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        作者簡介：歐陽予（1927），男，四川樂山人，中國科學院院士，核反應堆和核電專家。

世界核電國家的發展戰略歷程

與我國核電發展

歐陽予

(中國核工業集團公司，北京  100822)

[摘要]概述了世界上主要發展核電的國家的技術路線，發展戰略歷程及其經驗與教訓，當前國際上核電發展的動向及前景；我國核電中長期的目標與任務；我國核電自主化取得的成績、具備的能力以及為趕上國際選進水平所做的努力；國核能開發利用的前景展望。

[關鍵詞]核電；發展戰略；發展規劃；自主化；前景展望

[中圖分類號]TO12  [文獻標識碼]A    [文章編號]1674—1617—（2008）03—0194—08

DevelOpment Strategy and process Of world nuclear power StateS  and

nuclear power develOpment in Chiaa

OUYANG Yu

(China National Nuclear Corporation，Beijing 100822，China)

    [Abstract]The paper briefly summarizes the technical lines，development strategies and processes，experiences and lessons 01 world majOr nuclear power states；world nudear power development tendency andprospect；the Objectives and missions Of China'S Medium-and Long-term Nuclear Power Development Program；China’s achievements made in nuclear power localization，capabilities already possessed，efforts made tO catch Up with world advanced level，and future outlook fOr development and utilization Of nuclear energy．

    [Key words]nuclear power；development strategyl development program；localization；future outlook

6我國核電已由起步進入發展階段

我國是重視核能發電的。早在1956年制定的們956年至1967年科學技術發展遠景規劃》中就明確指出，“用原子能發電是動力發展的新紀元，是有遠大前途的”,“在有條件下應用原子能發電，組成綜合動力系統”。但是，由于受“文化大革命”的干擾，我國核電起步較晚。1974年3月31日周恩來總理主持中央專門委員會，批準了30萬千瓦級的壓水堆核電方案，作為科技開發項目列入國家計劃，核電才開始起步。這就是“728工程”(秦山核電站)的由來。“728工程”是第一座由我國自主創新建成的核電工程，于1983年基本完成研究開發和工程設計，1985年3月20日正式開工建設，1991年12月15日并網發電，從而結束了我國大陸無核電的歷史，實現了我國核電技術的重大突破。我國從法國成套進口的兩臺90萬千瓦級的核電機組也于1987年在廣東大亞灣開工，兩套機組分別于1993年和1994年并網發電。秦山核電站和大亞灣核電站的建成發電，為我國核電發展打下了良好的基礎。目前，我國大陸已有11套核電機組總裝機容量911萬千瓦在運行發電(見表1)，已超過了臺灣省的總容量(6套機組，514萬千瓦)。

國院于2007年10月發布的《核電中長期發展規劃（2005—2020年）》的規定，到2020年，我國大陸核電裝機容量將達4000萬千瓦，在建容量1800萬千瓦。其中“十五”末和“十一五”期間開工的約有16~18套機組，分布在浙江、廣東、遼寧、山東、福建等省，現正在建的廣東嶺澳二期和浙江秦山二期擴建，將于“十一五”期內建成投產。其余機組將于“十二五”期間陸續投產。這些機組的廠址均在沿海地帶。“十二五”期間除了繼續在沿海地帶建設核電站外，將開始在湖北、湖南、江西等省的內陸廠址建設核電站。核電在我國已由起步進入了發展階段。從現在的發展勢頭來看，上述規劃目標是能夠完成的。

7我國已具有自主設計建造第二代核電的能力

回顧周總理在批準我國第一座自主創新建設的30萬千瓦級壓水堆核電方案(秦山一期)時指出06，建設這座核電站的目的不僅在于發電，更重要的是通過對它的研究、設計、建造、運行，掌握技術，積累經驗，培訓人員，為今后核電在我國的發展打下良好基礎。今天，我們可以說，這個目的已達到了^[5] 。

    秦山一期核電機組已安全運行16余年，造就了一支技術和管理水平過硬的隊伍，向其他核電項目輸送了大量骨干人才。全廠安全文化水平不斷提高，通過技術改進使機組性能和設備可靠性顯著上升，創造了連續安全運行448天的優異成績，積累了可貴的技術和經驗 ^[6]。

在秦山30萬千瓦核電機組的基礎上進行改進提高的恰希瑪核電站，是我國以總承包方式援建巴基斯坦的高科技出口項目，已于200年建成發電，運行良好。繼此，巴基斯坦又要求我國再援建第二號機組，在技術和安全、經濟指標上有進一步的提高。2004年3月雙方已簽訂合同，目前正在實施中。2007年雙方又簽署了再援建4套核電機組的意向書。我國高新技術能出口國外并贏得聲譽，這是國之光榮。

秦山二期核電工程是由兩套電功率為65萬千瓦的機組組成，也是由我國自主創新建成的。它在吸取秦山一期技術和經驗的同時，參考從法國進品的大亞彎核電站，消化吸收其技術和經驗，并適當引進了一些技術，采取“以我為主，中外合作”的方式，由我國自主設計建造成功。這是繼秦山一期之后，我國核電自主化建設新的里程碑^[7] 。

    秦山三期工程雖然采用的是加拿大CANDU型重水堆核電機組，但我們對它的消化吸收和掌握很快，建設期間的質量、進度和投資三大控制都做得很好，其兩套機組分別于2002年12月、2003年7月正式投入商業運行，總投資和建設周期均優于原計劃指標。

    我國從法國引進、建于大亞灣的兩套大型核電機組(單機功率98萬千瓦)，投產發電以來，運行良好^[8]。以大亞灣核電站作基礎進行改進的嶺澳核電站兩套機組也分別于2002年和2003年投入商業運行。嶺澳核電站決算造價比預算造價低了10％，工期較計劃縮短了兩個月，工程質量優良。通過大亞灣和嶺澳這4套核電機組的建設和運行，使我們積累了大型機組的技術和管理經驗，增強了我國核電自主化的能力，為全面實現大型商用核電站的設計自主化和設備本土化打下了良好的基礎。

    以上事實表明，我國主要依靠自己的力量自主創新，結合引進技術，不僅能設計建成核電站，也能運行和管理好核電站，這對于增強我國自主掌握高科技的信心，對振奮民族精神，都有深遠意義。

總的來說，通過多年來的努力，我國已具有自主設計建造第二代核電機組的能力，并能加以改進。

8積極發展核電，增強自主創新

    黨中央和國務院領導在多次廣泛聽取了各有關部門和專家意見后，做出了我國應積極推進核電發展的決定。這是十分英明正確的決策，因為核能具有其無法取代的優點：核能發電是一種清潔、安全、技術成熟、供應能力強、能大規模應用的發電方式；加快核電建設，提高核電在電力供給中的比重，有助于緩解電力增長與環境保護、電煤運輸間的矛盾；發展核電能帶動高科技產業和裝備制造業的發展，對促進經濟增長，調整能源結構，保障能源安全，實施可持續發展戰略，都有重要意義。

國務院領導已經確定，今后我國核電發展應盡快實現大型機組的自主化、本土化，貫徹“采用先進技術，統一技術路線”的方針，結合我國具體情況，積極發展核電，增強自主創新。

我國核電隊伍已有能力自主設計30萬千瓦和60萬千瓦級的核電機組，基本有能力自主設計100萬千瓦級的核電機組。但我們的技術水平還屬于國際上第二代壓水堆核電的水平。為了核電的發展不停步，我們應當再繼續建造一些改進的第二代機組；與此同時，也必須以提高核電的安全性和經濟性為根本目標，爭取早日實現我國核電的升級換代，即從第二代往第三代發展；通過自主開發與引進技術相結合，達到能自主設計和建造第三代百萬千瓦級大型先進壓水堆核電機組的目標，形成先進的、標準化的、能批量建造的產業  規模，以加快核電的發展。在此基礎上還應不斷改進、創新，開發出具有我國自主知識產權的中國品牌的先進的核電機組^[9]。為此，國務院領導已決定，以浙江三門和山東海陽兩個核電項目作為第三代核電自主化的依托工程，引進美國西屋公司的APl000型先進壓水堆核島，合作設計建設4套核電機組。通過4套機組的合作設計建設和消化、吸收引進技術，使我國能獨立自主設計建造和批量發展第三代百萬千瓦級核電機組；并能進一步研究、開發、創新，在一定時期內設計出具有我國自主知識產權的中國晶牌的第三代大型先進核電機組，并著手建造第一臺這樣的商用示范機組，成功后逐步推廣。為此，國家中長期科技發展規劃綱要已將《大型先進壓水堆和高溫氣冷堆核電站》列為重大專項[10]，全力加以保證。應該強調，自主創新始終是推動核電發展的主動力，這不僅是為第二代的改進提高，更是為了向第三代和第四代發展。

9核能發展的前景展望

 核能利用是解決能源問題必由之路，它在能源中的比例必將逐步加大，從而改善能源結構，并有希望在將來徹底解決人類對能源的需求。然而，核能的開發利用是一個循序漸進的長期進程，按其科技難度和實現產業化的前景展望，大致可分為三個階段：第一階段是熱中子反應堆；第二階段是快中子增殖堆；第三階段是可控聚變堆。這三個階段需要互相銜接，逐步進入實用，實現產業化。我國核能的開發利用應按此三階段的步驟往前推進。

9．1熱中子堆階段

 目前，世界上有447座核電機組在運行發電，總裝機容量約3．88億千瓦，其中除4座是快堆外，都是熱中子堆。這就是說，核能的產業化利用目前還處于第一階段。熱中子堆核電機組中，有268座是壓水堆，占大多數。我國已建成發電的11套機組中9套是壓水堆，兩套(秦山三期)是重水堆，也都是熱中子堆。我國政府已于1983年確定壓水堆是我國發展核電的主力堆型，20多年來的經驗證明，這一決定是正確的。壓水堆具有技術成熟、結構緊湊、安全性較高、運行維修較方便等優點，今后相當長一段時間內壓水堆都將是我國核電的主力堆型。但是，無論壓水堆、沸水堆或重水堆核電機組，它們的汽輪機工作介質都是飽和蒸汽，溫度不超過280℃，這就決定了它們的發電熱效率只能達到約36％。從提高熱效率出發，壓水堆和沸水堆的發展前景是走向超臨界水冷堆(SCWR，Supercritical Water-CooledReactor)。超臨界水冷堆核電機組(見圖1)的汽輪機工作介質是超臨界水，直接來自反應堆，它同時也就是反應堆的堆芯冷卻劑，其反應堆出口(汽輪機進口)處的壓力約25 MPa，溫度約510~550℃，機組熱效率可高達44％一45％，因其水介質不改變相狀，故無“壓水堆”、“沸水堆”之分。與壓水堆比較，超臨界水冷堆不需要蒸汽發生器，與沸水堆比較，它不需要汽水分離器，從而使配套系統和設施明顯簡化。據估算，由于超臨界水冷堆系統顯著簡化和熱效率的提高，電站造價和發電成本將顯著降低。超臨界水冷堆的創新設計仍可大量沿用已積累的壓水堆和沸水堆的技術儲備和超臨界火電站技術，但仍需做大量的研究開發工作才能落實設計，特別是堆芯性能和結構材料的研究開發尤為重要。

    國家973計劃已將超臨界水冷堆列為基礎研究項目。

 另一有發展前途的熱中子堆是高溫氣冷堆。在20世紀70年代，美國和德國已建成電功率為200—300MW的高溫氣冷堆核電站，但因其經濟性不如壓水堆、沸水堆和技術尚不夠成熟等原因，未能達到商業化應用。80年代，德國推出了模塊式高溫氣冷堆的設計概念，以模塊式小型化和具有固有安全性為特征，成為國際上高溫氣冷堆的技術走向。美國、德國、俄羅斯、日本、南非都在積極研究，我國列入“863”規劃的重點項目“10MW模塊式實驗高溫氣冷堆”(見圖2)已于2002年在清華大學核研院內建成，它在技術上是走在世界前列的。在此基礎上，我國中長期科技發展綱要的重大專項《大型先進壓水堆和高溫氣冷堆核電站》中已規定，將建造一座電功率為20萬千瓦的模塊式示范性高溫氣冷堆核電機組，促使高溫氣冷堆向商用化目標推進，并走向超高溫氣冷堆 (VHTR，Very High Temperature Reactor)。VHTR冷卻堆芯的氦氣出口溫度達1000℃，可用于制氫，也可用于石油、化工、煉鋼等工藝供熱，用于發電熱效率可達50％。但高性能燃料元件技術、氦氣透平直接循環發電及高溫堆熱制氫等技術尚有待克服。

9．2快中子增殖堆階段

  熱中子堆的主要缺點是核燃料利用率很低，在開采精煉出來的鈾中，只有大約1％～2％的燃料能夠在熱中子堆中產生核能，其余約98％一99％的鈾-238都將積壓下來，要等到快中子堆才加以利用。

  快中子堆最大的優點就是能夠充分利用核燃料，它在消耗裂變燃料來產生核能的同時，還能夠生產相當于消耗量1．2～1．6倍的裂變燃料，使得熱堆積壓下來的鈾-238的60％—70％能在快堆中利用。有鑒于此，我國“863高科技規劃”已決定在中國原子能科學研究院建造一座熱功率為65 MW、電功率為25 MW的實驗快堆核電機組(見圖3)，該工程現已進入調試，預計2009年建成。我國中長期科技發展規劃綱要中已將快中子堆列為前沿技術項目，通過65 MW實驗快堆的建設和運行試驗以及相關的科研攻關，研究并掌握快堆設計及核心技術、相關燃料和結構材料技術，突破鈉循環等關鍵技術，為建設示范性商用快堆核電站打下基礎。快堆另一用途是焚燒長壽命和強放射性的裂變產物和錒系元素，處置高放廢物。

 目前，世界上已經建成運行的快堆如法國的鳳凰堆、超鳳凰快堆、俄羅斯的BH一600快堆，都是用金屬鈉做冷卻劑，這說明鈉冷快堆在技術上是可行的。我國實驗快堆也用鈉冷。但是，鈉的化學性質極為活潑，容易與氧或水產生劇烈的化學反應，因此在工藝系統和設備中要嚴防鈉泄漏，嚴防鈉與水和空氣接觸，這就大大增加了系統和設備的復雜性。也有專家考慮改用氦氣或金屬鉛、鉍做冷卻劑，但都各有難度(如氦的傳熱能力遠低于液態金屬；鉛、鉍熔點高，與別的結構金屬材料相容性差等缺點)，總之，目前鈉冷快堆的工藝系統相當復雜，投資甚大，因此就沖淡了它在燃料上的優越性。其發電成本還不能與壓水堆等相競爭。國際上要求第四代鈉冷快堆是帶有先進燃料循環系統的，這有利于提高經濟性和安全性，防止核擴散。其他類型的快堆技術還很不成熟。如何使快堆技術成熟，工藝簡化，降低成本，是21世紀快堆研究的主攻任務。估計到2030年左右，快堆有可能具有商用經濟性，發揮其優點。

  應該特別注意的是，快堆能充分利用核燃料是以采用閉式燃料循環為前提的。快堆最合理的燃料是工業钚，而在快堆實現燃料自持循環之前，要靠熱堆(在我國是壓水堆)為它提供工業钚。因此，如何規模化地將壓水堆卸出的乏燃料進行后處理，提出工業钚供快堆使用，并將其高放射性的裂變產物和長壽命的次錒系元素嬗變、處理、處置，以保護環境，是必須解決的重要問題。我國正在建造的乏燃料后處理中試廠將在這方面的研發上發揮重要作用。

  應該指出，上述超臨界水冷堆、超高溫氣冷堆和帶有先進燃料循環的鈉冷快堆正是第四代國際核能論壇(GIF)選定著重開發的第四代6種先進堆型中的3種，國際上已在合作開發，我國既已參加GIF，應爭取分擔一定的研發任務，做到成果和知識產權共享。

9．3可控熱核聚變堆階段

 聚變堆是利用氫的同位素氘、氚等聚變成氦而釋放核能的反應堆，氘即重水中的“重氫”，而地球上的水中有1／7 000是重水，總計含氘量有40萬億噸，故聚變反應堆成功后，水中氘足以滿足人類幾十億年對能源的需求。然而，實現持續的可控聚變，難度非常大。關鍵問題是要把氘、氚原子核加溫到至少幾千萬乃至上億攝氏度(已是等離子體)，并把它們穩定地約束在一起。目前主要研究的有磁約束，激光慣性約束和μ介子催化等途徑實現可控聚變。各國已建造多種類型的試驗裝置共200多臺，向可控聚變目標探索，已露出勝利的曙光。我國已建成的新一代受控聚變研究裝置HL—2A和低溫超導磁約束聚變裝置EAST標志著我國聚變研究進人大規模裝置試驗階段，具備了在高層次上參與國際合作的基礎。國際上的磁約束聚變試驗裝置已得到了輸出功率大于輸人功率的成果，原則上證實了可控聚變堆的科學可行性。為此，美國、俄羅斯、日本、歐共體等聯合開發的國際熱核聚變實驗堆(1TER， International Thermofusion ExperimentalReactor)(見圖4)已完成設計，決定在法國卡達拉舍(Catalache)建設，計劃在2015年左右建成。專家估計，到2050年前后人類有可能實現原型示范的可控聚變堆核電站發電。核聚變堆要發展到經濟實用的階段還有一段相當長的艱辛的道路，但它的前景是光明的。我國中長期科技發展規劃已將磁約束核聚變列為前沿技術項目，并已決定參加ITER項目的建設和運行，在科技前沿上與國際合作，與國內的可控聚變研究緊密結合，推動我國聚變核能利用的發展。  

10 結束語

 國際上，核電經歷了20世紀八九十年代的低潮后，正在走向復蘇。現在，越來越多的國家都有發展核電的呼聲。科學發展觀對保護環境(減少二氧化碳、二氧化硫等的排放)和合理利用資源的要求是發展核電的主要推動力，而安全性和經濟性則是能大規模發展核電的前提和關鍵。

    我國核電已面臨大好的發展機遇，國家《核電中長期發展規劃(2005—2020年)》已明確了到2020年我國核電發展的目標和完成規劃所應采取的措施^[11]；國家《中長期科技發展規劃綱要》已將“大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站”列為重大專項，國務院已原則批準了本重大專項的總體實施方案。當前，國家各有關部門和單位正在按規劃要求，充分利用我國已積累的核電技術和經驗并充分吸取國際先進技術和經驗，既自主計和建造一定數量的第二代改進的核電機組，又早日進入第三代先進核電機組發展階段，并自主創新地創建具有自主知識產權的大型先進壓水堆核電機組和高溫氣冷堆核電機組，更安全、更經濟地優質高速發展核電。預期到2020年，我國在核電發展方面的成就將成為我國是自主創新型國家的標志之一。

  我國已建成的實驗高溫氣冷堆和正在建設的實驗快堆核電站以及為實現閉式核燃料循環系統所進行的研究開發工作，正推動著我國核能利用邁向更高的層次。我國在可控熱核聚變方面取得的研究成果和積極參與國際合作的走向也是令人鼓舞的。

  總之，我國核能利用的發展前景將越來越廣闊。但這終究是一個長期的、巨大的系統工程，既要解決近期為國民經濟服務的大量技術課題，又要為下一步和長遠發展進行系統的預研，開展基礎研究和應用研究，牽涉到的學科范圍也十分廣泛和相互交叉。因此，必須遠近結合，高瞻遠矚，全面考慮，統籌安排，認真落實，力爭在較短時間內能迎頭趕上國際先進水平。我們相信，在鄧小平理論和“三個代表”重要思想的指導下，在科學發展觀的指引和國家的統一規劃下，經過努力，我國核能的開發利用必將結出豐碩成果。

 參考文獻：

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[10]國家中長期科技發展綱要(2006—2020年)[R]，科學時報，2006年2月10日，A5—A8版．

[11)國務院審議并原則通過《核電中長期發展規劃 (2005-2020年)》的報道，人民日報，2007年3月24日，第1版．