核能發(fā)展面臨的問題和對策

中國原子能科學研究院院長、快堆產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長 萬鋼

能源，是關(guān)系到千家萬戶和社會經(jīng)濟發(fā)展的基本問題。我國作為最大的發(fā)展中國家，同時又是世界第二大經(jīng)濟體，能源問題尤為突出。由于我國在國際上的產(chǎn)業(yè)分工處于產(chǎn)業(yè)鏈中低端，第二產(chǎn)業(yè)占GDP的比重大，支持經(jīng)濟的增長需要對應的較高能源供應增長。按近年情況來看，能源增長對經(jīng)濟發(fā)展的支持比約為1∶1，即要維持我國GDP每年7%～8%的增長，就需要能源7%～8%的增長。在我國目前的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占了69%，包括煤、油、氣在內(nèi)的化石能源總共占91%，水、核、可再生能源等清潔能源總計占比僅為9%，整體結(jié)構(gòu)非常不合理。由于化石能源的大量使用，使得我國的環(huán)境面臨巨大壓力，霧霾已經(jīng)大范圍、長時間在多個地區(qū)出現(xiàn)；在國際上，按照我國政府在哥本哈根會議上的承諾，到2020年單位GDP的CO2要減少排放40%～45%，清潔能源的比例要達到15%，壓力巨大。

從技術(shù)成熟度和未來發(fā)展看，我國的清潔能源可以由核能、水能、風能和太陽能組成。發(fā)展核能，已成為我國的必然選擇之一，并且具有很好的規(guī)模發(fā)展上升空間。

在2011年日本福島事故之后，公眾更加關(guān)心核電是否足夠安全。同一些國家一樣，我國也放慢了發(fā)展核電的步伐，政策從“積極發(fā)展”調(diào)整為“安全高效”。如今，福島事故對全球核工業(yè)的影響逐漸清晰，世界對福島核事故的認識也逐漸由感性回歸理性，世界核電逐漸恢復平穩(wěn)發(fā)展。盡管新建核電站數(shù)目相比福島事故前大幅度減少，但世界核電裝機容量依然呈現(xiàn)出平穩(wěn)上升的趨勢。在2013年6月在俄羅斯圣彼得堡舉行的 “面向21世紀核能部長級大會” 上，來自87個國家和7個國際組織的約500名代表分析了福島事故后的核電形勢，認為：核能仍然是許多國家加強能源安全，降低化石燃料價格波動的影響，以及緩解氣候變化效應的一個重要選項。

核能發(fā)展主要面臨著經(jīng)濟性、公眾可接受性和發(fā)展規(guī)模三個方面的挑戰(zhàn)，為此應有相應的對策。

首先是核電經(jīng)濟性問題。核電的經(jīng)濟性，受到各國政府、工業(yè)界和社會民眾的密切關(guān)注。2013年，國家發(fā)改委關(guān)于核電標桿電價政策的出臺，結(jié)束了核電“一廠一價”的定價機制，意味著核電發(fā)展從計劃經(jīng)濟走向了市場經(jīng)濟。每度0.43元的電價已經(jīng)優(yōu)于煤電電價，突出了核電的經(jīng)濟性，在另一方面也是給出了對核電的經(jīng)濟性要求。影響核電經(jīng)濟性的因素主要與設計方案、建造周期和技術(shù)成熟度等有關(guān)。福島事故前，核電的經(jīng)濟性得到了世界各國的認可，核電的經(jīng)濟性也是核電發(fā)展的主要動力。但福島核事故后，受到更高的安全標準和嚴格審評影響，世界在建核電站的工期有所延遲，工程造價也有一定程度的攀升。我國新建的三代核電造價也一定程度上高于二代改進型反應堆。從目前來看，通過優(yōu)化設計、縮短建設周期、控制建設投資和降低運行成本等，可以有效較低核電成本，繼續(xù)保持核電相對于火電的經(jīng)濟競爭力。

其次是核能公眾接受性問題。長期以來，核能的公眾接受性是一個關(guān)乎核電推廣的關(guān)鍵問題，在不同歷史時期都曾影響著核能的發(fā)展進程。歷史經(jīng)驗表明，核事故的發(fā)生會引起民眾的巨大恐慌，影響其對核能安全性的信心，從而阻礙核能的發(fā)展。在福島事故前，根據(jù)歐盟委員會的官方民調(diào)機構(gòu)于2010年發(fā)布的報告顯示，56%的歐盟公眾希望保持現(xiàn)有核電機組或增加核電比重（相比2007年增加7%）。但福島核事故后，公眾對核能發(fā)展的支持率下降。為提高核能公眾接受性，在眾多的應對措施中，保證核電機組安全運行、保持核電信息的公開透明以及讓所有利益相關(guān)者參與決策，成為各方認可的最為有效措施。近兩年多來，擁有投運核電機組的國家普遍進行了嚴格的核安全檢查或壓力側(cè)試，結(jié)合福島核事故的經(jīng)驗教訓提出具體整改措施，核安全水平得到切實提高。兩年多來核電保持了良好的安全運行記錄。但從根本上講，核電站在安全性上必須做到實質(zhì)性消除大規(guī)模放射性釋放的可能，使得在堆芯熔化的嚴重事故情況下也無需廠外應急，這一點已經(jīng)在國家發(fā)布的新的核電發(fā)展規(guī)劃中明確提出。實際上，我國正在發(fā)展的三代和四代核電技術(shù)，已經(jīng)可以較好地解決這個問題。

第三是核能的規(guī)?？梢园l(fā)展到多大程度，鈾資源是否可以支撐該發(fā)展。核能要成為主力能源，其裝機規(guī)模應大約在總裝機容量的20%以上。即使按目前的裝機容量，核能總量也要達到2億千瓦以上。根據(jù)工程院、科學院等的預測，到2050年我國核能總的發(fā)展規(guī)模應該達到4億千瓦以上。由于一個百萬千瓦壓水堆核電站在60年壽期內(nèi)就需要消耗1萬噸天然鈾，我國未來核能的發(fā)展如果全部采用壓水堆，則需要400多萬噸天然鈾來支撐。但現(xiàn)在全世界已經(jīng)探明的可經(jīng)濟開采的鈾儲量僅為600多萬噸。顯然，我國核能的發(fā)展必須有另外的解決途徑。

解決該問題的一個有效途徑就是發(fā)展快堆。以快堆為龍頭的先進核燃料循環(huán)系統(tǒng)可以有效利用天然鈾中占99.3%的鈾238，實現(xiàn)燃料的增殖，相比壓水堆，可以將鈾資源的利用率提高60倍以上。除此以外，快堆因可以焚燒長壽命的錒系元素，有利于核廢物最小化的處理?？於雅c壓水堆匹配發(fā)展，可以實現(xiàn)核能的可持續(xù)發(fā)展?？於言皆鐚崿F(xiàn)工業(yè)化、商業(yè)化，核能發(fā)展的整體鈾資源需求量就越低。按照我國熱堆（我國是壓水堆）、快堆、聚變堆的核能發(fā)展戰(zhàn)略，我國現(xiàn)階段應大力建造成熟的壓水堆電站，并盡快完成快堆電站的工業(yè)示范，在2030年左右實現(xiàn)快堆的商用推廣，以更多的快堆電站，克服壓水堆后續(xù)發(fā)展面臨的天然鈾資源瓶頸問題，實現(xiàn)核能的大規(guī)模可持續(xù)發(fā)展。目前，中核集團正在以2023年左右建成示范快堆電站為目標，組織開展相關(guān)研發(fā)、設計和建設前期準備工作。中國原子能科學研究院牽頭，組織快堆產(chǎn)業(yè)化技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟成員單位開展研發(fā)、設計和設備研制。

總之，核能的發(fā)展經(jīng)過多年的積累，技術(shù)已日臻成熟，第三代和第四代核電站均能很好實現(xiàn)國務院提出的安全目標。同時，通過建立基于快堆的先進核燃料循環(huán)系統(tǒng)，可以在有限的鈾資源下實現(xiàn)核能的大規(guī)?？沙掷m(xù)發(fā)展。核能與水能、風能、太陽能有機結(jié)合，有望在保證能源發(fā)展的前提下，進一步優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，減少化石燃料的使用，降低二氧化碳排放和霧霾天氣的形成，實現(xiàn)十八大提出的建設美麗中國的目標。