韓國(guó)核工業(yè)概況

韓國(guó)是全球重要核能國(guó)家之一，核電裝機(jī)容量居全球第六位，是全球?yàn)閿?shù)不多的核電出口國(guó)之一。2022 年5 月上臺(tái)的尹錫悅政府非常重視核能產(chǎn)業(yè)，主張積極推動(dòng)國(guó)內(nèi)核電建設(shè)和海外核電出口，韓國(guó)核能產(chǎn)業(yè)有望迎來(lái)新一輪發(fā)展機(jī)遇期。

1 核工業(yè)發(fā)展史

韓國(guó)資源較為貧乏，1957 年正式加入國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)，1958年通過(guò)《原子能法》，1959年成立原子能辦公室，1962年首座反應(yīng)堆（小型研究堆）達(dá)到臨界。

首臺(tái)商業(yè)核電機(jī)組是由美國(guó)西屋公司1972年啟動(dòng)建設(shè)的壓水堆機(jī)組古里1號(hào)，于1978年投運(yùn)。此后，韓國(guó)核電出現(xiàn)爆發(fā)式發(fā)展，在20世紀(jì)80至90年代共計(jì)投運(yùn)15臺(tái)核電機(jī)組。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，韓國(guó)又陸續(xù)投運(yùn)了11臺(tái)核電機(jī)組。不過(guò)，由于前任文在寅政府終止了所有新建核電計(jì)劃，還提出“將摒棄以核能為中心的能源政策，邁向一個(gè)無(wú)核時(shí)代”，韓國(guó)核電發(fā)展在2017年后幾乎陷入停滯。現(xiàn)任總統(tǒng)尹錫悅在作為總統(tǒng)候選人時(shí)就一直強(qiáng)調(diào)推翻棄核政策，他在2022年當(dāng)選后，多次表態(tài)將重啟核電建設(shè)，迅速落實(shí)有關(guān)政策以支持核電發(fā)展，并積極向海外推銷核電。尹錫悅政府已提出到2030年實(shí)現(xiàn)核電占比30%以上、到2030年出口10座核電廠、開(kāi)發(fā)模塊化小堆等一系列核能發(fā)展目標(biāo)。

當(dāng)前，韓國(guó)在運(yùn)核電機(jī)組共25臺(tái)，總凈裝機(jī)容量約2443 萬(wàn)千瓦，2021 年核發(fā)電量共計(jì)約1505 億千瓦時(shí)，在該國(guó)總發(fā)電量中占比約28%；在建核電機(jī)組3臺(tái)，裝機(jī)容量共計(jì)約420萬(wàn)千瓦，預(yù)計(jì)于2023年至2024年投運(yùn)；擬建核電機(jī)組2 臺(tái)，裝機(jī)容量共計(jì)約280 萬(wàn)千瓦，計(jì)劃于2025年開(kāi)工建設(shè)。韓國(guó)最早投運(yùn)的兩臺(tái)核電機(jī)組，即古里1號(hào)和月城1號(hào)（韓國(guó)首臺(tái)坎杜6型機(jī)組），已分別于2017年6月和2019年12月永久關(guān)閉。

2 核工業(yè)相關(guān)組織機(jī)構(gòu)

2.1 政府管理機(jī)構(gòu)

韓國(guó)與核能相關(guān)的政府部門主要包括原子能委員會(huì)，核安全與安保委員會(huì)，貿(mào)易、工業(yè)和能源部以及科學(xué)技術(shù)信息通信部。

原子能委員會(huì)根據(jù)《原子能法》成立，是韓國(guó)核工業(yè)的最高決策機(jī)構(gòu)，由總理?yè)?dān)任主席。核安全與安保委員會(huì)成立于2011 年10 月，直接向總統(tǒng)匯報(bào)，職責(zé)包括許可、檢查、執(zhí)法、事件響應(yīng)和應(yīng)急響應(yīng)、防擴(kuò)散和保障、進(jìn)出口管制和實(shí)物保護(hù)等，韓國(guó)核安全研究所及韓國(guó)核不擴(kuò)散和控制研究院都是其下屬支持機(jī)構(gòu)。貿(mào)易、工業(yè)和能源部負(fù)責(zé)能源政策制訂、核電廠建設(shè)和運(yùn)營(yíng)、核燃料供應(yīng)和放射性廢物管理，韓國(guó)電力公司、韓國(guó)水電核電公司、韓國(guó)核燃料公司、核環(huán)境技術(shù)研究所及重型工程業(yè)務(wù)等均由該部管理，韓國(guó)核能基金會(huì)也是其下屬公共信息機(jī)構(gòu)。科學(xué)技術(shù)信息通信部全面負(fù)責(zé)核能研發(fā)，下設(shè)空間、核能與大科學(xué)政策局。

2.2 主要企業(yè)及科研單位

2.2.1 韓國(guó)電力公司

韓國(guó)電力公司是韓國(guó)整個(gè)電力工業(yè)的統(tǒng)領(lǐng)企業(yè)，旗下與核電相關(guān)的企業(yè)包括韓國(guó)水電核電公司、韓國(guó)核燃料公司、韓國(guó)電力技術(shù)公司、韓國(guó)電廠服務(wù)與工程公司、韓國(guó)電力研究院和核環(huán)境技術(shù)研究所。

韓國(guó)水電核電公司運(yùn)營(yíng)著韓國(guó)所有核電機(jī)組，核環(huán)境技術(shù)研究所是其下屬單位，負(fù)責(zé)管理核電廠及放射性同位素用戶產(chǎn)生的放射性廢物，包括為核電廠建設(shè)乏燃料貯存設(shè)施以及開(kāi)發(fā)核廢物玻璃固化技術(shù)。

韓國(guó)核燃料公司向韓國(guó)所有核電廠供應(yīng)核燃料，具備壓水堆燃料及坎杜型重水堆燃料制造能力，主要業(yè)務(wù)包括核燃料設(shè)計(jì)制造、鈾轉(zhuǎn)化、核燃料制造技術(shù)研發(fā)等。

韓國(guó)電力技術(shù)公司是韓國(guó)最大的電力工程設(shè)計(jì)、咨詢和工程總承包企業(yè)，擁有核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)、核電廠輔助系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和建設(shè)項(xiàng)目管理能力。

韓國(guó)電廠服務(wù)與工程公司是一家專業(yè)運(yùn)維公司，業(yè)務(wù)包含為核電廠提供調(diào)試維護(hù)檢修、經(jīng)常性維護(hù)檢修、計(jì)劃預(yù)防檢修、設(shè)備變更以及復(fù)原工程等全方位維護(hù)檢修服務(wù)。

韓國(guó)電力研究院負(fù)責(zé)技術(shù)研發(fā)和管理工作，在改善核電廠運(yùn)營(yíng)方面擁有世界領(lǐng)先技術(shù)，包括世界級(jí)的安全分析技術(shù)、蒸汽發(fā)生器安全改善程序、實(shí)時(shí)反應(yīng)堆控制和保護(hù)技術(shù)、地震安全技術(shù)等。

2.2.2 斗山重工業(yè)集團(tuán)

斗山重工是韓國(guó)最重要的重工業(yè)制造商之一，成立于1962年，業(yè)務(wù)覆蓋核反應(yīng)堆、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備制造，鑄鍛件生產(chǎn)，以及海水淡化設(shè)備、水處理設(shè)備、運(yùn)輸裝卸設(shè)備、新能源設(shè)備供應(yīng)等。韓國(guó)核電廠當(dāng)前的主要設(shè)備均由斗山重工制造，包括反應(yīng)堆容器、蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆容器內(nèi)部構(gòu)件、穩(wěn)壓器、反應(yīng)堆冷卻劑泵等。

2.2.3 韓國(guó)原子能研究院

韓國(guó)原子能研究院成立于1959 年，是韓國(guó)最重要的核能研究機(jī)構(gòu)，主要開(kāi)展韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)核電廠設(shè)計(jì)和建設(shè)、核燃料國(guó)產(chǎn)化、研究堆國(guó)產(chǎn)化以及輻射技術(shù)研發(fā)等工作。當(dāng)前的具體研究方向包括虛擬反應(yīng)堆技術(shù)，核燃料安全技術(shù)，地震、火災(zāi)以及多機(jī)組風(fēng)險(xiǎn)等安全問(wèn)題應(yīng)對(duì)技術(shù)，安全系統(tǒng)和人因績(jī)效提升技術(shù)，國(guó)家事故管理系統(tǒng)技術(shù)，事故高輻射區(qū)初評(píng)價(jià)技術(shù)等。

3 核工業(yè)技術(shù)能力

3.1 核電設(shè)計(jì)與建設(shè)

韓國(guó)非常注重核電自主化發(fā)展，逐步經(jīng)歷了國(guó)外企業(yè)交鑰匙工程、韓國(guó)企業(yè)作為分包商參與建設(shè)工作、韓國(guó)企業(yè)擔(dān)任總承包商并由國(guó)外分包商提供技術(shù)支持和轉(zhuǎn)讓等多個(gè)階段，最終發(fā)展到擁有自主研發(fā)核電技術(shù)且具備自主核電建設(shè)能力。

韓國(guó)自20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始進(jìn)行韓國(guó)標(biāo)準(zhǔn)核電廠設(shè)計(jì)，先是以美國(guó)System 80堆型為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了OPR-1000型壓水堆，此后又進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出更大、更先進(jìn)的第三代APR-1400 型壓水堆。APR-1400 最初被稱為韓國(guó)下一代反應(yīng)堆，基本設(shè)計(jì)于1999年完成，增強(qiáng)了抗震安全性，設(shè)計(jì)運(yùn)行壽期為60 年，2003 年5 月通過(guò)韓國(guó)核監(jiān)管機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)認(rèn)證，2019 年通過(guò)美國(guó)核管會(huì)的設(shè)計(jì)認(rèn)證。

目前，韓國(guó)國(guó)內(nèi)已建成10 臺(tái)OPR-1000 機(jī)組、3 臺(tái)APR-1400 機(jī)組，在建的3 臺(tái)和擬建的2臺(tái)機(jī)組均采用APR-1400 技術(shù)。此外，韓國(guó)2009年還以APR-1400設(shè)計(jì)獲得阿聯(lián)酋4臺(tái)核電機(jī)組的建設(shè)合同，成功實(shí)現(xiàn)核電出口：2 臺(tái)已建成投運(yùn)，另外2臺(tái)處于建設(shè)的最后階段。

在APR-1400的基礎(chǔ)上，韓國(guó)2007年啟動(dòng)了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的150萬(wàn)千瓦APR+三代加壓水堆設(shè)計(jì)研發(fā)，并于2014年8月通過(guò)了安全與安保委員會(huì)的設(shè)計(jì)方案審查。APR+“采用韓國(guó)國(guó)內(nèi)原創(chuàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)”，本地化率高達(dá)100%，著眼于出口市場(chǎng)。該設(shè)計(jì)堆芯共有257 個(gè)燃料組件，比APR-1400 多16 個(gè)；廠房壁和輔助廠房壁進(jìn)行了加固，更能抵抗飛機(jī)撞擊；采用模塊化結(jié)構(gòu)，建設(shè)周期預(yù)計(jì)僅36 個(gè)月，遠(yuǎn)少于APR-1400的52個(gè)月。

韓國(guó)還為歐洲市場(chǎng)開(kāi)發(fā)了EU-APR-1400，并于2017 年10 月通過(guò)歐洲用戶要求（EUR）認(rèn)證；2010 年還宣布將基于OPR-1000 開(kāi)發(fā)第三代堆型設(shè)計(jì)APR-1000。

模塊化小堆方面，韓國(guó)原子能研究院1997年啟動(dòng)33 萬(wàn)千瓦的一體化小型壓水堆SMART（系統(tǒng)集成模塊化先進(jìn)反應(yīng)堆）研發(fā)，并于2012年獲得核安全與安保委員會(huì)頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)合格證。SMART具有集成蒸汽發(fā)生器和先進(jìn)的非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)，安全性得到大幅提高。堆芯由57個(gè)燃料組件組成，換料周期36個(gè)月，設(shè)計(jì)運(yùn)行壽期60 年，主要為滿足電網(wǎng)規(guī)模較小或需要進(jìn)行海水淡化國(guó)家的需求而設(shè)計(jì)，也可用于地區(qū)供暖或?yàn)楣I(yè)設(shè)施提供工藝熱，發(fā)電成本約為6～10 美分/千瓦時(shí)，經(jīng)濟(jì)性明顯優(yōu)于天然氣電廠和燃油電廠。韓國(guó)原子能研究院曾計(jì)劃建設(shè)一座9萬(wàn)千瓦示范堆。

2015 年，韓國(guó)原子能研究院與沙特阿卜杜拉國(guó)王原子能與可再生能源城簽署原子能和可再生能源合作協(xié)議，評(píng)估在沙特建設(shè)至少2 座SMART的可行性；2018年，雙方正式開(kāi)展聯(lián)合研究，包括工程設(shè)計(jì)和建設(shè)準(zhǔn)備工作。韓國(guó)與沙特未來(lái)還計(jì)劃聯(lián)合在中東地區(qū)推廣SMART。

韓國(guó)電力工程建設(shè)公司自2016 年以來(lái)一直在研發(fā)模塊化小堆BANDI-60S。這是一種6萬(wàn)千瓦雙回路壓水堆，主要用于建設(shè)浮動(dòng)式核電廠。BANDI-60S 采用塊狀設(shè)計(jì)（主要部件通過(guò)管嘴到管嘴直接連接，而不使用連接管），可以消除大面積冷卻劑喪失事故的風(fēng)險(xiǎn)。壓力容器高11.2 米，直徑2.8 米，除蒸汽發(fā)生器外，包括控制棒驅(qū)動(dòng)器在內(nèi)的大部分主要部件均位于壓力容器內(nèi)。堆芯有52個(gè)燃料組件，換料周期為48～60個(gè)月，設(shè)計(jì)運(yùn)行壽期為60 年。韓國(guó)電力工程建設(shè)公司與大宇造船與海洋工程公司2020 年9月簽署諒解備忘錄，將采用BANDI-60S 反應(yīng)堆合作開(kāi)發(fā)浮動(dòng)式核電廠。

3.2 核燃料循環(huán)

韓國(guó)鈾資源貧乏且礦石品位較低，天然鈾主要依賴進(jìn)口，來(lái)源國(guó)家包括哈薩克斯坦、加拿大、澳大利亞、尼日爾等，2021 年天然鈾需求量為4270噸鈾。受韓美核合作協(xié)議條款約束，韓國(guó)沒(méi)有鈾濃縮廠，不具備大規(guī)模鈾濃縮能力。

韓國(guó)有一座1998 年建成投產(chǎn)的鈾轉(zhuǎn)化廠，使用干法轉(zhuǎn)化工藝。韓國(guó)具備核燃料制造能力，位于大田的燃料制造廠壓水堆燃料產(chǎn)能為700噸/年，坎杜型重水堆燃料產(chǎn)能為400噸/年。

由于受韓美核合作協(xié)議限制，韓國(guó)沒(méi)有后處理能力，目前采用乏燃料中間貯存策略，將核電機(jī)組的乏燃料暫時(shí)貯存在現(xiàn)場(chǎng)的燃料池中。截至2015年底，韓國(guó)核電廠已貯存約1.4萬(wàn)噸乏燃料。韓國(guó)計(jì)劃在2035 年建成投運(yùn)一座容量為2萬(wàn)噸的中間貯存設(shè)施。

3.3 核科技研發(fā)

韓國(guó)開(kāi)展核科技研發(fā)的主要目的是保障國(guó)家能源供應(yīng)安全，建立國(guó)家核技術(shù)基礎(chǔ)，以及支持核出口。韓國(guó)原子能研究院是研發(fā)主體，1997年確立的具體目標(biāo)包括反應(yīng)堆設(shè)計(jì)和核燃料、核安全、放射性廢物管理、輻射和放射性同位素應(yīng)用以及基礎(chǔ)技術(shù)研究。

在第四代反應(yīng)堆方面，韓國(guó)原子能研究院提議開(kāi)發(fā)池式鈉冷快堆，并在國(guó)際核能合作框架（IFNEC）中得到美國(guó)的支持。韓國(guó)計(jì)劃2028 年建成示范快堆。此外，韓國(guó)原子能研究院還曾向第四代反應(yīng)堆國(guó)際論壇（GIF）提交用于制氫的超高溫反應(yīng)堆（VHTR）設(shè)計(jì)。

在核聚變研究方面，韓國(guó)雖然起步較晚，但在國(guó)家的大力支持下，發(fā)展比較迅速。韓國(guó)是全球唯一立法支持聚變研究的國(guó)家。韓國(guó)超導(dǎo)托卡馬克先進(jìn)反應(yīng)堆（KSTAR）1995 年12 月啟動(dòng)建設(shè)，2007 年9 月竣工。這座耗資3.3 億美元的設(shè)施是全球第8座超導(dǎo)托卡馬克裝置，并在2021年創(chuàng)下了成功保持超1 億℃的等離子體超過(guò)30秒的世界紀(jì)錄。

4 小結(jié)

經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，韓國(guó)已建立起較完善的核工業(yè)體系，具備良好的核工業(yè)基礎(chǔ)及核科技研發(fā)能力。由于文在寅政府對(duì)核電發(fā)展的消極態(tài)度，近些年韓國(guó)核科技研發(fā)的重點(diǎn)從傳統(tǒng)的新型反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，調(diào)整為以核安全技術(shù)為核心的先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)，意圖通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新保持韓國(guó)在全球核能技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，并增強(qiáng)核電出口競(jìng)爭(zhēng)力。2017 年發(fā)布的韓國(guó)《未來(lái)核技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略》提出加強(qiáng)安全與退役研究、擴(kuò)大輻射技術(shù)應(yīng)用、加強(qiáng)海外出口支持、為核聚變等未來(lái)能源的研發(fā)提供長(zhǎng)期支持、支持核心技術(shù)商業(yè)化等五項(xiàng)核心戰(zhàn)略。未來(lái)在尹錫悅政府的支持下，韓國(guó)可能會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)先進(jìn)核安全技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)SMART小堆、研究堆出口，韓國(guó)核工業(yè)有望迎來(lái)新一輪快速發(fā)展。