我國(guó)核能產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步提升安全性、經(jīng)濟(jì)性并加快綜合利用，需要核能技術(shù)加快創(chuàng)新。

“雙碳”目標(biāo)和數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮下的中國(guó)核能產(chǎn)業(yè)，正朝著更安全、更先進(jìn)、更經(jīng)濟(jì)、更靈活的方向換擋升級(jí)。

記者3月15日從中國(guó)核學(xué)會(huì)“先進(jìn)核電”論壇上了解到，目前我國(guó)大陸地區(qū)共有77臺(tái)核電機(jī)組，其中在運(yùn)機(jī)組55臺(tái)，在建機(jī)組22臺(tái)，在建規(guī)模居世界第一，總機(jī)組數(shù)量居世界第二。按照相關(guān)規(guī)劃，未來(lái)一段時(shí)間我國(guó)將每年新建 6-8 臺(tái)機(jī)組，預(yù)計(jì) 2030 年前后運(yùn)行核電機(jī)組有望達(dá)100 臺(tái)左右，將躍居全球首位。

基于“雙碳”目標(biāo)下的規(guī)?；l(fā)展、良好安全業(yè)績(jī)、裝備自主化國(guó)產(chǎn)化能力大幅提升、原始創(chuàng)新能力不斷增強(qiáng)等成績(jī)，與會(huì)專家一致認(rèn)為，我國(guó)核能產(chǎn)業(yè)正迎來(lái)前所未有的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)的挑戰(zhàn)，進(jìn)一步提升安全性、經(jīng)濟(jì)性并加快綜合利用，需要核能技術(shù)加快創(chuàng)新。

技術(shù)創(chuàng)新緊扣發(fā)展需要

當(dāng)前是我國(guó)由核電大國(guó)向核電強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)的關(guān)鍵階段，黨的二十大報(bào)告提出“積極安全有序發(fā)展核電”，明確了核電規(guī)?；l(fā)展的前提和節(jié)奏。

中國(guó)核學(xué)會(huì)黨委書記、理事長(zhǎng)王壽君指出，目前，我國(guó)核科技創(chuàng)新體系能力正在全面提升，三代和四代核電、小型模塊化反應(yīng)堆研發(fā)應(yīng)用、受控核聚變研究、先進(jìn)核燃料循環(huán)各環(huán)節(jié)的技術(shù)水平實(shí)現(xiàn)大幅躍升，基礎(chǔ)科研取得新突破，核工業(yè)實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)、跨越趕超引領(lǐng)的基礎(chǔ)更加堅(jiān)實(shí)。

產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雖堅(jiān)實(shí)，但面對(duì)我國(guó)加快構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系的新要求，核能產(chǎn)業(yè)不得不調(diào)整角色定位。

“在‘雙碳’目標(biāo)情境下，對(duì)于發(fā)展迅猛但不穩(wěn)定的可再生能源而言，核電將發(fā)揮有力的支撐和補(bǔ)充作用，所以核電仍需繼續(xù)創(chuàng)新。”中國(guó)工程院院士葉奇蓁道出了核能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

葉奇蓁認(rèn)為，未來(lái)核電要更安全、更經(jīng)濟(jì)，需要從耐事故燃料研發(fā)、人工智能開發(fā)應(yīng)用、核電站數(shù)字化轉(zhuǎn)型、核電站廢物處理處置等方面著手開展創(chuàng)新攻關(guān)。

談及人工智能在核電站的開發(fā)應(yīng)用，葉奇蓁指出，它將提高核電運(yùn)行安全性，指導(dǎo)操作員操作和事故處理，同時(shí)加強(qiáng)核電關(guān)鍵系統(tǒng)和設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行監(jiān)控，提高系統(tǒng)設(shè)備的可靠性，還能對(duì)人不可達(dá)區(qū)域進(jìn)行機(jī)器人維修，減少人員的受照劑量?！按送?，人工智能可為嚴(yán)重事故處理、核電站退役創(chuàng)造技術(shù)條件，提高核電站的可利用率、經(jīng)濟(jì)性?！?

中核集團(tuán)副總工程師，中國(guó)核電工程有限公司黨委書記、董事長(zhǎng)徐鵬飛日前接受中國(guó)能源報(bào)記者采訪時(shí)稱，目前核電技術(shù)發(fā)展仍需在經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)境友好性和運(yùn)行靈活性四個(gè)方面開展進(jìn)一步探索研究?！拔覀兡壳罢诤穗娊ㄔO(shè)過(guò)程中推行模塊化、工廠化、自動(dòng)化 ，自動(dòng)化就是運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化手段，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維，大大降低人力成本。

“引入數(shù)字化可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原有核電廠設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試、運(yùn)行全過(guò)程的全方位升級(jí)，提高核電廠的建設(shè)效率與經(jīng)濟(jì)性，提升運(yùn)行的操作便捷性與安全性?！?徐鵬飛說(shuō)。

自主三代技術(shù)持續(xù)優(yōu)化

“我國(guó)每年將開建6-8臺(tái)核電機(jī)組，約1000萬(wàn)千瓦裝機(jī)。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)測(cè)算，2035年中國(guó)在運(yùn)核電將達(dá)到1.5億千瓦，在建5000萬(wàn)千瓦，主要建設(shè)以華龍系列和國(guó)和系列為主的三代核電機(jī)組。”葉奇蓁透露。

記者了解到，隨著三代核電批量化規(guī)?；ㄔO(shè)，技術(shù)改進(jìn)升級(jí)也在同步進(jìn)行。

據(jù)中核集團(tuán)首席專家、“華龍一號(hào)”總設(shè)計(jì)師邢繼介紹，目前中核集團(tuán)“華龍一號(hào)”機(jī)組已建成4臺(tái)，在建4臺(tái)，已核準(zhǔn)2臺(tái)，另外國(guó)內(nèi)還有10臺(tái)以上機(jī)組處于開工準(zhǔn)備，海外已簽訂2臺(tái)機(jī)組總承包合同。

針對(duì)“華龍一號(hào)”的近期改進(jìn)，邢繼表示，后續(xù)開工項(xiàng)目將秉承“持續(xù)優(yōu)化方針”不動(dòng)搖，在保持“華龍一號(hào)”總體設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、總安全目標(biāo)不變的基礎(chǔ)上，吸取設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行等領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)反饋，展開一系列優(yōu)化專項(xiàng)措施，最終有效提升“華龍一號(hào)”的可建造性、經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

就核電技術(shù)的持續(xù)升級(jí)，國(guó)家電投首席科學(xué)家、核能總工程師、“國(guó)和一號(hào)”總設(shè)計(jì)師鄭明光分析了二代、一般三代以及先進(jìn)三代核電的差異。他指出，先進(jìn)三代核電經(jīng)濟(jì)上更具競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)設(shè)置完整的嚴(yán)重事故預(yù)防與緩解能力，消除了大規(guī)模放射性釋放的可能性，排除了核電風(fēng)險(xiǎn)對(duì)環(huán)境與公眾的放射性危害。

以“國(guó)和一號(hào)”為例，鄭明光介紹，基于壓水堆核電重大專項(xiàng)研發(fā)和工程建設(shè)，我國(guó)實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)核電技術(shù)的跨越式發(fā)展，形成完整的創(chuàng)新體系與批量化發(fā)展能力。“大型先進(jìn)壓水堆是今后30年的主力發(fā)電機(jī)型。面向未來(lái)，在積極追求固有安全、本質(zhì)安全的基礎(chǔ)上，我國(guó)核電要?jiǎng)?chuàng)造先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，追求綜合競(jìng)爭(zhēng)力，持續(xù)提升核能產(chǎn)業(yè)生命力?！?

鎖定多元綜合應(yīng)用場(chǎng)景

新型電力系統(tǒng)需要更安全、更經(jīng)濟(jì)、更靈活的核電，而清潔低碳的能源體系則需要更加多元的核能應(yīng)用，其中核能供熱肩負(fù)首任。

經(jīng)過(guò)數(shù)年探索，目前我國(guó)核能供熱已實(shí)現(xiàn)從試驗(yàn)到示范、再到商用的突破。自2017年中核集團(tuán)發(fā)布自主研發(fā)、用于區(qū)域供熱的“燕龍”池式低溫供熱堆以來(lái)，我國(guó)商運(yùn)核電站率先破局，近年陸續(xù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)供暖。其中，山東海陽(yáng)核電連續(xù)投運(yùn)我國(guó)首個(gè)核能供熱商用工程一期項(xiàng)目、 “暖核一號(hào)”核能供熱工程二期項(xiàng)目，秦山核電投運(yùn)南方首個(gè)核能供熱示范項(xiàng)目，紅沿河核電投運(yùn)東北地區(qū)首個(gè)核能供暖項(xiàng)目。

葉奇蓁介紹，未來(lái)我國(guó)個(gè)別核電基地還會(huì)推出“高溫堆+壓水堆”組合發(fā)展模式，商用高溫氣冷堆和壓水堆可以共同實(shí)現(xiàn)核能綜合利用，助力減排降碳。

目前，我國(guó)在運(yùn)二代、三代核電機(jī)組主業(yè)為發(fā)電，只有個(gè)別機(jī)組改造后實(shí)現(xiàn)供熱供汽，而處于產(chǎn)業(yè)化起步階段、具備四代核能特征的高溫氣冷堆已經(jīng)提前鎖定多元化綜合利用方向。

清華大學(xué)核研院副院長(zhǎng)兼副總工程師、國(guó)家科技重大專項(xiàng)“高溫氣冷堆核電站”副總師董玉杰出透露，高溫氣冷堆在供熱、供汽、制氫等方面均具有優(yōu)勢(shì)，尤其與石化園區(qū)動(dòng)力和能源需求具有較好匹配性，可同時(shí)滿足園區(qū)蒸汽、海水淡化、供暖、電力、綠氫等需求，成為綜合動(dòng)力站。

“2臺(tái)HTR-PM600S (3x200MW)高溫氣冷堆替代燃煤機(jī)組每年可減少燃煤使用(標(biāo)煤)約280萬(wàn)噸，相應(yīng)減少二氧化碳排放720萬(wàn)噸、煙塵約122噸、二氧化硫約960噸、氮氧化物約1320噸，減排效益相當(dāng)于種植約2.6萬(wàn)公頃森林?！倍窠苷f(shuō)。

據(jù)了解，清華大學(xué)核研院目前正與中核集團(tuán)等合作單位共同進(jìn)行高溫氣冷堆助力石化行業(yè)碳減排的產(chǎn)業(yè)化推廣，且與江蘇、浙江、廣東、海南等地大型石化園區(qū)形成合作。