美国核能发展现状及趋势

2023年12月，美国在《联合国气候变化框架公约》第28 次缔约方（COP28）大会上联合二十多个国家共同承诺，放弃使用化石燃料，并在2050 年将全球核能装机容量较2020 年增加两倍。美国近两届政府均出台政策法案，推动核能发展。促进核科学与技术发展、提升本国核工业实力、强化核能技术出口已成为美未来主要发展趋势。

1 国内积极支持核能发展

美国两党已对推动核能发展形成共识。共和党重视传统能源，对核能表现出积极态度，党纲曾呼吁扩大核能规模。特朗普政府也将核能发展作为国家战略，坚决保持领先。民主党重视气候问题和可再生能源，2020 年发布的党纲首次改变立场，表示支持包括核能在内的所有零碳技术。拜登政府也重返巴黎协定，将核能作为实现气候目标的重要手段，基于现有的核能战略，颁布一系列政策法案，为核能发展等提供财政支持。此外，美民众对核能发展的支持力度也达到了新的高度。根据美国核学会2023 年6 月公布的信息，美国民众中超75%支持核能，约70%支持在国内新建更多核电厂。在美政府、公众逐渐对支持核能达成事实上共识的背景下，核能进入发展机遇期和加速期。

2 能源部加大核能技术开发经费投入

美持续加大对国内核电厂可持续性、先进反应堆部署和核燃料循环发展等领域的资金投入，为核能振兴提供有力支持。2017—2023 财年美国会为能源部核能办公室的拨款逐年上升，从2017 财年10.3 亿提高至2023 财年17.73 亿。其中，2022 财年起新增“小企业创新研究”（SBIR）计划、“中小企业技术转移”（STTR）计划和“技术商业化基金”（FCF）计划的拨款，三项计划联同“大学核领导力”计划在2023 财年拨款达到1.3亿美元；用于小型模块化反应堆的研究、开发和应用的经费逐渐增加，从2019 财年10 亿美元增加到2023 财年16.5 亿美元；2020 财年起为“先进反应堆示范”计划拨款，从2020 财年2.3 亿美元增加到2023 财年2.85 亿美元；核燃料循环研发和开发方面的经费也大幅增加，从2017财年2 亿美元增加至2023 财年4.22 亿美元。其中，2020 财年起新增铀开采、转化和运输方面的拨款，2022 财年起新增高丰度低浓铀可用性方面的拨款。此外，核能赋能技术领域也得到持续投入，国会在2017—2023 财年为能源部的交叉技术开发领域年均拨款3443万美元、为核科学用户设施领域年均拨款3690 万美元。

3 全面推动本国核工业的振兴

在美恢复核能竞争优势战略的共识下，美政府多领域推动国内核技术、能力及产业发展。

3.1 提升现有机组的可持续性

美国现有93 台在运核电机组，平均寿期约为42 年。美能源部实施轻水堆可持续发展计划，目标是从科学和技术层面为劳动密集型的商业模式和相关实践提供解决方案，同时对现有机组系统、结构和部件等进行老化管理使其能够安全经济地运行。为实现相关目标，美重点关注运营成本、产品多样化、机组延寿三项领域，通过数字技术研发推动现有机组现代化升级，开展评估以提高工厂运行和发电的灵活性，基于风险指引系统分析提高安全性和经济效率，并推动材料和实物安全技术的研发

3.2 提升先进反应堆技术成熟度

美重点关注降低技术风险和减少示范时间、研发能够拓展核能市场机会的反应堆技术、支持能够提高资源利用率的多样化设计，对下一代核电厂、先进反应堆相关的研究、开发和部署活动提供资金支持。其中，下一代核电厂主要是示范高温气冷堆技术的可行性，探索电力、高温工艺热等核能综合利用的实用性和适用性；“先进反应堆概念”计划聚焦先进反应堆子系统研发，解决使用液态金属冷却、氟化盐和气体等冷却剂的先进核能系统面临的技术障碍；“先进小型模块化反应堆示范”计划重点集中在四个关键领域，包括开发先进小堆技术和特征的评估方法，开发和测试材料、燃料等技术，解决核管会和工业界确定的关键监管问题，开发先进的仪控和人机系统。先进反应堆，尤其是小型模块化反应堆成为美近期关注的重点，能源部和企业以成本共担的模式推动10 种先进反应堆研发和商业化示范。

3.3 加速完善本国核燃料循环产业

美燃料循环发展主要目标是消除国内核燃料供应链短板、填补与先进反应堆配套的核燃料循环技术空白、评估废物综合管理系统建设方案。为此，美能源部设立燃料循环技术研发计划，开发耐事故、经济性好的先进燃料，供轻水堆和下一代反应堆使用；开发乏燃料回收铀等材料的工艺；开发乏燃料和高放废物的贮存、运输和永久处置技术；开发核材料保护、控制和问责等安保和保障技术。美还设立“高丰度低浓铀供应”计划，使用库存浓缩铀，并与国内企业签订高丰度低浓铀购买合同来刺激国内高丰度低浓铀供应链发展。此外，美能源部提出基于同意的选址，以公众接受的、灵活的方法进行乏燃料贮存和处置设施的选址。

3.4 激励科研院所、私营企业技术创新

美设立多个计划，鼓励企业和科研院所的核能技术创新，包括“核能赋能技术”计划、“核能加速创新门户”计划和“核科学用户设施”计划等。这些计划聚焦核工业界、高校和国家实验室的核能技术创新，为核能技术创新和商业化提供所需的技术、能力、监管和财政等方面的支持。具体而言，包括为核工业界提供实验测试能力、先进建模仿真能力、已验证的信息和数据、示范设施所需的场址，促进先进反应堆等的许可审批和监管，资助小企业技术创新和技术转让，资助高校和国家实验室基础设施升级，支持和投资人才队伍建设等。

4 政府高层主动出击促进核能出口

美国政府近年来大力推动核能出口，振兴国内核能产业。核能出口地图延伸到欧洲和亚太地区的新兴国家市场，与波兰达成3 台AP1000机组出口合同，与罗马尼亚、波兰、爱沙尼亚等国家达成小堆建设协议，深化与印尼、菲律宾、泰国等国家的核能合作。同时，美还打入保加利亚、乌克兰、捷克、芬兰等国家核燃料市场，并涉足德国、瑞典、斯洛伐克、立陶宛等国家的核设施退役项目。此外，美国务院还建立“负责任地使用小型模块化反应堆技术的基础架构”（FIRST）计划，以向目标国提供资金支持的方式，促进核能出口。2023 年，美政府还在COP28 大会上与法国、经合组织核能机构等发布《加速模块化小堆部署促进净零排放》倡议，加快小堆的研发部署和运行。

美国还采用多种措施限制竞争对手核能发展。为赢得核电出口项目、垄断地区市场，美政府拒绝韩企参与捷克共和国的核电项目竞争，西屋公司也针对韩国向波兰、阿联酋等国出口的APR1400 核电项目提起多起知识产权诉讼，形成持续干预和阻碍韩国核电出口的局面。

5 核能可持续发展挑战

5.1 部分州仍处于“核暂停”状态

美各州拥有高度的自制权，并拥有立法权。自上世纪70年代以来，美50个州中有16个颁布核能禁令。随着美重视发展核能，2016—2023年有5个州重新选择核能，但至今仍有11个州对核能仍实行不同程度的“暂停”政策，包括立法禁止新建反应堆、完全禁止核能和政策上限制核技术或设施的许可或测试。其中，多数州“核暂停”的主要原因是没有对乏燃料永久处置的解决方案。据美能源部估算，国内需要新增200 吉瓦的核电才能达成净零排放目标，而推动各州解除“核暂停”状态则成为其实现目标的关键。

5.2 大堆建设拖期超概，小堆商业化存不确定性

美大型核电厂近年来发展节奏缓慢，本世纪国内仅启动建设两台机组，原计划最晚2017年全部投运，但截至2023 年底仅投运一台机组，另一台投运在即又因关键部件故障推迟投运。同时，两台机组的预计总造价也从140 亿美元提高到超300 亿美元。拖期超概现象降低美核工业界对大型轻水堆投资的信心。其次，美大力推动发展的小型模块化反应堆等先进反应堆存在技术和监管的不确定性。目前，先进反应堆均处于研究设计阶段，技术成熟度较低，尚未有一台机组示范运行，国内尚未达成任何先进反应堆的订单。此外，美正面临大量核废物处理难题，有研究显示小型模块化反应堆相比大型压水堆将产生更多的放射性废物。

6 结语

美各方正协力推动核能发展、恢复美核能领导地位，通过制定国家战略对核能发展路线进行顶层设计，并持续增加财政投入为核能发展提供有力支持。为应对核工业振兴过程中的各项挑战，美聚焦支持本国现有机组的可持续性、大力提升先进反应堆技术成熟度、加速完善本国核燃料循环产业、激励科研院所和私营企业的技术创新等领域，振兴核工业自身力量。同时，美政府主动出击促进核能出口，争取国外核能订单重振核能信心，限制竞争对手核能发展。但目前美核能发展仍面临多项挑战，自由市场竞争环境下核能振兴步伐缓慢。