核能发展面临的问题和对策

中国原子能科学研究院院长、快堆产业化技术创新战略联盟理事长 万钢

能源，是关系到千家万户和社会经济发展的基本问题。我国作为最大的发展中国家，同时又是世界第二大经济体，能源问题尤为突出。由于我国在国际上的产业分工处于产业链中低端，第二产业占GDP的比重大，支持经济的增长需要对应的较高能源供应增长。按近年情况来看，能源增长对经济发展的支持比约为1∶1，即要维持我国GDP每年7%～8%的增长，就需要能源7%～8%的增长。在我国目前的能源结构中，煤炭占了69%，包括煤、油、气在内的化石能源总共占91%，水、核、可再生能源等清洁能源总计占比仅为9%，整体结构非常不合理。由于化石能源的大量使用，使得我国的环境面临巨大压力，雾霾已经大范围、长时间在多个地区出现；在国际上，按照我国政府在哥本哈根会议上的承诺，到2020年单位GDP的CO2要减少排放40%～45%，清洁能源的比例要达到15%，压力巨大。

从技术成熟度和未来发展看，我国的清洁能源可以由核能、水能、风能和太阳能组成。发展核能，已成为我国的必然选择之一，并且具有很好的规模发展上升空间。

在2011年日本福岛事故之后，公众更加关心核电是否足够安全。同一些国家一样，我国也放慢了发展核电的步伐，政策从“积极发展”调整为“安全高效”。如今，福岛事故对全球核工业的影响逐渐清晰，世界对福岛核事故的认识也逐渐由感性回归理性，世界核电逐渐恢复平稳发展。尽管新建核电站数目相比福岛事故前大幅度减少，但世界核电装机容量依然呈现出平稳上升的趋势。在2013年6月在俄罗斯圣彼得堡举行的 “面向21世纪核能部长级大会” 上，来自87个国家和7个国际组织的约500名代表分析了福岛事故后的核电形势，认为：核能仍然是许多国家加强能源安全，降低化石燃料价格波动的影响，以及缓解气候变化效应的一个重要选项。

核能发展主要面临着经济性、公众可接受性和发展规模三个方面的挑战，为此应有相应的对策。

首先是核电经济性问题。核电的经济性，受到各国政府、工业界和社会民众的密切关注。2013年，国家发改委关于核电标杆电价政策的出台，结束了核电“一厂一价”的定价机制，意味着核电发展从计划经济走向了市场经济。每度0.43元的电价已经优于煤电电价，突出了核电的经济性，在另一方面也是给出了对核电的经济性要求。影响核电经济性的因素主要与设计方案、建造周期和技术成熟度等有关。福岛事故前，核电的经济性得到了世界各国的认可，核电的经济性也是核电发展的主要动力。但福岛核事故后，受到更高的安全标准和严格审评影响，世界在建核电站的工期有所延迟，工程造价也有一定程度的攀升。我国新建的三代核电造价也一定程度上高于二代改进型反应堆。从目前来看，通过优化设计、缩短建设周期、控制建设投资和降低运行成本等，可以有效较低核电成本，继续保持核电相对于火电的经济竞争力。

其次是核能公众接受性问题。长期以来，核能的公众接受性是一个关乎核电推广的关键问题，在不同历史时期都曾影响着核能的发展进程。历史经验表明，核事故的发生会引起民众的巨大恐慌，影响其对核能安全性的信心，从而阻碍核能的发展。在福岛事故前，根据欧盟委员会的官方民调机构于2010年发布的报告显示，56%的欧盟公众希望保持现有核电机组或增加核电比重（相比2007年增加7%）。但福岛核事故后，公众对核能发展的支持率下降。为提高核能公众接受性，在众多的应对措施中，保证核电机组安全运行、保持核电信息的公开透明以及让所有利益相关者参与决策，成为各方认可的最为有效措施。近两年多来，拥有投运核电机组的国家普遍进行了严格的核安全检查或压力侧试，结合福岛核事故的经验教训提出具体整改措施，核安全水平得到切实提高。两年多来核电保持了良好的安全运行记录。但从根本上讲，核电站在安全性上必须做到实质性消除大规模放射性释放的可能，使得在堆芯熔化的严重事故情况下也无需厂外应急，这一点已经在国家发布的新的核电发展规划中明确提出。实际上，我国正在发展的三代和四代核电技术，已经可以较好地解决这个问题。

第三是核能的规模可以发展到多大程度，铀资源是否可以支撑该发展。核能要成为主力能源，其装机规模应大约在总装机容量的20%以上。即使按目前的装机容量，核能总量也要达到2亿千瓦以上。根据工程院、科学院等的预测，到2050年我国核能总的发展规模应该达到4亿千瓦以上。由于一个百万千瓦压水堆核电站在60年寿期内就需要消耗1万吨天然铀，我国未来核能的发展如果全部采用压水堆，则需要400多万吨天然铀来支撑。但现在全世界已经探明的可经济开采的铀储量仅为600多万吨。显然，我国核能的发展必须有另外的解决途径。

解决该问题的一个有效途径就是发展快堆。以快堆为龙头的先进核燃料循环系统可以有效利用天然铀中占99.3%的铀238，实现燃料的增殖，相比压水堆，可以将铀资源的利用率提高60倍以上。除此以外，快堆因可以焚烧长寿命的锕系元素，有利于核废物最小化的处理。快堆与压水堆匹配发展，可以实现核能的可持续发展。快堆越早实现工业化、商业化，核能发展的整体铀资源需求量就越低。按照我国热堆（我国是压水堆）、快堆、聚变堆的核能发展战略，我国现阶段应大力建造成熟的压水堆电站，并尽快完成快堆电站的工业示范，在2030年左右实现快堆的商用推广，以更多的快堆电站，克服压水堆后续发展面临的天然铀资源瓶颈问题，实现核能的大规模可持续发展。目前，中核集团正在以2023年左右建成示范快堆电站为目标，组织开展相关研发、设计和建设前期准备工作。中国原子能科学研究院牵头，组织快堆产业化技术创新战略联盟成员单位开展研发、设计和设备研制。

总之，核能的发展经过多年的积累，技术已日臻成熟，第三代和第四代核电站均能很好实现国务院提出的安全目标。同时，通过建立基于快堆的先进核燃料循环系统，可以在有限的铀资源下实现核能的大规模可持续发展。核能与水能、风能、太阳能有机结合，有望在保证能源发展的前提下，进一步优化能源结构，减少化石燃料的使用，降低二氧化碳排放和雾霾天气的形成，实现十八大提出的建设美丽中国的目标。