核能发展态势积极向好，预计到21世纪中叶，热堆依然是我国核能发展的主力堆型。
我国热堆核能发展现状
截至2023年10月底，我国在运核电机组54台，总装机容量为5676万千瓦，仅次于美国、法国，位列全球第三，全部采用热中子反应堆。同期，我国在建核电机组33台，总装机容量3883万千瓦，在建机组装机容量为全球最高。考虑到当前国内快堆还处于起步阶段，短中期内我国核电发展仍将以热堆为主。
国家高度重视核能高质量发展，政策支持坚实稳定。“碳达峰、碳中和”目标的确定为我国清洁能源发展提供了市场动能，为我国核能发展明确了方向。2021年以来，中国出台了一系列政策推动核电发展，多项文件明确“积极安全有序发展核电”“在确保安全的前提下有序发展核电，保持平稳建设节奏，积极推动高温气冷堆、快堆、模块化小型堆、海上浮动堆等先进堆型示范工程，开展核能综合利用示范”。“积极安全有序发展核电”成为了我国在“十四五”及中长期的核电发展方针，确立了核能在中国构建清洁低碳、安全高效的能源体系中的地位和作用。2021年我国核准5台核电机组，2022年核准10台，2023年初至2023年11月底核准6台，“十四五”以来我国保持积极安全有序的核电核准节奏。
我国热堆能力水平持续提升，技术基础先进扎实。自1985年3月20日我国首座核电站——秦山一期核电工程开工以来，我国先后建设了CNP300、CNP600、M310、VVER1000、AP1000、EPR、HTR-PM高温气冷堆、“玲龙一号”“华龙一号”和“国和一号”等各类二代、二代加、三代及具备四代特征的热堆机组，我国热堆技术成功实现了“引进-消化-吸收-再创新”，成为继美国、法国、俄罗斯等国后又一个拥有独立自主核电技术和全产业链的“核电大国”，我国大型压水堆技术已比肩世界先进水平，形成与国际核电强国同台竞技的技术水平。
热堆核燃料循环体系全面完整，保障能力充足可靠。我国是世界上少数几个具有完整核能产业链的国家，具备包括天然铀勘查采冶、核燃料加工制造、核电工程设计建造、装备制造、核燃料循环等全环节能力。经过60多年的发展，我国建立了包括国内开发、海外开发、国际贸易和适度储备的“四位一体”铀资源供应保障体系；拥有包括铀转化、铀浓缩、核燃料元件等完整的核燃料科研和产业体系；全面掌握世界上主要核电堆型的工程建造能力，持续保持核电工程建设全球领先地位；建成完整的关键设备供应链，形成每年10~12台核电机组的装备供应能力；同时，我国扎实推进乏燃料后处理技术开发，推动后处理示范能力建设，开工建设高放废物深地质处置地下实验室，建立了较为系统的放射性废物运输与管理体系。
热堆核能优势与发展定位
热堆发展优势
热堆具有成熟度高、安全可靠、经济性好等优势。一是成熟度高。自1985年3月20日中国第一座核电站秦山核电站一期工程开工以来，我国热堆发展已有近40年历史，当前我国拥有M310、CNP、CP、CPR、华龙一号、AP、CAP、EPR、VVER、高温气冷堆等世界上主要热堆机型的建造、运行经验，通过大量经验反馈与优化升级，我国热堆核能系统在各环节上具有较高的可靠性，为热堆的经济优化、安全发展奠定了基础。二是安全可靠。卓越的核安全文化是未来我国核能高质量发展的基石，为汲取福岛核事故教训，我国在核电厂设计中增强了核设施抵御外部事件、预防和缓解严重事故等能力，同时相对完善的核安全法规标准体系与监管应急体系有力地保障了后续核电设计、建设、运行的安全。三是具备较强的经济竞争力。与传统化石能源相比，热堆燃料成本较低，不易受资源价格波动影响，同时热堆能够产生清洁稳定的低碳电力，是电力系统中重要的基荷组成，综合考虑低碳属性、基荷属性与价格稳定性，热堆核能系统在我国电力能源体系中的竞争优势明显。
我国热堆发展定位
热堆是近中期核电建设的主力堆型。从全球看，美欧国家在20世纪七八十年代大力开发全球铀资源，掌控了全球大量优质资源，可支撑相当数量热堆长期运行使用，在核电保持较低建设节奏下，美欧国家预计在本世纪中叶前仍以热堆为主力建设堆型。从我国现实看，目前全球铀资源掌控有限，在核电保持每年8~10台建设节奏下，预计在21世纪40年代前热堆可以作为主力建设堆型，但此后若再大量新建热堆机组，铀资源保障或面临较大风险。
百年尺度能源。热堆利用的是235U，天然铀中235U占比仅为0.711%，随着热堆装机的持续扩张，235U将被快速消耗，热堆的发展存在明显的天花板。根据《2022铀资源供需红皮书》显示，全球已探明铀资源总量约792万tU (260美元／公斤铀以内），全球已探明铀资源可供全球核电机组使用130年。
热堆是我国核能发展的起点，而非终点。我国在40年前确定了热堆、快堆、聚变堆的“三步走”核能发展战略，快堆具有增殖核燃料、嬗变长寿命高放废物的独特优势，是千年尺度能源，能够更充分的利用铀资源，同时能够处理热堆产生的长寿命高放废物，将成为我国热堆发展的重要支撑。
我国热堆发展展望
热堆装机规模有望持续扩大。在新能源为主的电力系统中，核能将肩负更大使命，承担更大比例的电网基荷，有效支撑高比例新能源上网消纳。同时，我国积极推动热堆与石化、钢铁等高耗能行业耦合发展，建立集供电、供热、制氢、海水淡化等于一体的综合能源系统。核能需求的有效释放将推动核能持续发展。随着我国核电核准节奏进入新常态，我国热堆装机规模将呈现稳步增长态势。预计2030年前，我国在运核电装机规模有望超过美国成为世界第一，到2035年，我国核能发电装机在运规模有望到达1.5亿千瓦，在建规模0.5亿千瓦，届时核能在全国年发电量中的占比将达到10%左右，达到OECD国家水平，较2022年翻倍。
热堆科技创新将持续保障我国核能高质量发展。我国核能行业坚持“强核心、大协作”，积极打造核能科技协同创新体系，推动燃料技术、材料技术、设备结构、系统设计、仪控技术、建造技术、智能技术等多方面协同创新；着力谋划先进反应堆关键核心技术攻关，持续推动华龙一号改进、超高温气冷堆研发等更先进技术与型号研发；加速新技术研发应用，扩展延续压水堆市场空间和范围，推动数字反应堆建设，提升设计、建造技术水平。随着热堆技术的持续创新与突破，更安全、更经济、更具环境友好性、更具运行可靠性等热堆核能系统将更有力的保障我国核能的高质量发展。
热堆核能系统产业链供应链将持续巩固提升。核能产业规模的不断扩大将持续带动核能产业链、供应链规模扩大和能力强健。通过加大国内铀资源勘查开发力度，强化海外铀资源开发和天然铀储备体系建设，铀资源保障能力将得到持续巩固提升。核燃料加工能力和安全水平将持续提升，铀转化、铀浓缩、核燃料组件制造等环节产能将加快建设，先进核燃料加工产业体系有望加快形成。乏燃料后处理能力将进一步提升，产业链短板将加快补齐，燃料闭式循环的产业能力有望逐步完善。通过打造核燃料产业新基地，我国核燃料产业整体布局将得到进一步优化。核能装备制造产能将持续释放，朝着高端化、智能化、绿色化发展。未来，我国核能产业链供应链自主可控水平将进一步提高，各环节、各领域抗风险抵冲击能力进一步提升。
本文原文来自澎湃新闻