我國核能技術創(chuàng)新?lián)Q擋加速

我國核能產(chǎn)業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機遇，同時也面臨轉(zhuǎn)型升級的挑戰(zhàn)，進一步提升安全性、經(jīng)濟性并加快綜合利用，需要核能技術加快創(chuàng)新。

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

記者3月15日從中國核學會“先進核電”論壇上了解到，目前我國大陸地區(qū)共有77臺核電機組，其中在運機組55臺，在建機組22臺，在建規(guī)模居世界第一，總機組數(shù)量居世界第二。按照相關規(guī)劃，未來一段時間我國將每年新建 6-8 臺機組，預計 2030 年前后運行核電機組有望達100 臺左右，將躍居全球首位。

基于“雙碳”目標下的規(guī)?；l(fā)展、良好安全業(yè)績、裝備自主化國產(chǎn)化能力大幅提升、原始創(chuàng)新能力不斷增強等成績，與會專家一致認為，我國核能產(chǎn)業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機遇，同時也面臨轉(zhuǎn)型升級的挑戰(zhàn)，進一步提升安全性、經(jīng)濟性并加快綜合利用，需要核能技術加快創(chuàng)新。

技術創(chuàng)新緊扣發(fā)展需要

當前是我國由核電大國向核電強國邁進的關鍵階段，黨的二十大報告提出“積極安全有序發(fā)展核電”，明確了核電規(guī)模化發(fā)展的前提和節(jié)奏。

中國核學會黨委書記、理事長王壽君指出，目前，我國核科技創(chuàng)新體系能力正在全面提升，三代和四代核電、小型模塊化反應堆研發(fā)應用、受控核聚變研究、先進核燃料循環(huán)各環(huán)節(jié)的技術水平實現(xiàn)大幅躍升，基礎科研取得新突破，核工業(yè)實現(xiàn)科技自立自強、跨越趕超引領的基礎更加堅實。

產(chǎn)業(yè)基礎雖堅實，但面對我國加快構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’目標情境下，對于發(fā)展迅猛但不穩(wěn)定的可再生能源而言，核電將發(fā)揮有力的支撐和補充作用，所以核電仍需繼續(xù)創(chuàng)新?！敝袊こ淘涸菏咳~奇蓁道出了核能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。

葉奇蓁認為，未來核電要更安全、更經(jīng)濟，需要從耐事故燃料研發(fā)、人工智能開發(fā)應用、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。

談及人工智能在核電站的開發(fā)應用，葉奇蓁指出，它將提高核電運行安全性，指導操作員操作和事故處理，同時加強核電關鍵系統(tǒng)和設備的自動運行監(jiān)控，提高系統(tǒng)設備的可靠性，還能對人不可達區(qū)域進行機器人維修，減少人員的受照劑量?！按送猓斯ぶ悄芸蔀閲乐厥鹿侍幚?、核電站退役創(chuàng)造技術條件，提高核電站的可利用率、經(jīng)濟性?！?

中核集團副總工程師，中國核電工程有限公司黨委書記、董事長徐鵬飛日前接受中國能源報記者采訪時稱，目前核電技術發(fā)展仍需在經(jīng)濟性、安全性、環(huán)境友好性和運行靈活性四個方面開展進一步探索研究?！拔覀兡壳罢诤穗娊ㄔO過程中推行模塊化、工廠化、自動化 ，自動化就是運用人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字化手段，實現(xiàn)智能運維，大大降低人力成本。

“引入數(shù)字化可以實現(xiàn)對原有核電廠設計、建造、調(diào)試、運行全過程的全方位升級，提高核電廠的建設效率與經(jīng)濟性，提升運行的操作便捷性與安全性?！?徐鵬飛說。

自主三代技術持續(xù)優(yōu)化

“我國每年將開建6-8臺核電機組，約1000萬千瓦裝機。據(jù)有關機構測算，2035年中國在運核電將達到1.5億千瓦，在建5000萬千瓦，主要建設以華龍系列和國和系列為主的三代核電機組?！比~奇蓁透露。

記者了解到，隨著三代核電批量化規(guī)?；ㄔO，技術改進升級也在同步進行。

據(jù)中核集團首席專家、“華龍一號”總設計師邢繼介紹，目前中核集團“華龍一號”機組已建成4臺，在建4臺，已核準2臺，另外國內(nèi)還有10臺以上機組處于開工準備，海外已簽訂2臺機組總承包合同。

針對“華龍一號”的近期改進，邢繼表示，后續(xù)開工項目將秉承“持續(xù)優(yōu)化方針”不動搖，在保持“華龍一號”總體設計準則、總安全目標不變的基礎上，吸取設計、建造、運行等領域的經(jīng)驗反饋，展開一系列優(yōu)化專項措施，最終有效提升“華龍一號”的可建造性、經(jīng)濟性和市場競爭力。

就核電技術的持續(xù)升級，國家電投首席科學家、核能總工程師、“國和一號”總設計師鄭明光分析了二代、一般三代以及先進三代核電的差異。他指出，先進三代核電經(jīng)濟上更具競爭力，同時設置完整的嚴重事故預防與緩解能力，消除了大規(guī)模放射性釋放的可能性，排除了核電風險對環(huán)境與公眾的放射性危害。

以“國和一號”為例，鄭明光介紹，基于壓水堆核電重大專項研發(fā)和工程建設，我國實現(xiàn)了先進核電技術的跨越式發(fā)展，形成完整的創(chuàng)新體系與批量化發(fā)展能力?！按笮拖冗M壓水堆是今后30年的主力發(fā)電機型。面向未來，在積極追求固有安全、本質(zhì)安全的基礎上，我國核電要創(chuàng)造先進標準，追求綜合競爭力，持續(xù)提升核能產(chǎn)業(yè)生命力?！?

鎖定多元綜合應用場景

新型電力系統(tǒng)需要更安全、更經(jīng)濟、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用，其中核能供熱肩負首任。

經(jīng)過數(shù)年探索，目前我國核能供熱已實現(xiàn)從試驗到示范、再到商用的突破。自2017年中核集團發(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，我國商運核電站率先破局，近年陸續(xù)實現(xiàn)商業(yè)供暖。其中，山東海陽核電連續(xù)投運我國首個核能供熱商用工程一期項目、 “暖核一號”核能供熱工程二期項目，秦山核電投運南方首個核能供熱示范項目，紅沿河核電投運東北地區(qū)首個核能供暖項目。

葉奇蓁介紹，未來我國個別核電基地還會推出“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現(xiàn)核能綜合利用，助力減排降碳。

目前，我國在運二代、三代核電機組主業(yè)為發(fā)電，只有個別機組改造后實現(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。

清華大學核研院副院長兼副總工程師、國家科技重大專項“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，尤其與石化園區(qū)動力和能源需求具有較好匹配性，可同時滿足園區(qū)蒸汽、海水淡化、供暖、電力、綠氫等需求，成為綜合動力站。

“2臺HTR-PM600S (3x200MW)高溫氣冷堆替代燃煤機組每年可減少燃煤使用(標煤)約280萬噸，相應減少二氧化碳排放720萬噸、煙塵約122噸、二氧化硫約960噸、氮氧化物約1320噸，減排效益相當于種植約2.6萬公頃森林?！倍窠苷f。

據(jù)了解，清華大學核研院目前正與中核集團等合作單位共同進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。