我國(guó)核電發(fā)展現(xiàn)狀、問題和建議

＊李瑩 孫玉兵,2

（1.華北電力大學(xué) 控制與計(jì)算機(jī)學(xué)院 北京 102206 2.華北電力大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 北京 102206）

1.引言

2020年9月22日我國(guó)在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論會(huì)向全世界鄭重承諾：“中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力爭(zhēng)2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”。目前，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤炭約占70%，然而這些化石燃料的大量使用造成環(huán)境污染。近年來(lái)，大范圍、長(zhǎng)時(shí)間和多地區(qū)的霧霾已經(jīng)嚴(yán)重地威脅人民健康，治理霧霾已經(jīng)成為目前亟需解決的戰(zhàn)略任務(wù)。要想從根本上解決霧霾問題，需要大幅度減少化石燃料的使用，提高清潔能源使用。按照哥本哈根會(huì)議承諾到2020年我國(guó)單位GDP中CO2排放量相對(duì)于2009年要減少到40%-45%，清潔能源比例達(dá)到15%[1]。核電作為高效、高能源密度的清潔能源，發(fā)展核電對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色低碳經(jīng)濟(jì)、減少大氣污染、保證我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展等方面具有重要作用。核電的發(fā)展不僅是國(guó)防的基石，而且也是民生的保障。核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家安全重要基石。堅(jiān)持和平利用、安全發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展，全面提高我國(guó)核工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，續(xù)寫新的輝煌篇章。

核電技術(shù)就是利用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放的熱量進(jìn)行發(fā)電，將成為未來(lái)全球能源體系中不可或缺的清潔能源。核電具有如下特點(diǎn)：（1）高效性，1kg鈾釋放能量相當(dāng)于2400t標(biāo)準(zhǔn)煤釋放熱量，核燃料的年需要量是煤的十萬(wàn)分之一，因此核電是高能源密度的能源。（2）清潔性，據(jù)估計(jì)核電站每千瓦時(shí)電量CO2排放量（～20g）是火電廠的1%，同時(shí)減少大量SO2、NOx、可吸入顆粒污染物的排放，大大改善環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，是一種綠色低碳、環(huán)境友好的清潔能源；（3）經(jīng)濟(jì)性，目前核電的經(jīng)濟(jì)性（0.39-0.42元/度）優(yōu)于煤電電價(jià)。雖然福島核事故后，受到更高的安全標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)格審評(píng)影響，工程造價(jià)有所上升，但是通過優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制投資、降低運(yùn)行成本和縮短建造周期等可有效提高核電的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，規(guī)避資金風(fēng)險(xiǎn)[1]。同時(shí)核電未來(lái)不僅用于大規(guī)模發(fā)電，還可以用于海水淡化，水解制氫，供熱制冷，燃料電池汽車等領(lǐng)域。因此，核電規(guī)?；l(fā)展必將帶動(dòng)建筑業(yè)、鋼鐵、裝備業(yè)和儀表控制行業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)高端產(chǎn)業(yè)和高科技的發(fā)展，有利于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。

2.我們核電的發(fā)展現(xiàn)狀、問題和建議

(1)我國(guó)核電發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)核電發(fā)展從“十五”規(guī)劃中的“適度發(fā)展”“十一五”規(guī)劃中“積極發(fā)展”到“十二五”規(guī)劃的“安全高效發(fā)展”的方針。1985年，我國(guó)建設(shè)第一座自主設(shè)計(jì)的秦山核電站（浙江海鹽縣，30萬(wàn)千瓦壓水堆），結(jié)束了中國(guó)大陸無(wú)核電的歷史，實(shí)現(xiàn)零的突破；同時(shí)我國(guó)還引進(jìn)大亞灣100萬(wàn)千瓦壓水堆核電站，我國(guó)先后又建設(shè)秦山二期、嶺澳、秦山三期和田灣核電站。2007年我國(guó)決定在浙江三門核電站和山東海陽(yáng)核電站引進(jìn)AP1000（美國(guó)的先進(jìn)非能動(dòng)壓水堆）技術(shù)。AP1000關(guān)鍵技術(shù)主要利用各種非能動(dòng)安全方法（例如對(duì)流、傳導(dǎo)和輻照）代替復(fù)雜冗余的交流電源作為動(dòng)力進(jìn)行熱傳遞。到2012年，我國(guó)具備核電站建造的專有技術(shù)體系和知識(shí)產(chǎn)權(quán)。不僅能成功地研制出第三代核電技術(shù)，而且實(shí)現(xiàn)鈾濃縮離心機(jī)的國(guó)產(chǎn)化，建成核燃料原件，核燃料供應(yīng)完全立足本國(guó)，這些都證實(shí)我國(guó)核電發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入世界前列[2]。2015年我國(guó)自己研發(fā)“華龍一號(hào)”，標(biāo)志我國(guó)核電發(fā)展邁入自主研制的第三代核電技術(shù)。2019年5月28日，中法合作的第三代EPR（法國(guó)的歐洲壓水堆）技術(shù)也應(yīng)用到廣東臺(tái)山核電廠2號(hào)機(jī)組（同樣應(yīng)用EPR三代壓水堆的1號(hào)機(jī)組已于2018年6月29日成功并網(wǎng)發(fā)電）。第三代核電技術(shù)改進(jìn)反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)技術(shù)，確保在事故工況下對(duì)造成環(huán)境和社會(huì)后果做到實(shí)際可控。不會(huì)再發(fā)生像福島一樣的核事故。目前，全球30個(gè)國(guó)家在運(yùn)核電機(jī)組約452臺(tái)，56臺(tái)在建，我國(guó)在運(yùn)核電機(jī)組47臺(tái)，在建11臺(tái)，裝機(jī)容量達(dá)到24.2吉瓦，在建機(jī)組規(guī)模達(dá)到世界第一。據(jù)“十三五”規(guī)劃提出，到2020年建成核電裝機(jī)容量達(dá)到58吉瓦，在建裝機(jī)容量30吉瓦[3]。

目前，我國(guó)自己研發(fā)的第三代核電技術(shù)“華龍一號(hào)”也在福建福清和廣西防城港開工建設(shè)?！叭A龍一號(hào)”擁有完善的嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解措施、設(shè)置多道實(shí)體安全屏障，貫徹縱深防御原則、實(shí)現(xiàn)放射性物質(zhì)包容。使用雙層安全殼能承受嚴(yán)重事故下內(nèi)部產(chǎn)生高輻照，高溫高壓、外部環(huán)境地震，火災(zāi)等不受破壞。標(biāo)志我國(guó)核電技術(shù)發(fā)展達(dá)到一個(gè)新臺(tái)階。同時(shí)，作為第四代核電技術(shù)-高溫氣冷堆的示范工程（60萬(wàn)千瓦）將于2019年底在山東榮成建成，這將成為世界首座球床模塊式高溫氣冷堆商用核電站示范工程[4]。

我們?cè)诤穗姲l(fā)展過程將繼續(xù)堅(jiān)持“引進(jìn)來(lái)”和“走出去”的技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新相結(jié)合的戰(zhàn)略。我們一方面要深化與核電發(fā)達(dá)國(guó)家全面合作，引進(jìn)國(guó)外最先進(jìn)的核技術(shù)，穩(wěn)步實(shí)施引進(jìn)消化、自主創(chuàng)新和全面推廣“三步走”戰(zhàn)略。例如，我國(guó)引進(jìn)AP1000、消化吸收、再自主研發(fā)出第三代CAP1400核電技術(shù)，大大提升我們核電技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力；另外一方面，要以“華龍一號(hào)”為出口重點(diǎn)（目前已出口巴基斯坦2臺(tái)），有效整合國(guó)內(nèi)資源，帶動(dòng)核技術(shù)、核環(huán)保等一系列核工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈走出去，拓展國(guó)際市場(chǎng)。因此，我國(guó)未來(lái)核電發(fā)展將進(jìn)入生機(jī)勃勃的春天。

(2)核電發(fā)展過程存在的問題

①鈾資源嚴(yán)重短缺

據(jù)悉，全球可開采鈾礦為550萬(wàn)噸左右，中國(guó)不到20萬(wàn)噸，而且我國(guó)鈾礦（主要以花崗巖型、火山巖型，砂巖型為主）的品位偏低，與磷、硫和稀有金屬共生或伴生[5]。2008年，我國(guó)首次在伊犁盆地發(fā)現(xiàn)萬(wàn)噸級(jí)浸砂巖型鈾礦，2017年，在內(nèi)蒙古大營(yíng)發(fā)現(xiàn)大型的可地浸砂巖鈾礦，鈾礦儲(chǔ)量達(dá)到5萬(wàn)噸。我國(guó)鈾礦儲(chǔ)量相對(duì)匱乏，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足核電長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需要，超過60%鈾資源來(lái)自國(guó)外進(jìn)口，這大大影響我國(guó)核電可持續(xù)發(fā)展。

②核電技術(shù)人才缺乏

雖然我國(guó)已經(jīng)擁有完整的核工業(yè)體系，但是與國(guó)際先進(jìn)的核電技術(shù)還存在一定差距。例如，核電基礎(chǔ)研究薄弱，技術(shù)儲(chǔ)備不足，因此我們需要加強(qiáng)與核電有關(guān)的基礎(chǔ)性研究與開發(fā)；大力培養(yǎng)新一代核電技術(shù)（例如快堆，高溫氣冷堆）的技術(shù)人員，提升我國(guó)核電的綜合競(jìng)爭(zhēng)力；近幾年我國(guó)雖然提高核電裝備行業(yè)技術(shù)水平，關(guān)鍵和主設(shè)備國(guó)產(chǎn)化達(dá)到85%，我國(guó)有能力建設(shè)6-8臺(tái)核電機(jī)組/年核心，但是技術(shù)創(chuàng)新能力不足，關(guān)鍵核電設(shè)備及其核心部件沒有取得實(shí)質(zhì)性突破；與材料學(xué)相關(guān)領(lǐng)域（例如反應(yīng)堆質(zhì)量和壽命）的技術(shù)人員交流合作不夠，不能及時(shí)為核電發(fā)展提出新概念、新工藝和新技術(shù)[6]；由于過去十幾年核電低潮，我們核電技術(shù)人才大量流失，導(dǎo)致我國(guó)核電人力資源的匱乏[7]。為了實(shí)現(xiàn)2020年核電戰(zhàn)略目標(biāo)，迫切要求我國(guó)相關(guān)單位加快核電人才的培養(yǎng)。

③安全處理核廢料技術(shù)有限

隨著核電的快速發(fā)展，核電站的乏燃料安全處理處置問題已引發(fā)廣泛地關(guān)注[8]。特別是日本福島核事故以來(lái)，大量放射性物質(zhì)釋放到大氣、海洋和地下水環(huán)境中，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成極大影響，談核色變。使用后從反應(yīng)堆卸下的乏燃料由于具有高放射性（可持續(xù)數(shù)十萬(wàn)乃百萬(wàn)年），成分復(fù)雜（約95% 238U，0.9% 235U，1% 239Pu，0.1%次錒系元素和3%各種裂變產(chǎn)物）和放熱性（放射性元素繼續(xù)衰變不斷放出熱量），這些放射性物質(zhì)在發(fā)生嚴(yán)重核事故會(huì)釋放出來(lái)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，對(duì)放射性乏燃料經(jīng)過水冷卻，干式儲(chǔ)存再到地下深埋[9]。據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)公布世界各國(guó)共有20多萬(wàn)噸未處理的乏燃料。我國(guó)大亞灣核電廠的核廢料水池已經(jīng)飽和，田灣核電廠也接近飽和，如何安全處理處置這些核廢料已成為全球急需解決的難題。因此，在核電站設(shè)計(jì)中注重核安全和環(huán)境保護(hù)，考慮各種污染防治措施（放射性廢液/氣的排放、收集和處理；放射性固廢的收集、壓縮、固化）。目前我國(guó)對(duì)高放廢物的玻璃固化采取玻璃固化體、廢物罐和緩沖材料用于阻水、防止核素遷移，再進(jìn)行與生物圈隔離的深地層填埋，近年來(lái)我國(guó)已在中低放廢液處理處置、高放廢液固化等方面形成工業(yè)化規(guī)模。我們要加強(qiáng)放射性廢液，固廢的處理技術(shù)研發(fā)，最大程度降低放射性污染對(duì)環(huán)境和公眾健康的影響[10]。在低放廢物處置場(chǎng)的建設(shè)、高放廢物地質(zhì)處置地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)有初步發(fā)展，為核電安全可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。

④核電的具體設(shè)計(jì)、設(shè)備、建造等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完整

目前，我國(guó)在建核電站設(shè)備大部分采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，例如廣東大亞灣、嶺澳和秦山二期等采用法國(guó)RCCC系列標(biāo)準(zhǔn)；江蘇田灣核電站采用俄羅斯的TOST標(biāo)準(zhǔn)；浙江三門和山東海陽(yáng)采用美國(guó)的ASME標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)在壓水堆制定很多核電規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)例如GB，GB/T，GBT等。我國(guó)在核電的具體設(shè)計(jì)、設(shè)備和建造等基本采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，電力和機(jī)械等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。雖然能夠滿足600MW等級(jí)的常規(guī)設(shè)備的建造需要，但是還沒掌握1000MW等級(jí)以上的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，也沒相應(yīng)的國(guó)家和行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。而且設(shè)計(jì)、設(shè)備和建造與我國(guó)工業(yè)和技術(shù)體系沒有很好地銜接，造成我國(guó)現(xiàn)有核電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)不配套，不完整。

(3)相關(guān)的建議

①安全高效發(fā)展核電

作為高能源密集、高效清潔能源，我國(guó)要大力發(fā)展核電，這對(duì)改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、減少大氣污染、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型具有非常重要的作用。因?yàn)楹穗姲l(fā)展存在各種已知和未知的風(fēng)險(xiǎn)，所以我們要加強(qiáng)核安全的措施，改進(jìn)和提升核安全水平。我國(guó)未來(lái)核電發(fā)展必須建立在先進(jìn)、可靠的科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)之上，可以減少核電廠發(fā)生事故的概率。針對(duì)我國(guó)鈾資源缺乏問題，建議使用經(jīng)濟(jì)杠桿，大力從國(guó)際市場(chǎng)收購(gòu)并建立鈾資源的儲(chǔ)備，另一方面加大國(guó)內(nèi)鈾資源的探測(cè)力度；同時(shí)發(fā)展快中子堆，實(shí)現(xiàn)核燃料的增值，可大幅度提高鈾資源利用率。據(jù)報(bào)道，快堆對(duì)鈾238的利用率相對(duì)于壓水堆提高60倍，而且快堆焚燒長(zhǎng)壽命的錒系元素，即利用快堆或加速器驅(qū)動(dòng)的次臨界系統(tǒng)對(duì)乏燃料中次錒系元素進(jìn)行嬗變，有利于核廢料最小化處理；加大吸鈾功能材料的研發(fā)，進(jìn)行海水提鈾，因?yàn)楹Ｋ锈櫟膬?chǔ)量達(dá)到45億噸，從而改善鈾資源嚴(yán)重短缺的問題?？傊覀円€(wěn)扎穩(wěn)打，發(fā)展規(guī)模和速度要和鈾資源的可供性相匹配，保證我國(guó)核電可持續(xù)發(fā)展。

②建立健全相關(guān)法律法規(guī)

自從三里島核事故以后，對(duì)新建的核電廠的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和安全性提出更高的標(biāo)準(zhǔn)。特別是2011年3月日本福島核事故以來(lái)，公眾越來(lái)越擔(dān)心和質(zhì)疑核電安全性和環(huán)境后果，重挫核電發(fā)展的勢(shì)頭，同時(shí)這些核事故也為建立健全相關(guān)法律法規(guī)提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，有利于提高核電安全技術(shù)和管理水平。隨后，我國(guó)發(fā)布“國(guó)四條”對(duì)核電安全大檢查，停止審批于開工新的核電站。到2012年5月國(guó)務(wù)院通過《核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》《核電安全規(guī)劃》和《核安全規(guī)劃》重啟核電建設(shè)，同時(shí)對(duì)鈾資源開采、核電廠的設(shè)計(jì)建造、核電運(yùn)行過程的操作過程、乏燃料后處理等方面的法律建設(shè)核管理體制進(jìn)行改進(jìn)和完善，確保核電長(zhǎng)期的安全運(yùn)行。例如，從選址到設(shè)計(jì)，從建造到運(yùn)行等各個(gè)環(huán)節(jié)制定更高的核安全標(biāo)準(zhǔn)，完善相應(yīng)的法規(guī)機(jī)制和管理制度，確保運(yùn)行安全。同時(shí)，完善有關(guān)核電的科學(xué)普及和公眾參與的制度，有利于公眾對(duì)核電發(fā)展的信任和支持。另外，針對(duì)存在核擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)還需要制定相應(yīng)的法律法規(guī)。目前，除了幾個(gè)核大國(guó)之外，還有很多國(guó)家掌握鈾濃縮技術(shù)。而且，核廢料后處理過程中產(chǎn)生钚也是制造核武器的必要手段，增大核擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。因此我們?cè)趫?jiān)定發(fā)展核電的同時(shí)，需要制定和完善相應(yīng)的法律法規(guī)來(lái)強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)。

③各種清潔能源均衡發(fā)展

雖然核電具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，是未來(lái)清潔能源發(fā)展的必經(jīng)之路。但是對(duì)其他清潔能源也要均衡發(fā)展。例如，可再生能源（例如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能和生物質(zhì)能等）具有自然豐富，實(shí)用性強(qiáng)和無(wú)外部環(huán)境成本等優(yōu)勢(shì)，因此在大力發(fā)展核電同時(shí)也要積極發(fā)展其他可再生能源，保證我們能源供應(yīng)的安全。我們要將核電與太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能有機(jī)結(jié)合，在保障我們能源可持續(xù)發(fā)展的前提下，進(jìn)一步降低化石能源的使用，從而減少CO2排放和霧霾形成，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“既要金山銀山又要綠水青山”美麗中國(guó)的建設(shè)目標(biāo)。

④加快建設(shè)核事故的應(yīng)急救援體系

在國(guó)家核安全局、國(guó)家國(guó)防科工局等政府部門的監(jiān)管下，加快核電企業(yè)對(duì)核事故應(yīng)急救援的隊(duì)伍人員的建設(shè)，完善核事故應(yīng)急救援協(xié)調(diào)機(jī)制；涉核人員需要持證上崗，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)；在涉核高校加強(qiáng)核安全學(xué)科建設(shè)，提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)的核技術(shù)人才。

⑤加強(qiáng)核電科普知識(shí)的普及和宣傳

目前公眾對(duì)于核電還是談“核”色變，特別是出現(xiàn)核事故（像切爾貝利核事故和福島核事故等）以來(lái)公眾對(duì)核電站的安全存在不信任情緒?，F(xiàn)如今，需要由政府、企業(yè)和專家組織加強(qiáng)對(duì)公眾進(jìn)行核電安全知識(shí)的普及范圍和宣傳力度，使得廣大公眾更加科學(xué)、客觀地了解核電。

3.結(jié)論與展望

核電作為高能源密度、綠色低碳的清潔能源，已經(jīng)成為我國(guó)清潔能源發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。我國(guó)在安全高效發(fā)展核電的戰(zhàn)略是堅(jiān)持技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新相結(jié)合，我們既要大力引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的核電技術(shù)，再消化吸收，自主創(chuàng)新地研究新堆型、新材料和新概念，通過檢驗(yàn)逐步走向成熟。同時(shí)，注重核安全和環(huán)境保護(hù)，改進(jìn)和完善相應(yīng)的法制建設(shè)和管理體制，為人類能源的可持續(xù)發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。