我国核电发展现状、问题和建议

＊李莹 孙玉兵,2

（1.华北电力大学 控制与计算机学院 北京 102206 2.华北电力大学 环境科学与工程学院 北京 102206）

1.引言

2020年9月22日我国在第75届联合国大会一般性辩论会向全世界郑重承诺：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，CO2排放力争2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。目前，我国能源结构中煤炭约占70%，然而这些化石燃料的大量使用造成环境污染。近年来，大范围、长时间和多地区的雾霾已经严重地威胁人民健康，治理雾霾已经成为目前亟需解决的战略任务。要想从根本上解决雾霾问题，需要大幅度减少化石燃料的使用，提高清洁能源使用。按照哥本哈根会议承诺到2020年我国单位GDP中CO2排放量相对于2009年要减少到40%-45%，清洁能源比例达到15%[1]。核电作为高效、高能源密度的清洁能源，发展核电对实现绿色低碳经济、减少大气污染、保证我国能源可持续发展等方面具有重要作用。核电的发展不仅是国防的基石，而且也是民生的保障。核工业是高科技战略产业，是国家安全重要基石。坚持和平利用、安全发展、创新发展，全面提高我国核工业的竞争力，续写新的辉煌篇章。

核电技术就是利用核反应堆中核裂变所释放的热量进行发电，将成为未来全球能源体系中不可或缺的清洁能源。核电具有如下特点：（1）高效性，1kg铀释放能量相当于2400t标准煤释放热量，核燃料的年需要量是煤的十万分之一，因此核电是高能源密度的能源。（2）清洁性，据估计核电站每千瓦时电量CO2排放量（～20g）是火电厂的1%，同时减少大量SO2、NOx、可吸入颗粒污染物的排放，大大改善环境质量，保护生态环境，是一种绿色低碳、环境友好的清洁能源；（3）经济性，目前核电的经济性（0.39-0.42元/度）优于煤电电价。虽然福岛核事故后，受到更高的安全标准和严格审评影响，工程造价有所上升，但是通过优化设计、控制投资、降低运行成本和缩短建造周期等可有效提高核电的经济竞争力，规避资金风险[1]。同时核电未来不仅用于大规模发电，还可以用于海水淡化，水解制氢，供热制冷，燃料电池汽车等领域。因此，核电规模化发展必将带动建筑业、钢铁、装备业和仪表控制行业的发展，促进高端产业和高科技的发展，有利于经济转型。

2.我们核电的发展现状、问题和建议

(1)我国核电发展现状

我国核电发展从“十五”规划中的“适度发展”“十一五”规划中“积极发展”到“十二五”规划的“安全高效发展”的方针。1985年，我国建设第一座自主设计的秦山核电站（浙江海盐县，30万千瓦压水堆），结束了中国大陆无核电的历史，实现零的突破；同时我国还引进大亚湾100万千瓦压水堆核电站，我国先后又建设秦山二期、岭澳、秦山三期和田湾核电站。2007年我国决定在浙江三门核电站和山东海阳核电站引进AP1000（美国的先进非能动压水堆）技术。AP1000关键技术主要利用各种非能动安全方法（例如对流、传导和辐照）代替复杂冗余的交流电源作为动力进行热传递。到2012年，我国具备核电站建造的专有技术体系和知识产权。不仅能成功地研制出第三代核电技术，而且实现铀浓缩离心机的国产化，建成核燃料原件，核燃料供应完全立足本国，这些都证实我国核电发展已经进入世界前列[2]。2015年我国自己研发“华龙一号”，标志我国核电发展迈入自主研制的第三代核电技术。2019年5月28日，中法合作的第三代EPR（法国的欧洲压水堆）技术也应用到广东台山核电厂2号机组（同样应用EPR三代压水堆的1号机组已于2018年6月29日成功并网发电）。第三代核电技术改进反应堆的设计技术，确保在事故工况下对造成环境和社会后果做到实际可控。不会再发生像福岛一样的核事故。目前，全球30个国家在运核电机组约452台，56台在建，我国在运核电机组47台，在建11台，装机容量达到24.2吉瓦，在建机组规模达到世界第一。据“十三五”规划提出，到2020年建成核电装机容量达到58吉瓦，在建装机容量30吉瓦[3]。

目前，我国自己研发的第三代核电技术“华龙一号”也在福建福清和广西防城港开工建设。“华龙一号”拥有完善的严重事故预防和缓解措施、设置多道实体安全屏障，贯彻纵深防御原则、实现放射性物质包容。使用双层安全壳能承受严重事故下内部产生高辐照，高温高压、外部环境地震，火灾等不受破坏。标志我国核电技术发展达到一个新台阶。同时，作为第四代核电技术-高温气冷堆的示范工程（60万千瓦）将于2019年底在山东荣成建成，这将成为世界首座球床模块式高温气冷堆商用核电站示范工程[4]。

我们在核电发展过程将继续坚持“引进来”和“走出去”的技术引进和自主创新相结合的战略。我们一方面要深化与核电发达国家全面合作，引进国外最先进的核技术，稳步实施引进消化、自主创新和全面推广“三步走”战略。例如，我国引进AP1000、消化吸收、再自主研发出第三代CAP1400核电技术，大大提升我们核电技术的竞争力；另外一方面，要以“华龙一号”为出口重点（目前已出口巴基斯坦2台），有效整合国内资源，带动核技术、核环保等一系列核工业产业链走出去，拓展国际市场。因此，我国未来核电发展将进入生机勃勃的春天。

(2)核电发展过程存在的问题

①铀资源严重短缺

据悉，全球可开采铀矿为550万吨左右，中国不到20万吨，而且我国铀矿（主要以花岗岩型、火山岩型，砂岩型为主）的品位偏低，与磷、硫和稀有金属共生或伴生[5]。2008年，我国首次在伊犁盆地发现万吨级浸砂岩型铀矿，2017年，在内蒙古大营发现大型的可地浸砂岩铀矿，铀矿储量达到5万吨。我国铀矿储量相对匮乏，远远不能满足核电长远发展的需要，超过60%铀资源来自国外进口，这大大影响我国核电可持续发展。

②核电技术人才缺乏

虽然我国已经拥有完整的核工业体系，但是与国际先进的核电技术还存在一定差距。例如，核电基础研究薄弱，技术储备不足，因此我们需要加强与核电有关的基础性研究与开发；大力培养新一代核电技术（例如快堆，高温气冷堆）的技术人员，提升我国核电的综合竞争力；近几年我国虽然提高核电装备行业技术水平，关键和主设备国产化达到85%，我国有能力建设6-8台核电机组/年核心，但是技术创新能力不足，关键核电设备及其核心部件没有取得实质性突破；与材料学相关领域（例如反应堆质量和寿命）的技术人员交流合作不够，不能及时为核电发展提出新概念、新工艺和新技术[6]；由于过去十几年核电低潮，我们核电技术人才大量流失，导致我国核电人力资源的匮乏[7]。为了实现2020年核电战略目标，迫切要求我国相关单位加快核电人才的培养。

③安全处理核废料技术有限

随着核电的快速发展，核电站的乏燃料安全处理处置问题已引发广泛地关注[8]。特别是日本福岛核事故以来，大量放射性物质释放到大气、海洋和地下水环境中，对生态环境和人类健康造成极大影响，谈核色变。使用后从反应堆卸下的乏燃料由于具有高放射性（可持续数十万乃百万年），成分复杂（约95% 238U，0.9% 235U，1% 239Pu，0.1%次锕系元素和3%各种裂变产物）和放热性（放射性元素继续衰变不断放出热量），这些放射性物质在发生严重核事故会释放出来导致严重的环境污染。目前，对放射性乏燃料经过水冷却，干式储存再到地下深埋[9]。据国际原子能机构公布世界各国共有20多万吨未处理的乏燃料。我国大亚湾核电厂的核废料水池已经饱和，田湾核电厂也接近饱和，如何安全处理处置这些核废料已成为全球急需解决的难题。因此，在核电站设计中注重核安全和环境保护，考虑各种污染防治措施（放射性废液/气的排放、收集和处理；放射性固废的收集、压缩、固化）。目前我国对高放废物的玻璃固化采取玻璃固化体、废物罐和缓冲材料用于阻水、防止核素迁移，再进行与生物圈隔离的深地层填埋，近年来我国已在中低放废液处理处置、高放废液固化等方面形成工业化规模。我们要加强放射性废液，固废的处理技术研发，最大程度降低放射性污染对环境和公众健康的影响[10]。在低放废物处置场的建设、高放废物地质处置地下实验室建设有初步发展，为核电安全可持续发展提供了有力保障。

④核电的具体设计、设备、建造等行业标准不完整

目前，我国在建核电站设备大部分采用国外标准，例如广东大亚湾、岭澳和秦山二期等采用法国RCCC系列标准；江苏田湾核电站采用俄罗斯的TOST标准；浙江三门和山东海阳采用美国的ASME标准。我国在压水堆制定很多核电规范和标准例如GB，GB/T，GBT等。我国在核电的具体设计、设备和建造等基本采用国家标准，电力和机械等行业标准。虽然能够满足600MW等级的常规设备的建造需要，但是还没掌握1000MW等级以上的设计制造技术，也没相应的国家和行业技术标准。而且设计、设备和建造与我国工业和技术体系没有很好地衔接，造成我国现有核电设备标准不配套，不完整。

(3)相关的建议

①安全高效发展核电

作为高能源密集、高效清洁能源，我国要大力发展核电，这对改善我国能源结构、减少大气污染、促进经济转型具有非常重要的作用。因为核电发展存在各种已知和未知的风险，所以我们要加强核安全的措施，改进和提升核安全水平。我国未来核电发展必须建立在先进、可靠的科学技术基础之上，可以减少核电厂发生事故的概率。针对我国铀资源缺乏问题，建议使用经济杠杆，大力从国际市场收购并建立铀资源的储备，另一方面加大国内铀资源的探测力度；同时发展快中子堆，实现核燃料的增值，可大幅度提高铀资源利用率。据报道，快堆对铀238的利用率相对于压水堆提高60倍，而且快堆焚烧长寿命的锕系元素，即利用快堆或加速器驱动的次临界系统对乏燃料中次锕系元素进行嬗变，有利于核废料最小化处理；加大吸铀功能材料的研发，进行海水提铀，因为海水中铀的储量达到45亿吨，从而改善铀资源严重短缺的问题。总之，我们要稳扎稳打，发展规模和速度要和铀资源的可供性相匹配，保证我国核电可持续发展。

②建立健全相关法律法规

自从三里岛核事故以后，对新建的核电厂的先进性、经济性和安全性提出更高的标准。特别是2011年3月日本福岛核事故以来，公众越来越担心和质疑核电安全性和环境后果，重挫核电发展的势头，同时这些核事故也为建立健全相关法律法规提供宝贵的经验教训，有利于提高核电安全技术和管理水平。随后，我国发布“国四条”对核电安全大检查，停止审批于开工新的核电站。到2012年5月国务院通过《核电中长期发展规划（2011-2020）》《核电安全规划》和《核安全规划》重启核电建设，同时对铀资源开采、核电厂的设计建造、核电运行过程的操作过程、乏燃料后处理等方面的法律建设核管理体制进行改进和完善，确保核电长期的安全运行。例如，从选址到设计，从建造到运行等各个环节制定更高的核安全标准，完善相应的法规机制和管理制度，确保运行安全。同时，完善有关核电的科学普及和公众参与的制度，有利于公众对核电发展的信任和支持。另外，针对存在核扩散的风险还需要制定相应的法律法规。目前，除了几个核大国之外，还有很多国家掌握铀浓缩技术。而且，核废料后处理过程中产生钚也是制造核武器的必要手段，增大核扩散的风险。因此我们在坚定发展核电的同时，需要制定和完善相应的法律法规来强化风险意识。

③各种清洁能源均衡发展

虽然核电具有不可替代的优势，是未来清洁能源发展的必经之路。但是对其他清洁能源也要均衡发展。例如，可再生能源（例如太阳能、风能、水能和生物质能等）具有自然丰富，实用性强和无外部环境成本等优势，因此在大力发展核电同时也要积极发展其他可再生能源，保证我们能源供应的安全。我们要将核电与太阳能、风能、水能有机结合，在保障我们能源可持续发展的前提下，进一步降低化石能源的使用，从而减少CO2排放和雾霾形成，优化能源结构，实现“既要金山银山又要绿水青山”美丽中国的建设目标。

④加快建设核事故的应急救援体系

在国家核安全局、国家国防科工局等政府部门的监管下，加快核电企业对核事故应急救援的队伍人员的建设，完善核事故应急救援协调机制；涉核人员需要持证上岗，严把质量关；在涉核高校加强核安全学科建设，提高教育质量，培养高素质的核技术人才。

⑤加强核电科普知识的普及和宣传

目前公众对于核电还是谈“核”色变，特别是出现核事故（像切尔贝利核事故和福岛核事故等）以来公众对核电站的安全存在不信任情绪。现如今，需要由政府、企业和专家组织加强对公众进行核电安全知识的普及范围和宣传力度，使得广大公众更加科学、客观地了解核电。

3.结论与展望

核电作为高能源密度、绿色低碳的清洁能源，已经成为我国清洁能源发展的支柱产业。我国在安全高效发展核电的战略是坚持技术引进和自主创新相结合，我们既要大力引进国外先进的核电技术，再消化吸收，自主创新地研究新堆型、新材料和新概念，通过检验逐步走向成熟。同时，注重核安全和环境保护，改进和完善相应的法制建设和管理体制，为人类能源的可持续发展作出更大的贡献。