國際社會關(guān)注我國先進核裂變發(fā)電技術(shù)

近年來，全球核能發(fā)展迎來全面復(fù)興。在可再生能源不穩(wěn)定性的制約下，核裂變提供了“穩(wěn)定基荷+零碳排放”的雙重解決方案。COP28氣候峰會上，20余個國家簽署聯(lián)合聲明，承諾到2050年將全球核能裝機容量提升至當前的三倍。2025年3月10日，美國能源部（DOE）部長賴特在第43屆年度CERAWeek講話中表示將啟動美國“核能復(fù)興”計劃，DOE于3月下旬投資9億美元啟動第III+代輕水小型模塊化反應(yīng)堆部署。麥肯錫在2024年發(fā)布的《未來的主要“競技場”》報告中指出核裂變發(fā)電將是未來具有高增長和高活力的十大新興競技領(lǐng)域之一，這些領(lǐng)域?qū)⒏淖兩虡I(yè)格局、重塑全球經(jīng)濟。

4月27日，《中國核能發(fā)展報告（2025）》藍皮書發(fā)布，數(shù)據(jù)顯示，目前中國在運、在建和核準建設(shè)的核電機組共102臺，裝機容量達到1.13億千瓦，核電總體規(guī)模首次躍居世界第一。同日，國常會核準5個核電項目10臺機組，全部采用三代核電技術(shù)，其中2臺采用CAP1000技術(shù)，我國自主核電新興技術(shù)正加速落地。本文圍繞中國重大科技專項“大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站”涉及的兩項重點核電技術(shù)，梳理其發(fā)展現(xiàn)狀，并分析和揭示國際社會對我國核電及上述重點技術(shù)的關(guān)注和評價情況，為我國核電發(fā)展提供參考。

一、重點先進核裂變發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在當前核能技術(shù)快速發(fā)展的背景下，第三代和第四代核反應(yīng)堆的研發(fā)與應(yīng)用已成為提升核能安全性、經(jīng)濟性和可持續(xù)性的關(guān)鍵舉措。第三代核反應(yīng)堆（如歐洲壓水堆EPR和美國AP1000反應(yīng)堆）引入了多項先進技術(shù)，顯著增強了安全性，減少了核廢料的生成，并有效延長了反應(yīng)堆的運行周期。第四代核反應(yīng)堆在此基礎(chǔ)上進一步提升了技術(shù)水平，提高能源轉(zhuǎn)換效率、降低廢物排放。“第四代國際核能論壇”于2022年底提出了6種滿足新一代核能標準的反應(yīng)堆類型：超高溫氣冷反應(yīng)堆（VHTR）、超臨界水冷反應(yīng)堆（SCWR）、熔鹽反應(yīng)堆（MSR）、氣冷快中子反應(yīng)堆（GFR）、鈉冷快中子反應(yīng)堆（SFR）和鉛冷快中子反應(yīng)堆（LFR）。

1、第三代壓水堆

第三代壓水堆技術(shù)（Pressurized Water Reactor, PWR）在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的開發(fā)和應(yīng)用，國內(nèi)外大型先進PWR技術(shù)如表1所示。2024年4月，美國第二座III+代先進核電西屋AP1000反應(yīng)堆在佐治亞州投入商業(yè)運營。10月，擁有自主研發(fā)的第三代核技術(shù)的中國國內(nèi)核電項目“國和一號”（CAP1400）并網(wǎng)發(fā)電。12月，法國最強大的反應(yīng)堆弗拉曼維爾EPR核反應(yīng)堆接入電網(wǎng)。此外，印度核電公司（NPCIL）的第三個國產(chǎn)700兆瓦加壓重水反應(yīng)堆（PHWR）也于2025年3月成功并網(wǎng)。

除上述大型先進PWR技術(shù)以外，小型模塊化輕水堆也受到關(guān)注。如美國核管理委員會（NRC）于2023年1月認證了美國首個50兆瓦先進輕水反應(yīng)堆設(shè)計，由美國NuScale電力公司開發(fā)。美國能源部（DOE）聯(lián)合猶他州市政電力系統(tǒng)在愛達荷國家實驗室展示一個六模塊的NuScale VOYGR電廠。預(yù)計第一個模塊將于2029年投入運行。

表1 大型先進PWR主要類型及其運營狀態(tài)

2、第四代超高溫氣冷堆技術(shù)

超高溫氣冷堆（VHTR）是被認為有望率先實現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用的第四代核能系統(tǒng)反應(yīng)器類型之一。高溫氣冷堆（HTGR）可以視為VHTR的一個發(fā)展階段，為VHTR的建設(shè)提供了重要的技術(shù)支持和開發(fā)經(jīng)驗。HTGR的核心設(shè)計思想是采用200~600兆瓦熱功率范圍內(nèi)的小型反應(yīng)堆模塊，利用包覆顆粒燃料元件的優(yōu)異耐高溫性能，使得反應(yīng)堆在不依賴任何應(yīng)急冷卻的情況下，能夠自然散熱，從而消除堆芯熔化的可能性。安全性是模塊式高溫氣冷堆的關(guān)鍵特點之一。

目前，全球已有兩座VHTR/HTGR核能項目在運行，分別位于中國和日本。中國石島灣球床模塊式高溫氣冷堆核電站（HTR-PM）示范工程于2023年12月正式投入商業(yè)運行，成為全球首個實現(xiàn)商業(yè)化運營的第四代核電技術(shù)。該反應(yīng)堆采用石墨作為慢化劑、氦氣作為冷卻劑，由兩個反應(yīng)堆模塊共同驅(qū)動一臺汽輪發(fā)電機組。該核電站以清華大學10兆瓦高溫氣冷實驗堆為基礎(chǔ)開發(fā)，反應(yīng)堆熱功率500兆瓦，核電站電功率212兆瓦，主蒸汽溫度566℃，發(fā)電效率可達40%~47%，未來采用氦氣直接循環(huán)方式可達50%。日本的高溫工程試驗堆（HTTR）是石墨慢化和氦冷卻棱柱形反應(yīng)堆，于1998年首次達到臨界性，2001年滿功率運行，并在2010年和2021年分別進行了50天重啟運行。2004年，HTTR實現(xiàn)最高出口溫度達到950℃，成為全球首個實現(xiàn)這一目標的反應(yīng)堆。目前該項目重點是實現(xiàn)大規(guī)模和穩(wěn)定高溫熱制綠氫，擬于2028年下半年開展實地測試。

全球現(xiàn)有約10座HTGR項目正在設(shè)計階段，分別位于日本、南非、美國等，其中美國有兩座。Xe-energy公司的Xe-100球床型高溫氣冷堆示范項目為美國核能發(fā)展的重要示范工程之一[，設(shè)計單臺機組熱功率為200兆瓦，電功率為80兆瓦，出口溫度為750℃，一期計劃建設(shè)多個機組。美國另一個HTGR項目是NANO Nuclear公司的KRONOS項目，它是機組熱功率為45兆瓦、電功率為15兆瓦的微型高溫氣冷堆，采用棱柱形石墨塊中的TRISO燃料，其全陶瓷微膠囊燃料鑒定方法和監(jiān)管框架已獲美國核管會批準，標志著向反應(yīng)堆原型邁出了重要一步。NANO Nuclear將在伊利諾伊大學香檳分校建造首個研究用微型模塊化反應(yīng)堆并為該校供應(yīng)清潔能源。

二、國際社會對中國重點先進核裂變技術(shù)的評價

中國核電工程的巨大成就引起了國際社會熱烈反響。本文調(diào)研了國際組織、國外知名智庫及研發(fā)機構(gòu)、知名媒體公開的研究報告、新聞等對中國先進核裂變技術(shù)的反應(yīng)及評價信息，并重點梳理和分析了國際社會對我國CAP1400和石島灣高溫氣冷堆示范工程的評價情況。

1、國際社會對中國核裂變技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展的總體評價

國際社會積極評價中國先進核反應(yīng)堆設(shè)計和部署能力。國際原子能機構(gòu)（IAEA）、經(jīng)濟合作與發(fā)展組織核能署（OECD-NEA）、美國智庫信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會（ITIF）等國際組織和智庫報告顯示，中國在小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）的研發(fā)和投入使用方面處于全球領(lǐng)先地位，部署速度超出預(yù)期，推動了全球核能技術(shù)的發(fā)展。ITIF同時指出，中國在大規(guī)模部署第四代核反應(yīng)堆的能力預(yù)計比美國領(lǐng)先10至15年。中國的核電創(chuàng)新優(yōu)勢主要體現(xiàn)在組織創(chuàng)新、系統(tǒng)創(chuàng)新和漸進式創(chuàng)新方面，中國政府的支持政策（如重大專項牽引、全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、工程化驗證）發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。根據(jù)2025年1月，國際能源署（IEA）在《通往核能新時代之路》報告中指出，核能技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)地位正逐步從發(fā)達經(jīng)濟體轉(zhuǎn)向中國和俄羅斯，尤其是自2017年以來，全球開工建設(shè)的52座反應(yīng)堆中，有25座由中國設(shè)計，進一步證明了中國在全球核電領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

國際社會充分肯定中國先進核裂變技術(shù)的研究和創(chuàng)新能力。ITIF報告指出，中國在核能領(lǐng)域的科研實力全球領(lǐng)先，其H指數(shù)（學術(shù)影響力指標）上排名全球第一，并且自2008年至2023年，中國在全球核專利中的份額從1.3%增長至13.4%。美國智庫“戰(zhàn)略和國際研究中心”（CSIS）在2023年4月的報告中指出，中國的核電技術(shù)不僅建造成本更低、速度更快，而且在下一代核反應(yīng)堆的研發(fā)上，例如SMR和HTGR技術(shù)處于全球前沿。

主要經(jīng)濟體密切關(guān)注中國先進核電系統(tǒng)的快速進展和出口戰(zhàn)略，以美國為代表的核電大國尤其擔憂中國核電工程對全球能源格局的影響和技術(shù)主導(dǎo)權(quán)的掌控。2024年10月，美國國會研究服務(wù)局在《中國：核與導(dǎo)彈擴散》報告中提出要警惕中國核電出口與“一帶一路”倡議的關(guān)聯(lián)，特別是在中國與沙特、阿根廷、埃及等國的核電項目合作中，擔心中國的技術(shù)滲透可能帶來的地緣政治影響。澳大利亞、法國和日本等對中國的第四代核反應(yīng)堆持謹慎合作的態(tài)度。澳大利亞自2016年加入第四代國際論壇以來，與中國、法國和日本等國共同參與核能系統(tǒng)的研發(fā)。法國在第四代核技術(shù)的部分項目上保持謹慎，但仍與中國在SMR和HTGR等技術(shù)上進行積極合作。日本在技術(shù)路線和戰(zhàn)略目標上與中國既有合作又有競爭。

2、中國第三代先進壓水堆的國際評價

CAP1000和CAP1400（“國和1號”）為具有中國代表性的第三代非能動核電堆型。CAP1000是在引進美國西屋公司AP1000的基礎(chǔ)上，進行適應(yīng)性優(yōu)化和國產(chǎn)化提升的型號。AP1000反應(yīng)堆設(shè)計獲得主要經(jīng)濟體認可。美國核管理委員會在2006年授予設(shè)計認證，并于2011年修訂更新，確認其非能動安全特性符合美國核安全標準。中國在2018年率先實現(xiàn)三門和海陽核電站AP1000機組商業(yè)運行，并在2024年批準新增四臺機組，展現(xiàn)出對其安全性和經(jīng)濟性的高度認可。英國核監(jiān)管辦公室在2017年完成通用設(shè)計評估，認為AP1000設(shè)計滿足英國安全與環(huán)保要求，適合部署。歐洲公用事業(yè)要求組織于2007年授予認證，確認其符合歐洲核電標準。由于美國V.C. Summer和Vogtle核電項目在建設(shè)過程中遭遇嚴重的項目管理問題，政府審批流程復(fù)雜且耗時，導(dǎo)致成本大幅超支和工期延誤。而中國政府為引進AP1000技術(shù)，提供了政策、資金和監(jiān)管多方面的支持，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了技術(shù)本地化，降低了建設(shè)成本，提高了自主可控能力。這種情況下，美國開始反思大型核電項目的可行性，轉(zhuǎn)而關(guān)注小型模塊化反應(yīng)堆等新型核能技術(shù)。

世界核能協(xié)會評價CAP1000保持了AP1000的非能動安全特性，并針對反應(yīng)堆（堆芯）、主泵、蒸汽發(fā)生器等設(shè)備、施工工藝標準化等方面進行了重大改進，國產(chǎn)化率提升至80%。IAEA原總干事天野之彌對中國成功研發(fā)設(shè)計的“國和一號”給予高度評價，并認為這一成就對核能未來具有重要意義。“國和一號”的管理和設(shè)計能力也受到國際認可。根據(jù)挪威船級社（DNV）的官方認定，“國和一號”示范工程項目的健康、安全與環(huán)境（HSE）國際標桿評級達到了8.0級，這一評級表明該項目在HSE管理方面表現(xiàn)優(yōu)異。項目不僅提前完成了總包合同目標和年度責任書目標，而且HSE管理體系完善、運行有效，充分體現(xiàn)了中國在核能項目中的高標準管理能力和技術(shù)實施能力。同時，“國和一號”也是全球首個滿足EPRI（電力研究協(xié)會）標準的數(shù)字孿生核電站，這一創(chuàng)新標志著中國在核電站數(shù)字化建設(shè)方面的突破。

3、中國第四代高溫氣冷堆技術(shù)的國際評價

IAEA高度認可石島灣核電站技術(shù)安全性及全球領(lǐng)先優(yōu)勢。2023年5月26日，IAEA總干事格羅西訪問中國并參觀了位于山東省石島灣的核電站。格羅西先生高度評價了中國在推動核能和平利用方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，并表示：“就裝機容量和技術(shù)而言，中國在促進和平利用核能方面居于領(lǐng)先地位。石島灣核電廠展示了這一令人矚目的發(fā)展。”他補充道：“石島灣200兆瓦電的高溫氣冷堆擁有獨特的設(shè)計特點，使其更加高效并具備內(nèi)在安全性，對于實現(xiàn)凈零目標具有巨大的潛力。”

國外知名媒體肯定中國高溫氣冷堆技術(shù)安全性及對推動全球核電技術(shù)進步的貢獻。2024年，清華大學在Joule雜志上發(fā)表題為《Loss-of-cooling tests to verify inherent safety feature in the world’s first HTR-PM nuclear power plant》的文章后，得到英國IFLScience、美國Power和日本Itmedia等多個知名科技新聞媒體、行業(yè)媒體以及《華爾街日報》和《經(jīng)濟學人》等綜合性媒體的廣泛報道。媒體關(guān)注的焦點集中在安全性和中國的核電部署能力，普遍認為該項目推動了全球核能技術(shù)的創(chuàng)新和進步，并使中國在核能領(lǐng)域獲得了領(lǐng)先優(yōu)勢。Power雜志以“核里程碑：中國HTR-PM展示固有安全性”為題報道了石島灣示范項目，認為其固有安全性設(shè)計實現(xiàn)了高溫氣冷堆技術(shù)的重大飛躍，從而為核電的大規(guī)模部署提供了可靠的安全保障。德媒報道，中國HTR-PM項目的基礎(chǔ)是德國HTR模塊化反應(yīng)堆的概念，但德國未將其付諸實踐。《經(jīng)濟學人》報道稱“中國在核競賽中擊敗了美國”。

國際核工業(yè)獨立評估小組懷疑中國高溫氣冷堆示范工程出現(xiàn)運行效率問題，疊加此前的多次建設(shè)延誤，推測其建設(shè)成本遠高于預(yù)期。2024年《世界核工業(yè)狀況報告》指出，兩座高溫反應(yīng)堆模塊從開工建設(shè)到2022年12月首次滿功率運行耗時10年，是預(yù)期時間的2倍。此后，運行記錄不佳。兩臺機組的標稱容量已從200兆瓦降至150兆瓦（Reference unit power (net)），降幅達25%。

三、主要結(jié)論

總體上，國際社會對中國在核能技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展給予積極肯定和評價。中國在核裂變技術(shù)的研發(fā)、部署及安全監(jiān)管方面，展現(xiàn)了強大的技術(shù)能力和創(chuàng)新優(yōu)勢，尤其是在SMR和第四代核反應(yīng)堆的研發(fā)上領(lǐng)先全球。國際上充分肯定我國CAP1400和HTR-PM這兩項技術(shù)在核能發(fā)展歷程上的重大貢獻，特別是實現(xiàn)了反應(yīng)堆的固有安全，這對核能規(guī)模化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。當然，部分美德媒體也反省認為，中國這兩項技術(shù)并非原始創(chuàng)新，分別起源于美國和德國，但種種原因他們未付諸實踐，中國通過工程實踐和系統(tǒng)集成創(chuàng)新取得了成功。

然而，國際上也存在一些警惕和質(zhì)疑的聲音。部分智庫對中國的核電外交及其對全球核能技術(shù)的影響提出了關(guān)注，渲染中國核能出口戰(zhàn)略可能快速占領(lǐng)國際市場，并對全球能源格局帶來影響。個別國際研究小組質(zhì)疑中國石島灣高溫氣冷堆可能出現(xiàn)的運行問題、建設(shè)延期以及由此帶來的成本上漲。但需要關(guān)注的是該國際研究小組重點關(guān)注環(huán)境保護和可再生能源，主要作者對核能發(fā)展持較負面的態(tài)度。事實上，工程延期和成本上漲是新興核電技術(shù)落地面臨的普遍挑戰(zhàn)。