今年1月和5月，受國家原子能機構(gòu)的推薦和國際原子能機構(gòu)（IAEA）的邀請，筆者先后參加兩個關(guān)于全球核電發(fā)展的國際會議。以兩次會議主要內(nèi)容為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來對全球核電發(fā)展的觀察與思考，筆者對世界核電發(fā)展做了梳理和展望。
根據(jù)IAEA統(tǒng)計，截至2019年6月底，全球共有449臺機組在運，分布在30個國家，核電裝機近4億千瓦，另有54臺機組在建，裝機約為5500萬千瓦，全球核電運行堆年超過1.8萬年。世界核協(xié)會年度報告顯示，2018年全球核發(fā)電量超過2500億千瓦時，占全球電力供應(yīng)的10.5%。IAEA專家認為，目前全球核電有四個趨勢值得關(guān)注：一是作為清潔能源，核電是全球減碳的主要貢獻者，未來可發(fā)揮更大作用；二是人類要有效應(yīng)對能源需求、氣候變化、環(huán)境保護挑戰(zhàn)，核電份額需穩(wěn)步提升；三是從核電發(fā)展地域和技術(shù)看，世界核電發(fā)展的中心正從歐洲、北美向亞洲轉(zhuǎn)移；四是核電持續(xù)發(fā)展需要各國綜合性的政策支持。
新興核電國家核電發(fā)展情況
阿聯(lián)酋：由韓國承建的4臺機組進展順利，首堆于2012年開工建設(shè)，目前已基本完工，正在等待監(jiān)管當(dāng)局的許可，預(yù)計今年裝料、調(diào)試，明年運行。4臺機組（單機容量135萬千瓦）建成投運后，將占全國電力供應(yīng)的25%；未來計劃新建4-8臺百萬千瓦核電機組。
白俄羅斯：首臺機組于2013年開工建設(shè)，計劃今年6月開始調(diào)試工作，屬于內(nèi)陸核電站。2021年兩臺機組并網(wǎng)后，可占全國電力供應(yīng)的38%。中、日、韓、俄參與了競標，最后俄羅斯原子能公司中標。
孟加拉：全國電力裝機中年天然氣發(fā)電占比53%；缺少本土能源資源，核電已作為國家基荷能源來發(fā)展，2017、2018年先后開工兩臺俄羅斯原子能公司承建的AES-2006，計劃分別于2023、2024年開始調(diào)試工作；未來20年擬陸續(xù)再建4臺百萬千瓦核電機組。
土耳其：全國能源72%依賴進口，近年來能源需求上升快，需要發(fā)展核電；計劃2030年有3個核電基地共12臺機組，核電占比達到15%。與俄羅斯合作的Akkuyu核電站計劃建設(shè)兩臺VVER V-509機組，首臺機組已于2018年4月開工；與日本合作的第二個核電站Sinop，相關(guān)工作正在推進中；第三個核電站正在選址過程中，有與中國合作的計劃。
埃及：由于本土缺乏一次能源，埃及于上世紀50年代就開始計劃引入核電，但由于各種原因，除了分別由俄羅斯和阿根廷援建了兩臺研究堆外，核電計劃沒有實質(zhì)性進展。進入新世紀后，隨著能源需求增加，核電建設(shè)再次提上日程：2007年通過原子能法，2017年明確了發(fā)展核電的國家政策；2016年與俄羅斯原子能公司簽定了工程總承包合同（EPC）并于次年生效，計劃在El Dabaa電站建設(shè)4臺VVER-1200機組。俄羅斯將負責(zé)為該電廠提供核燃料、建造乏核燃料容器和儲存設(shè)施、人才培養(yǎng)、前十年核電廠運營和維護支持。
波蘭：目前能源供應(yīng)以煤為主，占比達78%，預(yù)計該國褐煤資源將在2040年左右消耗殆盡，因此于2009年啟動發(fā)展核電的計劃。福島核事故給該國推進核電發(fā)展帶來了一定的阻力，但因能源需求、大氣污染和CO2減排的壓力，目前重新推進核電的共識越來越多、呼聲越來越高?！安ㄌm核電規(guī)劃（PNPP）” 2013年獲經(jīng)濟部批準，2014年經(jīng)內(nèi)閣會議審查通過，2018年升版后的規(guī)劃被納入波蘭國家能源規(guī)劃。該國計劃2030年核電占比為6%，2040年達到18%，目前正在開展選址和環(huán)境影響評價等前期工作。
越南：原計劃2020年建成首堆，日本福島核事故后，公眾更加關(guān)注核安全，加之國際國內(nèi)經(jīng)濟形勢的影響，推遲了核電計劃。2016年經(jīng)過修訂的“國家電力發(fā)展計劃”得到總理批準，計劃到2030年建成4臺百萬千瓦機組，屆時核電占比將達到10.1%。一期項目為俄羅斯原子能公司承建的Ninh Thuan1號兩臺機組，首堆計劃2028年建成；二期項目計劃為日本公司承建的Ninh Thuan2號兩臺機組。
約旦：一次能源短缺，約96%的能源依賴進口。因此，其“2007-2020國家能源戰(zhàn)略”以及升級版“2015-2025能源戰(zhàn)略”中，都將核能列入國家能源戰(zhàn)略的重要選項，包括發(fā)展百萬千瓦的大型商用堆和中小反應(yīng)堆，目前核電計劃仍然處于初期階段。
印尼：2016年其能源結(jié)構(gòu)前三位分別是石油（37%）、煤（31%）和天然氣（23%），可再生能源為7.7%，一次能源嚴重依賴進口。2014年通過的政府法令中，規(guī)劃到2025年包括核電在內(nèi)的新能源和可再生能源提高到23%，屆時核電裝機計劃為2GW；2050年占比將達到31%，核電裝機為8GW。近年來，印尼公眾對核電的支持率上升，由2011年（福島事故后）的49%上升到2017年的77%。
尼日利亞：1976年成立國家原子能委員會，但推進核電的工作直到2006年才開始實際運作，核電推進計劃受福島核事故影響，進展緩慢。2015年初步計劃首臺百萬千瓦機組于2025年建成，另外還計劃在2030年建成3臺機組。2018年以來正在對2015年的計劃進行修訂和完善。
蘇丹：在IAEA幫助下，自 2007年開始推進核電發(fā)展計劃，但由于政治、經(jīng)濟等各方面的原因，進展緩慢。2016年通過水利電力部部長法令，計劃在2031年建設(shè)兩臺600MW萬千瓦機組的首座核電站。
馬來西亞：2008年計劃引入核電，2011年1月成立馬來西亞核電公司，作為推進核電計劃的責(zé)任單位。福島事故后，核電計劃推進無實質(zhì)性進展，主要原因是公眾接受問題和政府對核電的態(tài)度不明朗。
部分有核電國家核電發(fā)展情況
巴基斯坦：目前有5臺運行核電機組，裝機為143萬千瓦，核發(fā)電占比為4.3%。首臺機組為從加拿大引進、1972年建成投運的K-1機組；兩臺在建機組（K-2、K-3號）采用中國“華龍一號”技術(shù)，目前進展順利；C-5項目（華龍）正在與中核集團洽談商務(wù)合同。巴基斯坦計劃到2030年核電裝機達到8800MW。
巴西：建立了較完整核燃料循環(huán)體系，有多座研究堆；首臺核電機組ANGRA 1號（657MW，西屋公司提供技術(shù)）于1985年投入運行，ANGRA2號（1350MW，由西門子等提供技術(shù)）于2001投運；目前正在推進建設(shè)ANGRA 3號機組（1405MW， 由西門子/法瑪通提供技術(shù)）。
亞美利亞：現(xiàn)有兩臺機組分別于1977、1980年投運，1988年發(fā)生大地震后，盡管兩臺機組完好，前蘇聯(lián)仍然下令長期停機。1993年，為克服經(jīng)濟危機影響，決定重啟2號機組。在俄羅斯幫助下，2號機組于1995年成功恢復(fù)運行，但1號機仍處于長期停運狀態(tài)。福島事故對該國核電新機組計劃帶來較大影響，但老機組依然進行了延壽，2015年，該國政府決定再建設(shè)1臺600MW新機組。
烏克蘭：1986年4月，前蘇聯(lián)時代烏克蘭境內(nèi)發(fā)生了爾諾貝利核事故，切爾諾貝利電站共有4臺機組，事故機組為4號機組，事故發(fā)生后即永久封存，但該廠址另外3臺機組保持了持續(xù)運行，最后一臺機組運行至2000年才宣布永久停機。目前，核電仍然是該國主要能源來源，現(xiàn)有4個核電站15臺機組在運，裝機13835 MW，2017年核發(fā)電占比超過55%。2017年8月內(nèi)閣通過的“2035年能源戰(zhàn)略”中，核電仍然拌演重要角色：計劃通過對現(xiàn)在機組延壽、功率提升（已有9臺機組獲延壽10年或20年）， 繼續(xù)建設(shè)KHMELNITSKI3號和4號兩臺百萬千瓦機組（分別于1986、1987年開工），使其核發(fā)電占比保持在50%左右。
法國：目前有58臺機組在運，1臺EPR機組在建，多年來其核發(fā)電占比保持在75%左右。法國未來的能源規(guī)劃中，計劃大量發(fā)展包括核能、可再生能源在內(nèi)的低碳能源，2035年核發(fā)電規(guī)模仍將保持在50%左右。
伊朗：首臺核電機組（Busheher核電站，俄羅斯提供的VVER-1000堆型）于2013年并網(wǎng)發(fā)電。未來計劃包括建設(shè)一臺100MW小型反應(yīng)堆(用于發(fā)電和海水淡化)，建設(shè)兩臺俄羅斯的VVER-1000型號的大型機組。
俄羅斯：目前，俄羅斯共有35臺機組商運，其中包括兩臺快堆，13臺氣冷堆，2018年核發(fā)電占比近18%，還有6臺機組在建。俄羅斯十分重視核電全球戰(zhàn)略布局。今年1月在IAEA在維也納開的“核電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)開發(fā)的熱點問題技術(shù)會議”上，該國派出7名代表與會，作了多篇富有針對性的報告。
俄羅斯在全球推銷核電的方式方法非常值得學(xué)習(xí)：強調(diào)可以提供從核電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)開發(fā)、選址、設(shè)計、建造、運行、維修、廢物處置及退役全鏈條全方位的服務(wù)；把核電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)建設(shè)與核電工程總承包（EPC）相結(jié)合，便于及早介入而鎖定項目；充分借助IAEA平臺，通過資助IAEA核電管理學(xué)校（NEMS）、技術(shù)合作（TC）項目和跨地區(qū)（INT）項目，培殖親俄力量；他們有專門核電推廣團隊，有針對性地整體開展工作。目前，俄羅斯核電出口占據(jù)了全球絕大部分新興市場，據(jù)報道，目前其在手的核電訂單近40臺機組。
美國：現(xiàn)有97臺機組運行，2臺AP1000機組在建。長期以來，美國核發(fā)電占比保持在20%左右，2018年核發(fā)電占比為19.32%。自上世紀九十年代以來，盡管美國沒有規(guī)模建設(shè)核電機組的計劃，但通過升級改造、提升容量，相當(dāng)于新建了6-8臺百萬級核電機組。美國核電業(yè)屆不斷提升運行水平，政府給予電力消納方面的支持，其機組能力因子近年來保持在92%左右，核電有效利用率極佳。美國政府在核電中小型反應(yīng)堆、先進堆等方面持續(xù)給予政策和資金支持，以期保持其在先進核電技術(shù)方面的領(lǐng)先地位。
韓國：核電技術(shù)引進自美國，但通過幾十年來有效的消化、吸收、再創(chuàng)新，成功開發(fā)出自己的三代技術(shù)APR1400，首臺機組于2016年投入運行；憑借自主三代技術(shù)，韓國贏得阿聯(lián)酋首批4臺機組的訂單，并于2012年開工建設(shè)。韓國目前有25臺核電機組運行，4臺機組在建，2018年核電發(fā)電量占比近24%。福島事故后，隨著韓國國內(nèi)反核勢力的日漸高漲，政府部門在調(diào)整原來比較龐大的核電規(guī)劃，但核電作為重要的清潔低碳能源仍將在其能源結(jié)構(gòu)中占有重要地位。
印度：目前有22臺機組在運，7臺機組在建，核電占比不高，保持在3.2%左右，其主要能源仍然是化石能源。印度核電起步較早，具有核電設(shè)計建造能力，但其核電機組容量較小。近年來，印度與俄羅斯合作，開工建設(shè)了百萬千瓦級的核電機組，部分機組已投入運行。
阿根廷：目前有3臺機組在運行，2014年開始的CREAM25MW小堆仍在建設(shè)中，預(yù)計2022年完工。另外，阿根廷與中核集團合作建設(shè)“華龍一號”機組的協(xié)議已經(jīng)簽署，各項工作正在推進中。
捷克：上世紀70年代開始建設(shè)核電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，目前該國50%的電力和大部分供熱由核電提供。
匈牙利：目前有4臺前蘇聯(lián)提供的440MW機組運行，已批準延壽20年，功率提升至500MW；另計劃從俄羅斯引進建設(shè)兩臺VVER1200機組，2017年已獲廠址許可。
羅馬尼亞：目前有兩臺重水堆機組在運，核電占比為16%，政府積極支持核電發(fā)展。今年5月9日與中廣核簽署了有關(guān)協(xié)議，擬由中廣核投資建設(shè)另兩臺重水堆機組。該國建有干式中間儲存設(shè)施，乏燃料可保存50年。
斯洛伐克：現(xiàn)有4臺機組運行，2臺在建，3臺永久停運，核電裝機占25%，核發(fā)電占比達55%，該國還有再建新機組的計劃。
德國：目前還有7臺機組在運行，按關(guān)停計劃，今年將關(guān)停兩臺、2021年關(guān)停3臺、2022年關(guān)停最后一臺，但仍將保留研究堆。
瑞士：現(xiàn)有5個機組仍將運行至壽期結(jié)束，將持續(xù)保持核電研發(fā)能力，暫無新核電機組建設(shè)計劃。
中國核電發(fā)展概況
截至2019年6月30日，我國大陸運行核電機組共47臺，裝機容量4873萬千瓦；在建機組11臺，裝機容量約1134萬千瓦，多年來保持全球首位。中國核能行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計報告顯示，2018年，我國大陸共44臺商運核電機組，總裝機容量4464.516萬千瓦，占全國電力總裝機容量的2.35%；全年核發(fā)電為2865.11億千瓦時，約占全國累計發(fā)電量的4.22%，全年核電設(shè)備平均利用小時數(shù)為7499.22小時，設(shè)備平均利用率為85.61%。與燃煤發(fā)電相比，核發(fā)電相當(dāng)于減少燃燒標準煤8824.54萬噸 ，減少排放二氧化碳23120.29萬噸，減少排放二氧化硫75.01萬噸，減少排放氮氧化物65.30萬噸。
經(jīng)過30多年持續(xù)不斷的發(fā)展，中國核電從無到有、從小到大，自主建設(shè)和引進消化吸收再創(chuàng)新同步進行，實現(xiàn)了三代核電技術(shù)設(shè)計自主化、重要關(guān)鍵設(shè)備國家產(chǎn)化；具有四代核電特征的高溫氣冷堆示范工程已進入工程最后階段，預(yù)計在明年實現(xiàn)裝料，60萬千瓦霞浦示范快堆于2017年開工，目前工程推進順利；在聚變堆研究方面，作為重要成員之一，中國積極參加國際熱核聚變反應(yīng)堆計劃（ITER），并在關(guān)鍵領(lǐng)域取得了重要進展。
切爾諾貝利事故和日本福島核事故為世界核電界敲響了警鐘，也促使中國核電行業(yè)進一步優(yōu)化設(shè)計、加強安全監(jiān)管和日常運行管理，不斷提升核電安全運行水平。
長期以來，我國核電安全運行一直保持良好業(yè)績，根據(jù)世界核電運行協(xié)會（WANO）的綜合指數(shù)統(tǒng)計，2017年，全球有57臺機組獲得滿分100分，中國有11臺；2018年，全球53臺機組獲得滿分100分，中國有12臺。我國是世界上少數(shù)幾個擁有完整核燃料循環(huán)體系的國家，幾十年來核電建設(shè)步伐沒有停止，積累的核電建造能力居世界前列，包括AP1000、EPR在內(nèi)的主要的三代核電率先在中國建成投運，自主三代核電華龍一號全球首堆福清5號已于今年4月提前50天啟動冷試 全面轉(zhuǎn)入調(diào)試階段，海外華龍首批項目（巴基斯坦卡拉奇2、3號機組）推進順利。
核電的前景與發(fā)展方向
核電起步于上世紀50年代，在60多年的發(fā)展歷程中，核電技術(shù)經(jīng)歷了原型堆、一代、二代、二代改進型等不同的技術(shù)發(fā)展階段。隨著BWER（美日）、APR1400（韓國）、VVER（俄羅斯）、AP1000（美國）、EPR（法國）等核電機組投運，以及我國華龍一號機組建設(shè)順利推進，三代核電逐步成為當(dāng)前及今后一段時間內(nèi)的主力軍；高溫氣冷堆、快堆等具有四代特征的核電技術(shù)正在中國示范建設(shè)，國際社會也正在組織對核聚變技術(shù)進行合作攻關(guān)，核電為人類解決未來能源大規(guī)模安全穩(wěn)定供給問題提供了長遠的解決思路。
與傳統(tǒng)能源形式相比，核電具有低碳、清潔、高效、換料周期長（12-18個月?lián)Q料）、使用壽期長（二代改進型及三代設(shè)計壽命已達60年）、運行成本低等屬性，是目前唯一能夠大規(guī)模替代化石能源的基荷能源形式。盡管核電發(fā)展面臨核安全、公眾接受等諸多挑戰(zhàn)，但長遠看，隨著人類科技進步、管理升級，核電將越來越安全。譬如，核電行業(yè)正在開發(fā)耐事故核燃料，這種燃料與鋯結(jié)合后不容易過熱，也很少產(chǎn)生氫氣，從而避免發(fā)生類似福島事故那樣的氫氣爆炸；一些單位正在研究用其他材料取代鋯或者二氧化鈾，進一步提升核電安全性?？梢灶A(yù)見，核電將會與水電、風(fēng)電、太陽能等清潔能源以及傳統(tǒng)的化石能源有機組合，為人類社會提供更加安全穩(wěn)定的能源供應(yīng)。核電的未來與人類社會和諧發(fā)展緊密相關(guān)，有著光明的未來。
那么，未來的核電、核能是什么樣，又會以什么方式來滿足人類社會對安全清潔電力供應(yīng)的需求，以緩解氣候變化、環(huán)境保護等問題。要回答這些問題，首先要回頭看核能的本質(zhì)屬性，其次要思考未來社會的對能源的需要。
眾所周知，1千克鈾（U235）全部裂變放出的能量相當(dāng)于2700噸標準煤燃燒釋放出的能量，核聚變效率比核裂變還要高出好幾倍，核能高效，且裂變、聚變過程均無溫室氣體或其它有害氣體產(chǎn)生，因此，一代代科學(xué)家和工程技術(shù)人員潛心于和平利用核能，為人類社會服務(wù)。展望未來，核電或者核能將以大、中、小、微等多種方式服務(wù)于人類社會。
首先，在清潔能源供應(yīng)方面，核電將為人類解決大規(guī)模安全穩(wěn)定的電力供應(yīng)問題提供解決方案。以中國為例，目前可以提供30萬千瓦、60萬千瓦、百萬千瓦及以上的各種類型成熟核反應(yīng)堆技術(shù)，設(shè)備國產(chǎn)化率可達85%以上。
其次，人類核電站技術(shù)主要利用核裂變機理，從原型堆發(fā)展到目前開始示范的具有四代核電特征的快堆、高溫堆技術(shù)。同時，包括中國在內(nèi)的世界各主要核電國家均在研發(fā)核聚變堆。按照科學(xué)分析，核聚變技術(shù)將為人類終極解決電力供應(yīng)問題提供可靠選擇。
第三，隨著中小型反應(yīng)堆技術(shù)的發(fā)展和成熟，核電將在滿足島嶼、海洋平臺、遠洋運輸、偏遠地區(qū)等特殊環(huán)境下的電力或動力供應(yīng)發(fā)揮獨特作用。近年來，模塊化小型堆研發(fā)廣受關(guān)注。美國能源部支持mPower、Nuscale兩種模塊化小型堆設(shè)計；俄羅斯KLT40S 浮動核電站處于調(diào)試階段，預(yù)計今年完工，RITM—— 200 核動力破冰船首艘“北極號” 2013 年開工、2016下水。韓國SMART模塊化小型堆完成設(shè)計，正在開展工程可行性研究。我國模塊化小型堆ACP100已完成初步設(shè)計，具備工程條件；浮動核電站ACP25S、ACP100S，ACPR50S均在開展初步設(shè)計；“燕龍”低溫供熱堆正在開展方案設(shè)計，清華大學(xué)低溫供熱堆已完成初步設(shè)計。
另外，利用放射性同位素衰變機理研發(fā)的放射性同位素電池（核電池）已成功用作航天器、心臟起搏器、海底電纜中繼器等的電源。核電池取得實質(zhì)性進展始于20世紀50年代未，由于其具有體積小、重量輕和壽命長等特點，且其能量大小、速度不受外界環(huán)境如溫度、化學(xué)反應(yīng)、壓力、電磁場等影響，可在很大溫度范圍和惡劣環(huán)境中工作。隨著同位素利用技術(shù)的不斷進步，核電池將在航天航空、深空探測、深海探測、交通運輸、電動機械等領(lǐng)域廣泛利用。
總之，核能是二十世紀人類最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。核科學(xué)與技術(shù)已廣泛應(yīng)用于能源、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等廣泛領(lǐng)域，隨著人類科學(xué)技術(shù)不斷進步，未來的核能必將以其獨有優(yōu)勢發(fā)揮獨特作用，服務(wù)于人類對于和平美好生活的需要。
