核能科技创新发展有了指南针
近日，国家能源局、科学技术部联合发布了《“十四五”能源领域科技创新规划》（以下简称《规划》）。《规划》以科技创新为着力点，破解“十四五”时期我国能源高质量发展难题，实现与国家科技中长期规划及“十四五”现代能源体系规划等专项规划的有机衔接。《规划》围绕核能利用全产业链科技创新发展方向，对未来一段时间内核能领域创新任务进行了全方位部署，是核能科技创新发展的指南针。
国内外核能发展趋势
世界各国对核能的认识在历次核安全危机与能源危机中不断发展。福岛事故后，全球核电建设整体进入稳妥审慎发展阶段，我国暂缓了新增核电项目审批，国际上更是弃核声音不断。但随着近几年国际社会对能源清洁低碳发展需求渐高，以及由俄乌战争引起的全球能源价格飙升，世界核能发展呈现复兴趋势。国际能源署建议欧洲推迟关停核反应堆以削减对天然气的需求；原计划在今年彻底断掉核电的德国，也开始重新讨论延期关停核电站甚至重启旧核电站；法国宣布在2028年新建6个核反应堆，之后再追加8个；英国计划从2022年到2030年每年新建1个核电机组。国家发展改革委和国家能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》明确提出，“十四五”期间，我国将积极安全有序地发展核电事业，其中，“沿海核电项目”被重点提及。
核能是安全、清洁、低碳、高能量密度的战略能源。发展核能对于我国突破资源环境的瓶颈制约，保障能源安全，实现绿色低碳发展而言是理性、现实的选择。此外，在各类电源品种中，核电稳定可靠，与煤电和水电一样，可以提供电力系统安全稳定运行所需的转动惯量，提高电力系统阻尼，加强系统扰动恢复能力，降低系统谐波污染的可能性，提高电网供电的安全性和可靠性。同时，核电兼备一定的负荷调节能力，能够与风电、太阳能发电等协同发展，是我国构建以新能源为主体的新型电力系统的重要组成部分。
核能科技创新发展趋势
《规划》提出，科技创新是引领发展的第一动力，加快能源领域科技创新，是保障国家能源安全、建设创新型国家和科技强国的必然要求。自日本福岛核事故以来，尽管核电建设在世界范围内暂时进入减缓发展阶段，但针对更安全、更先进核电技术的研发工作从未止步。世界核电技术在经历了不断完善、逐步升级换代的过程之后，目前已经从二代核电为主进入到三代核电的转型升级，以及四代核电技术的研究开发与部分堆型的示范验证阶段。
“十三五”期间，我国核电技术自主创新能力显著提升：一批关键技术攻关取得重大进展，一批关键设备和关键材料实现国产化，一批国际领先的大型台架和试验设施建成，掌握了一批具有自主知识产权的关键核心技术。型号研发能力取得重大进展：“华龙一号”建设完工和CAP1400成功研发标志着我国成为继美、法、俄等核电强国后又一个拥有独立自主三代核电技术和全产业链的国家，高温气冷堆示范工程成功并网，60万千瓦示范快堆工程进入安装阶段，“玲龙一号”（ACP100）小堆示范工程启动建设，泳池式低温供热堆初步设计全面完成，核动力破冰船完成型号开发。核燃料循环产业链取得重大突破：成功应用800米超深地浸采铀工艺，CF3燃料完成全周期随堆运行考验，掌握ATF燃料包壳涂层和高密度芯块工艺，后处理科研专项全面实施。
总的来说，国内外核能科技创新朝着更安全、更经济、标准化和型谱化、满足更广泛的用户需求以及与“大数据”“人工智能”等新技术紧密结合等方向发展。核能应用场景由单一的“电力供应”向“国家能源、军民融合、海洋开发、综合利用”等方向扩展，供应产品也由纯“电”向“电、热、汽、水、同位素”等多用途方向拓展。以近期发展而言，在大规模电力供应市场上，大型和超大型三代压水堆是目前核电新建及更新换代的主要机型选择，而小型模块化反应堆是推动核能综合利用的关键。
核能领域科技发展目标与方向
“十四五”期间，立足我国核能技术发展现状及科技创新能力的实际情况，集中力量突破受制于人的关键技术、关键材料和关键装备，推动核电优化升级技术，促进新一代核电技术开发，积极探索小型模块化反应堆多用途利用，突破压水堆闭式燃料循环，带动核能全产业链实现高质量发展，加快推进我国由核电大国向核电强国转变。具体包括以下几方面。
推动三代核电技术型号优化升级，进一步提升装备自主化水平。以批量化发展和国际市场推广应用为目标，进一步提高三代核电机组安全性、经济性、厂址适应能力，固化和提升核电设备设计和制造工艺，提高设备可靠性，完善具有完全自主知识产权的三代核电标准化型号和型号谱系。开展大型核电机组供热（冷）方案优化设计，推动核能海水淡化、核能制氢等工艺核心设备和关键技术研究，探索核能与风电、光伏、储能、氢能等多能互补综合能源系统解决方案，提高核能综合利用效率。
发展小型模块化反应堆，推动多功能、综合型核能应用走在世界前列。完成先进模块化小型反应堆典型项目一体化与智能化设计，以满足在工业园区、海岛、基地等多场景工程应用条件；实现小型供热堆设计、装备、建造和配套体系的标准化，适时开展小型堆供热商用示范；攻关浮动式反应堆装置总体技术方案等关键技术研究；突破移动式反应堆关键共性技术。
有序推进新一代反应堆技术研发，开发新型应用场景。针对（超）高温气冷堆、钍基熔盐堆等我国具有领先技术优势的新一代反应堆开展集中攻关。“十四五”期间，开展高温气冷堆主氦风机电磁轴承等关键设备优化改造，研发“热—电—氢”多联产应用技术；建设20兆瓦小型模块化钍基熔盐研究堆及科学设施，探究堆内燃料转化规律，建立熔盐堆材料失效评估、寿命预测标准方法，完成钍基熔盐堆与发电系统耦合技术的研发与验证。
着力开展全产业链上下游支撑技术，在乏燃料后处理、核电站延寿等技术领域取得阶段性突破。开展先进核燃料、乏燃料后处理、放射性废物处理等领域技术和设备研究，开展核电厂长周期安全可靠运行策略研究，针对服役年限即将到期的核电机组开展运行许可证延续论证及示范。在重大基础设施支撑技术方面，加快反应堆热工水力、严重事故机理等先进理论研究成果的试验验证技术攻关，支撑高水平台架和研究设施的建设与升级。
研究未来核电与其他前沿学科的交叉与融合创新。围绕未来核电与其他前沿学科的交叉与融合创新，推进物联网、大数据、人工智能等相关技术在核电领域的应用，包括研发设计、建造运行、安全监管、延寿退役等各个环节。
核能领域科技发展建议
建议国家进一步加强顶层设计和统筹协调系统布局，建立和完善核能科技创新体系；加强基础研究，特别是核电装备材料、耐辐照核燃料和结构材料等共性问题的研究；加强包括前端和后端的核电产业链的协调配套发展。
建议依托我国现有的核相关领域有实力的科研机构和企业，整合国内资源，组建核能国家实验室，集中力量推进我国核能产业健康、快速发展，促进我国能源向绿色、低碳转型。
供稿丨电规总院
