中国核能发展动态

2022-10-17 13:59:55 江苏省企业技术改造协会 10

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总报告

第一章 中国核能年度发展与展望(2020

一、2019年中国核能发展综述

(一)核电生产运行

(二)核电工程建设

(三)核能科技创新

(四)核燃料循环产业

(五)核电装备制造

(六)核能行业管理与安全保障

(七)核能国际合作

二、形势与展望

(一)发展形势

(二)未来展望

专题篇

第二章 核能科技创新

一、大型先进压水堆“国和一号”

(一)设计验证与安全监管试验验证顺利完成

(二)关键设备研制与鉴定测试平台建设取得新进展

(三)自主设计软件开发及取证顺利推进

(四)其他方面

二、高温气冷堆

三、大型先进压水堆“华龙一号”

(一)工程建造应用新工艺

(二)核心设备研制实现突破

(三)设计方案优化改进

(四)智能核电研发进入新阶段

四、小型反应堆

五、其他先进堆型

(一)钠冷快堆

(二)铅基快堆

(三)钍基熔盐堆

(四)聚变堆

第三章 核电装备制造

一、2019年中国核电装备制造总体情况

二、2019年中国核电装备制造主要亮点

(一)CAP1400湿绕组电机主泵样机研制成功

(二)CAP1400项目稳压器通过水压试验

(三)“华龙一号”主泵通过冷试

(四)首个商业化出口的核岛主设备完成制造

(五)关键仪控设备、阀门等研制实现突破

(六)多款智能装备完成研发

三、2019年中国核电装备制造主要成果

(一)三代压水堆关键设备

(二)高温气冷堆关键设备

(三)其他堆型关键设备

第四章 核技术应用产业

一、我国核技术应用产业发展现状

(一)放射性同位素产业

(二)辐照加工产业

(三)放射源及工业应用产业

(四)核医学产业

(五)加速器产业

(六)安保产业

二、前景展望

(一)核医疗产业助力健康中国

(二)核技术工业应用有望迎来发展高峰

(三)核技术在农业应用中将发挥巨大作用

(四)核技术将在公共安全领域起关键作用

(五)核技术环保应用迎来发展机遇

(六)“一带一路”倡议推动核技术国际合作

研究报告

我国核能产业2035年发展战略研究

一、 我国核能产业发展的基础与条件

(一)自主三代核电批量化建设进入新阶段

(二)核电产业科技创新和安全发展水平持续提升

(三)核燃料循环产业链体系正进一步完善

(四)核能国际合作推动产业开放发展

(五)核能产业发展的经验与不足

二、 我国核能产业发展机遇和面临的挑战

(一)我国核能产业发展机遇分析

(二)2035年我国核能产业发展预测

(三)我国核能产业发展面临的挑战

三、我国核能产业发展的思路与目标建议

(一)指导思想

(二)基本原则

(三)发展目标建议

四、我国核能产业发展的战略重点与主要任务建议

(一)核电产业

(二)天然铀产业

(三)核燃料加工产业

(四)核燃料循环后端产业

(五)夯实核电全产业链“走出去”的基础

(六)提升核能全产业链安全水平

(七)完善核能产业发展制度体系

五、保障措施建议

(一)加强核安全保障、管理与监管

(二)营造良好的政策与发展环境

(三)加强人才队伍建设

(四)加强核能产业发展战略管理


中国核能发展动态

总报告

第一章 中国核能年度发展与展望(2020

核能产业是技术和资金密集型的战略性高科技产业,在构建现代能源体系、实现能源转型、保护生态环境、应对气候变化、促进科技进步和保障国家安全等方面,发挥着重要作用。经过多年的发展,我国核能发电装机已列全球第三位,形成了完整的研发设计、工程建设、运营维护、燃料保障、设备制造等全产业链体系。本报告从核电生产运行、核电工程建设、核能科技创新、核燃料循环、核电装备制造、核能行业管理与安全保障、核能国际合作等七个方面描述2019年度我国核能发展情况,并就我国核能发展进行了分析展望。

2019年中国核能发展综述

(一)核电生产运行

十余年来,我国核电运行装机规模持续增长(见图1.1)。截至2019年12月底,我国运行核电机组达到47台[1],总装机容量为4875万千瓦,仅次于美国、法国,位列全球第三,核电总装机容量占全国电力装机总量的2.42%(见图1.2)。2019年,海阳核电2号、阳江核电6号、台山核电2号三台核电机组投入商运。其中,海阳2号机组投入商运,标志着我国AP1000三代核电自主化依托项目全面建成。台山2号机组投入商运,标志着中法两国最大能源合作项目全面建成。2019年11月6日,习近平主席与法国总统马克龙会谈时,盛赞台山核电站1号和2号机组全面建成投入商运,为全球第三代核电站建设提供了成功范例。

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1.1 2009~2019年全国核电装机规模增长情况

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1.2 2019年全国电力装机占比情况

2019年,我国核能发电量为3481.31亿千瓦时,同比增加18.09%,约占全国累计发电量的4.88%(见图1.3)。与燃煤发电相比,核能发电相当于减少燃烧标准煤10687.62万吨,减少排放二氧化碳28001.57万吨,减少排放二氧化硫90.84万吨,减少排放氮氧化物79.09万吨。近10年来,核电发电量持续增长(见图1.4),为保障电力供应安全和节能减排做出了重要贡献。

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1.3 2019年我国各类电源发电量占比情况

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1.4 2010~2019年我国核电发电量变化情况

2019年全国核电平均利用小时数为7346.22小时,核电设备平均利用率为83.86%,同比略有下降。

2019年,各运行核电厂严格控制机组的运行风险,继续保持安全、稳定运行,发生1起国际核事件分级(INES)1级运行事件[2],未发生2级及2级以上的运行事件,主要运行技术指标保持国际前列。各运行核电厂未发生较大及以上安全生产事件、环境事件、辐射污染事件,未发生火灾爆炸事故,未发生职业病危害事故。各运行核电厂放射性流出物的排放量远低于国家标准限值,环境空气吸收剂量率控制在当地本底辐射水平正常范围内。

与世界核电运营者协会(WANO)规定的性能指标对照,在全球400多台运行机组中,我国运行机组83.74%的指标优于中值,72.52%达到先进值。

(二)核电工程建设

2019年,我国在建核电工程整体上稳步推进,各在建核电项目安全、质量、技术、环境保护等方面均得到有效保证。

截至2019年12月底,我国在建核电机组13台,总装机容量1387万千瓦,在建机组装机容量继续保持全球第一。国内部分在建核电项目情况如表1.1所示。2019年,福建漳州和广东太平岭核电项目核准开工,标志着三年“零核准”后国内新建核电已按下重启键,自主三代核电“华龙一号”进入批量化建设阶段。

1.1 国内部分在建核电项目情况(截至2019年12月31日)


堆型

额定容量(MWe)

开工时间(年.月.日)

山东石岛湾1号

高温气冷堆HTR-PM200

211

2012.12.09

辽宁红沿河5号

压水堆ACPR1000

1119

2015.03.29

福建福清5号

压水堆华龙一号

1150

2015.05.07

辽宁红沿河6号

压水堆ACPR1000

1119

2015.07.24

福建福清6号

压水堆华龙一号

1150

2015.12.22

广西防城港3号

压水堆华龙一号

1180

2015.12.24

江苏田湾5号

压水堆CNP1000

1118

2015.12.27

江苏田湾6号

压水堆CNP1000

1118

2016.09.07

广西防城港4号

压水堆华龙一号

1180

2016.12.23

福建漳州1号

压水堆华龙一号

1212

2019.10.16

广东太平岭1号

压水堆华龙一号

1200

2019.12.26

(三)核能科技创新

当前新一轮科技革命和产业变革正在重构全球创新版图、重塑全球经济结构,以安全、清洁、高效、可持续为目标的核能技术加速发展将引领全球能源变革,并为世界前沿技术、颠覆性技术提供更多创新源泉。我国一直注重核能领域科技研发工作。2019年,大型先进压水堆及高温气冷堆核电重大专项继续稳步推进,“华龙一号”加大关键核心技术攻关,小型反应堆的研究和应用开发持续深入,第四代核能技术的研发正在加紧布局,聚变堆研发取得一定突破。

大型先进压水堆重大专项取得了重大进展,“国和一号”示范工程按计划推进。在设计验证、安全监管、运行维修等科技研发方面不断取得成果,为“国和一号”工程设计和核安全分析审评工作提供了重要支撑;关键设备研制取得重要突破,湿绕组主泵成功研制;COSINE软件开发及取证进展顺利。

高温气冷堆重大专项围绕核心技术开展攻关,数字化仪控系统、蒸汽发生器、主氦风机、控制棒驱动机构等一系列核心设备的研制、验证取得进展。目前高温气冷堆重大专项示范工程设计与技术研发类课题研究已全部完成,有力地支持了高温气冷堆关键技术研发、关键设备研制、试验验证、示范工程建设等全过程科研攻关。

“华龙一号”加快关键核心技术攻关,重要设备研制取得成果,堆外核测探测器、稳压器先导式安全阀及全厂DCS系统等关键设备相继研制成功或完成安装。示范工程建设按期按质推进,“华龙一号”全球首堆提前50天启动冷试,海外首堆卡拉奇K2机组冷试一次成功。华龙标准化建设稳步推进,“华龙一号”设计方案持续进行优化改进。积极推进智能核电研发工作,探索应用先进智能手段降低“华龙一号”建设和运营成本,提升市场竞争力。

小型反应堆方面,多种小型堆技术正在开发,陆上小型压水堆及海洋核动力平台的研发持续开展,海南昌江多用途模块式小型堆科技示范工程按计划开展工作。

示范快堆工程关键设备自主研发及关键系统验证实现一系列新的突破。2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆启动建设,同时钍基熔盐堆缩比仿真装置(TMSR-SF0)在高温熔盐工况下联调试运转工作成功完成。我国首座铅铋合金零功率反应堆——启明星Ⅲ号实现首次临界,标志着我国在铅铋快堆领域的研发跨出实质性一步,进入工程化阶段。

我国相继建成了中国环流器二号A(HL-2A)、东方超环(EAST)、国际热核聚变实验堆(ITER)产氚实验包层系统等一批核聚变实验装置,在聚变等离子体物理实验及理论模拟、聚变堆关键技术、聚变堆材料等领域取得了进步。新一代托卡马克核聚变研究装置HL-2M正在建设。

(四)核燃料循环产业

2019年,我国核燃料生产运行保持稳定,产业能力进一步增强,核燃料循环后端稳步推进,科技研发取得积极进展。

铀资源勘查取得新进展。2019年,国内铀矿勘查以北方盆地砂岩型铀矿为主攻类型,全年完成钻探工作量65万米,新发现工业铀矿孔284个。在北方沉积盆地和南方硬岩地区预测铀成矿远景区170多片,铀成矿靶区38片,矿产地3处。地浸砂岩型铀矿找矿取得重要进展,伊犁盆地和松辽盆地发现一批高平米铀量矿体。硬岩型铀矿找矿取得新进展,资源储量有所增加。

铀矿采冶能力与水平进一步提升。铀矿采冶项目建设全面推进,新疆蒙其古尔一期、二期,内蒙古巴彦乌拉、钱家店、钱家店扩建等北方地区地浸“五大工程”项目全面建成投产。地浸采铀工艺水平向精细化推进,地浸采铀超深地浸钻孔结构和成井工艺取得新突破,向深部第二开发空间迈进。数字化矿山建设取得新进展,集成创建了先进高效、绿色环保的千吨级铀矿大基地整套工程应用技术体系。

核燃料产业技术和能力进一步增强。铀转化、铀浓缩、核燃料元件制造生产线保持安全稳定运行,保障了我国核电发展需求。铀转化二期项目按计划建成投产,实现了我国铀纯化转化万吨级生产能力和技术自主可控。新一代铀浓缩专用设备研发稳步推进。自主研制的大型先进商用压水堆CF3燃料组件首批批量化20组组件全部入堆,标志着我国全面掌握高性能核燃料研制技术,并进入这些技术的产业化应用阶段。自主STEP系列先导燃料组件继续在商业堆进行辐照考验积累运行数据,池边检查结果表明其堆内辐照性能优于预期。

核燃料循环后端积极推进。乏燃料运输、贮存等环节能力建设稳步推进,核燃料循环“大动脉”体系持续完善。田湾、大亚湾、秦山核电站乏燃料干式贮存设施基本建成,加快形成干式和湿式相结合的离堆贮存格局。后处理产业能力建设正按计划推进。低中放废液水泥固化,建成了桶外搅拌-桶内固定水泥固化线。建成了中放废液大体积浇筑水泥固化工程,拥有成熟、自主开发的近地表处置中放废液技术。中国高水平放射性废物地质处置地下实验室建设工程立项。自主研发了针对低放可燃固体废物的过量空气焚烧和热解焚烧技术,具备整套设备提供能力。以北山花岗岩为主岩的高放废物地质处置库预选区和预选地段安全评价研究为基础,具备了安全评价系统评价方法和能力。

(五)核电装备制造

2019年,我国核电装备的自主化和国产化水平不断提升,关键制造技术创新和重大工程装备制造成果丰硕,一批具有自主知识产权的关键设备成功完成制造及验收,实现了多项重要核电产品交货,堆型包括“华龙一号”、高温气冷堆等,涵盖蒸汽发生器、汽轮发电机组、主氦风机、反应堆主冷却剂泵、稳压器、PRS热交换器等各类产品。2019年国内核电主设备交付39台/套,同2018年相比,三代核电设备交付占比有所提升,具体见图1.5。

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1.5 2019年国内交付主设备堆型分布情况

CAP1400湿绕组电机主泵样机攻克了高效率主泵水力模型开发、高精度全流量试验等关键技术,完成鉴定试验,试验数据显示主泵各项性能参数满足设计规范书的要求,并通过专家鉴定会鉴定。高温气冷堆示范工程2台蒸汽发生器完成交付,在设计、材料、工艺等各个环节实现自主创新,拥有完全自主知识产权;主氦风机攻克多项关键技术难题,通过验收并移交现场。“国和一号”稳压器突破了下封头大厚度镍基隔离层自动堆焊、加热器套管孔系加工等技术,水压试验一次合格。全球首堆和海外首堆“华龙一号”机组主泵均顺利完成冷态试验。“华龙一号”堆外核测探测器、稳压器先导式安全阀、全厂DCS系统等设备打破国外技术垄断完成研制。首次完全商业化出口的核岛主设备(南非KOEBERG项目蒸汽发生器)完成制造。2019年我国核电主设备具体生产交付情况见表1.2。

1.2 2019年国内核电主设备生产交付情况

堆型

设备

交付数量(台/套)

二代加

压力容器

1

蒸汽发生器

3

稳压器

1

堆内构件

3

控制棒驱动机构

2

主泵

3

汽轮机

1

汽轮发电机

1

汽水分离再热器

1

华龙一号

蒸汽发生器

2

稳压器

2

堆内构件

2

控制棒驱动机构

1

主泵

7

汽轮机

3

汽轮发电机

3

汽水分离再热器

1

高温气冷堆

蒸汽发生器

1

主氦风机

1

合计

39

注:主要统计了上海电气、东方电气、哈尔滨电气和中国一重的生产数据。

(六)核能行业管理与安全保障

2019年,我国不断加强核能行业管理和核安全监管,积极推进核能行业治理体系和管理能力现代化,在构建清洁低碳、安全高效的能源体系上取得新成效,着力推动核能高质量发展迈出新步伐。

核领域政策法规体系建设。2019年9月3日,国务院新闻办发布我国首部《中国的核安全》白皮书,全面介绍了中国核安全事业的发展历程,阐述中国核安全的基本原则和政策主张,分享中国核安全监管的理念和实践,阐明中国推进全球核安全治理进程的决心和行动。原子能法是统领我国原子能领域的基础性法律,被列入《国务院2019年立法工作计划》,正抓紧推进。备受关注的核电管理条例、核安保条例、核损害赔偿法、乏燃料管理条例等一批涉核领域法律法规正在抓紧制定。

核行业管理。启动《“十四五”核工业发展规划》《核能开发科研“十四五”规划》《医用同位素发展规划》等编制工作。设立“中国核科学日”的建议上报国务院。国家发改委发布《关于三代核电首批项目试行上网电价的通知》,要求在确保安全的基础上,相关省份要按照原则性满发原则安排台山、三门、海阳三代核电项目发电计划,设计利用小时以内的电量按照政府定价执行,以外的电量按照市场价格执行,体现了国家政策层面对核电行业及三代核电的支持。印发了《核电厂运行性能指标(试行)》、《关于进一步规范核电厂消防设计和验收审批有关工作的通知》以及《大型先进压水堆及高温气冷堆核电站科技重大专项实施管理办法》等四项制度。国家能源局全年组织完成60批次核电厂操纵员取照考试和91批次换照考试,审核通过627名操纵员取照资格、1052名操纵员换照资格。

核与辐射安全监管。全面加强法规标准体系建设,完善核与辐射安全法规标准顶层设计,全年审议52项次法规标准,发布17项法规标准;大力强化辐射环境监测应急能力建设,组织建设331个国控大气辐射环境自动监测站,已建成203个;从严开展核安全设备监管,全年共审查批准118家单位许可证取证、变更、延续申请,83家境外单位注册登记及变更申请。积极做好“华龙一号”核电项目等新设计核电机组的核安全监督审评工作,完成了福建漳州和广东太平岭核电厂共4台“华龙一号”机组建造许可证的审批,推进高温气冷堆核电站示范工程运行许可审评工作,强化建造期间的现场监督和首堆调试监督工作。着力推动废旧源和放射性废物处理处置,核基地放射性废物外运和处置场接收进度明显加快,现场废物暂存压力极大缓解;首次实现废物商业化外运贮存处理;1.8万余枚废旧放射源得到处置;伴生放射性废渣处置途径即将打通。

核安保与核应急。组织完成相关单位核材料许可证取换证工作,核材料管制和核安保能力不断提升。持续开展核安保专项检查,推动核安保管理工作更加规范。充分发挥国家核安保中心技术优势,开展国际核安保交流与培训4次,国内核安保交流与培训40余次,核安保从业人员的专业技术水平持续提升。不断加强机制建设,召开国家核应急协调委六届一次全体(扩大)会议,审议通过《国家核应急预案(修订稿)》,拟上报国务院审批。持续完善预案体系,有效夯实应急能力,基本建成中国核应急救援队。加大科技自主创新力度,注重顶层设计研究,优化整合科技资源,体系化推进关键技术和重要装备研发。着力提升核应急演习演练实战化水平,指导、协调各级各类演习共52次,参加国际公约演习4次。运用多种手段开展核应急宣传工作,提高公众意识。

核能人才队伍建设。“十三五”以来,我国涉核企业大力实施人才兴业战略,通过推行高端人才市场化引进工程,优化各类人才培养机制,形成了一支实力雄厚的核能人才队伍,为我国核电、核燃料循环、核技术应用等领域科技创新与产业发展提供了保障。截至2019年年底,中国核工业集团有限公司、中国广核集团有限公司、国家电力投资集团有限公司、中国华能集团有限公司、上海电气集团股份有限公司、中国东方电气集团有限公司、哈尔滨电气集团有限公司等涉核企业(单位)共有核能人才约17.6万人。人才资源配置与队伍结构不断优化,共有专业技术人才约9.1万人,技能人才约5.2万人,经营管理人才约3.3万人。核能行业高端人才实力明显增强,共有两院院士47人,国家百千万人才工程34人,享受国务院政府特殊津贴1531人,全国技术能手74人。核能人才发展环境明显改善,不断创新人才建设体制机制,搭建成熟的薪酬管理体系,通过实施上市公司股权激励、混合所有制企业员工持股、科技型企业岗位分红激励、科技型企业项目收益分红激励等手段,积极营造正向激励的良好氛围,推动形成发展造就人才与人才推动发展的良好互动局面。

核能行业交流。组织举办了中国核能可持续发展论坛——2019年度春季国际高峰会议、第十三届中国国际核电工业展览会、第三届全国核能公众沟通交流大会等年度重大活动。联合行业力量组织开展《我国三代核电经济性、市场竞争力及政策环境问题研究》等十余项行业重大共性问题联合研究,形成《关于统筹推进新时代核能产业高质量发展的有关建议》等报告供国家决策参考。联合涉核企业签署新媒体倡议书,充分利用新媒体平台和手段,加强信息交流、科普宣传工作,为核能发展营造良好的舆论氛围和社会环境。

(七)核能国际合作

随着我国新一轮改革开放的持续推进,我国核能产业秉持开放合作、互利共赢的基本原则,积极对接“一带一路”倡议,持续深化国际合作,在国际市场竞争与合作中锤炼、提升产业能力,促进高质量发展。2019年,我国核工业克服全球贸易保护主义抬头的不利影响,在核能项目建设、产业链合作、核科技协同创新、海外铀资源开发、核安全等国际合作领域取得了新硕果。

双边核能合作稳步推进。在中俄两国元首见证下,中核集团与俄罗斯国家原子能公司签署《徐大堡3、4号机组总合同》文本;中俄总理定期会晤委员会核问题分委会第23次会议圆满召开。在中法两国元首见证下,《第十三个中法和平利用核能合作议定书》及《关于推进在中国建造后处理/再循环厂合作的谅解备忘录》成功签署。中伊合作稳步推进,两国企业完成阿拉克重水堆改造合作第二份商务合同。

核能海外项目建设与市场开发持续开展。巴基斯坦“华龙一号”海外首堆K-2/K-3项目建设进展顺利,有望于2020、2021年相继按期实现投运。欣克利角C(HPC)项目1号机组实现核岛筏基混凝土浇筑,2号机组完成核岛的一号安全厂房筏基混凝土浇筑。“华龙一号”在英国的通用设计审查(GDA)认证工作第三阶段进展顺利,欧洲用户要求认证(EUR)第三阶段主要工作基本完成,多国技术认证(MDEP)相关工作已经启动。阿尔及利亚比林和平堆升级改造圆满完成。巴基斯坦C-5项目、阿根廷压水堆核电项目、约旦高温气冷堆等项目合作稳步推进。中法联合体正式签订ITER主机安装一号合同。入围保加利亚贝莱内核电项目短名单。

核能产业链合作持续拓展深化。我国企业投资控股世界第四大产能铀矿——纳米比亚罗辛矿,湖山矿产能继续扩大,海外铀资源保障能力有效提升。我国企业承担的沙特铀钍资源调查评价项目全面保质保量完成。巴基斯坦K-2/K-3项目主设备供货顺利推进。核电装备企业与国际知名企业的核电设备国际合作持续深化,新签署多项合作协议。国际原子能机构核安保技术协作中心、核农学协作中心与农业核应急支持与响应合作中心相继在华落成。国际原子能机构首次在国内举办事故容错燃料国际研讨会。我国正式加入GIF铅堆系统国际合作。

积极参与全球核领域治理。在国际原子能机构理事会、国际原子能机构第63届大会、气候变化与核电作用国际会议等多边场合,全面阐述我国核领域政策主张。积极参与COP25气候变化大会(核能发展与气候变化)分会,为国际减排努力贡献中国智慧。积极参加第二届“一带一路”国际合作高峰论坛、第二届中国国际进口博览会等重要会议,深化与“一带一路”国家交流合作。利用双边、多边平台和机制,积极宣传我国核安全和核应急政策。WANO上海中心正式落地,中国核能行业协会正式加入WANO,助力世界核电安全可靠运行。成功举办坎杜堆高级监管官员会、中美风险指引型核安全监管交流会,成功组织中芬核能合作研讨考察交流、核损害赔偿立法赴日考察交流、东亚核能论坛(韩国)等系列国际合作及两岸交流活动,深化国际核安全合作。

形势与展望

(一)发展形势

1.清洁化低碳化已成为全球能源发展主基调,我国正积极推动能源转型

全球气候变暖趋势急剧加速,未来人类面临的不仅是全球变暖引发的如澳大利亚山火和东非蝗虫等灾害,还将面对因冰川快速融化导致的海平面上升等其他极端自然灾害,尽快遏制全球变暖的趋势,已成为世界各国共同面对的挑战。当前,逐步减小传统化石能源比重,降低过度依赖化石能源的潜在风险,加快能源结构清洁化、低碳化转型发展,已成为世界各国的普遍共识和一致行动。《BP世界能源展望》(2019版)显示,能源发展面临双重挑战,即更多的供应、更少的碳排放,能源结构将进一步呈绿色和低碳化,到2040年,非化石能源占比将由15%增长至27%,煤炭占比降低至20%。近年来,我国电源结构清洁低碳转型持续推进,2019年非化石能源发电量占全部发电量比重上升为27.68%。壮大清洁能源产业是“十四五”及中长期的重要目标和任务,将为实现我国二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰奠定基础。

2.核能在构建清洁低碳能源体系中的关键作用不可或缺,与其他清洁能源协同发展的局面正加快形成

发展核能是推动能源低碳化转型的重要选项,当今世界主要核大国,特别是联合国安理会5个常任理事国,都坚定不移发展核能。国际能源署(IEA)研究报告指出[1],核电占发达经济体发电总量的18%,是其最大的低碳能源选项,在过去的半个世纪中贡献了一半的低碳电力,是全球能源转型的重要贡献者。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)、国际能源署(IEA)和其他机构的研究表明,需要增加核能在未来低碳经济中的贡献。我国是世界上最大的能源生产国和消费国,保障能源安全始终是重大战略问题,风电、光伏等清洁能源的快速发展对电网抵御严重事故的能力提出了更高要求,迫切需要稳定的基荷电源与间歇性、分散性再生能源互补发展。目前,核电已成为我国东部沿海地区清洁能源主力。核电作为清洁低碳基荷电源,有利于改善能源与负荷分布的空间结构,形成更为安全的电网,对优化能源整体布局、保障能源供应安全具有重要意义,核电与风光伏等清洁能源互为补充、协同发展的局面正加快形成。

3.全球核电持续发展,各核电大国更加重视核能领域技术创新

2012年以来,全球在运核电机组数量、装机容量及发电量持续上升。截至2019年年底,全球在运机组443台,总装机容量超过3.92亿千瓦;全球在建核电机组54台,总装机容量5744万千瓦;在运、在建核电机组分布在34个国家和地区。全球核电发展的重心正在从传统核电大国转向新兴经济体,越来越多的国家正在考虑或启动建造核电站的计划,有明确核电发展规划的国家是37个,有意向发展核电的国家是26个,发展核电的国家和地区越来越多。同时,核能技术创新越来越受到全球核电大国的重视。美、俄等多个国家正在加快推广应用小堆技术,并将其列入本国核能发展战略,IAEA统计显示,全球目前有50多种小型堆概念设计。2020年4月,美国能源部发布了《重塑美国核能竞争优势》报告,强调要重塑美国在世界核工业的领先优势和主导权。未来美国要加大在先进反应堆、核燃料循环等领域的研发投入,推动开发小型模块化反应堆(SMR)和微型反应堆以提供弹性可靠的离网电力。2020年初,欧盟发布《可持续核能战略研究议程》,进一步强调核能技术研发。俄罗斯将小堆的优势体现在对基建的低要求和对偏远地区的适用性等方面,在核动力破冰船、浮动核电站等领域的技术水平全球领先。此外,美俄法等核电大国重点围绕海水提铀、耐事故燃料元件(ATF)、第四代核能系统、聚变等领域,竞相追逐核能科技创新战略制高点。

4.我国经济长期向好的基本面不会改变,能源电力需求仍有较大增长空间

据联合国报告预测,2020年全球经济受新冠肺炎疫情影响预计萎缩3.2%,全球经济可能遭受5.8万亿美元至8.8万亿美元的损失,相当于全球国内生产总值(GDP)的6.4%至9.7%,产业链供应链循环受阻,国际贸易投资萎缩,石油等大宗商品市场动荡,消费场景停顿,未来全球疫情和经贸形势仍面临较大的不确定性。作为世界第二大经济体和最大的出口国,疫情在影响全球经济的同时,对我国国内经济的影响已经显现,一季度我国经济出现负增长,GDP同比下降6.8%。但作为“世界工厂”“世界市场”,我国在疫情防控取得重要阶段性成果后,率先复工复产,正统筹推进新冠肺炎疫情防控和经济社会发展工作。国际货币基金组织预测我国2020年全年经济增速为1.2%,国内机构的预测更为乐观,与其他国家相比,疫情对我国影响相对较小,我国经济有望得到较快复苏。从中长期来看,我国经济发展的基本面没有改变,我国产业链、供应链的完整性与自主性将得到进一步提升,我国经济总量仍将持续扩大,能源电力需求仍存在较大增长空间,包括核能在内的清洁能源有望发挥应对疫情的经济激励和加速能源转型的双重角色。

5.核能发展环境与政策趋于完善,核能企业更加注重与地方融合发展

《中华人民共和国核安全法》为我国实现核能安全利用和可持续发展提供了法制保障。我国首次发布的《中国的核安全》白皮书,阐述中国核安全的基本原则和政策主张。2019年,《原子能法(草案)》已经国务院常务会议审议,立法程序正在推进。随着《关于建立健全清洁能源消纳长效机制的指导意见》等一系列行业政策的发布,我国核事业健康可持续发展的政策法规环境趋于完善。与此同时,核能的发展离不开公众的理解、支持和参与。福岛核事故后,社会公众高度关注核安全,项目周边群众参与决策的意愿也越来越高,核电企业的公众沟通工作面临着全新的挑战。为此,核能企业正在不断从转变沟通方式、创新沟通平台、提升行业沟通能力等多方面努力,致力于建立透明、可参与的核能行业公众沟通长效机制,满足公众知情权和参与权,并营造良好的公众沟通社会环境。同时,增强核能企业与地方利益的关联度、有效实现与地方融合发展,也是核能公众沟通工作不可或缺的重要组成部分。核能企业正在不断探索并创新与地方融合发展、利益共享的方式方法,形成了“生态核电”等各具特色的融合发展模式,并将随我国核能事业的稳步发展而不断完善。

(二)未来展望

结合当前国内外形势与环境,我们研判“十四五”时期我国核能将呈如下发展趋势。

1.核能在我国能源结构中的定位更加明确

党的十九大将能源发展作为生态文明建设的重要内容,我国政府在《巴黎协定》中承诺,到2030年非化石能源占一次能源消费比重达到20%,实现碳排放达到峰值并尽早达峰。核能作为稳定可靠的清洁低碳能源,是我国能源向清洁化、低碳化转型的重要选项。此外,核能作为可大规模替代传统化石能源的基荷电源,是确保我国能源长期安全,实现能源自主可控、可持续不可或缺的重要一环。持续推动核能发展,是保障我国能源安全、落实核电强国、推进我国能源产业结构转型升级、发展绿色低碳能源和建设美丽中国的战略需要。当前,稳步推进一批核电项目落地更是以重大项目建设拉动经济增长的现实举措。预计2020年年底,我国在运核电机组51台(不含台湾地区),总装机容量5200万千瓦,在建核电机组17台以上,装机容量1900万千瓦以上;到2025年,我国在运核电装机达到7000万千瓦,在建3000万千瓦;到2035年,在运和在建核电装机容量合计将达到2亿千瓦。“十四五”及中长期,核能在我国清洁能源低碳系统中的定位将更加明确,作用将更加凸显。

2.核电建设节奏有望趋于稳定

2019年,我国6台核电机组核准开工。随着漳州等核电项目陆续开工,国产自主三代核电技术“华龙一号”正式进入批量化建设阶段。2020年,“华龙一号”示范工程和海外首堆工程有望投产运行,我国核电产业具备了在更高起点发展的基础。以“华龙一号”“国和一号”等自主化三代核电为主力堆型,进行规模化、批量化建设,是实现核电规划目标的最可行的技术选择。“十四五”及中长期,我国核电建设有望按照每年6~8台持续稳步推进。随着国家重大区域战略的实施,中部地区面临电力需求增长、本地资源不足、环境容量约束、电力结构优化等问题,“十四五”期间稳步推进中部地区核电发展,推动湖南桃花江、湖北咸宁、江西彭泽等厂址比较成熟的核电项目建设,是解决中部地区电力需求问题的战略选择,对促进长江经济带、中部崛起等国家重大战略的实施具有长远意义。

3.核电产业链有望更加均衡发展

我国铀矿开采技术有望更加环保,更具有经济性。天然铀供应能力将不断提升,供应体系持续完善。“十四五”期间将着力做好核燃料加工“降本增效”,推动核燃料价格与国际市场接轨,提升企业核心竞争力。CF3自主燃料可望实现商业化应用,ATF、环形燃料等更先进的燃料元件的研发力度将加大并实现技术突破,进一步提升核电的安全性。在后处理厂配套水池的基础上,补充建设的干式贮存设施及其他乏燃料贮存水池,满足未来乏燃料离堆贮存的需求。在核电比较集中的区域,低中放固体废物处置场的选址与建设步伐会加快。乏燃料公、海、铁联运体系建设将加快推进,有望形成乏燃料多式联运体系,满足不断增长的乏燃料运输需求。乏燃料后处理示范工程将在“十四五”期间形成规模处理能力。核电装备制造的国产化自主化水平将持续提高。核能产业链协同发展、均衡发展、可持续发展的能力与水平逐年提升。

4.核能多用途利用的示范工程有望陆续启动

“十四五”期间,核能除发挥清洁发电优势之外,还将在清洁供暖、工业供汽、海水淡化、余电制氢、同位素生产、制冷等方面发挥重要作用。紧扣世界核领域技术前沿,海上核动力破冰综合保障船、海上浮动核电站等示范项目预计陆续启动。兼具安全性、环保性、经济性等优点的泳池式反应堆,可为北方地区冬季清洁取暖提供源源不断的热源,同时又能够实现核医药的辐照生产,为解决供热能源以及同位素自主生产提供一举两得的解决方案。自主开发的小型铅铋快堆有望具备更加成熟的工程化条件。随着高温气冷堆、钠冷快堆、小型压水堆等示范工程相继建成,技术水平和安全性持续改进,设备自主化国产化能力进一步提升,核能在极远极寒、深空深蓝、岛礁开发、战备应急等特殊情境的综合利用价值将凸显。

5.核电将更加广泛参与电力市场改革

我国电力市场化改革进程进一步加快,市场竞争主体数量快速增多,量、价竞争不断加剧。2019年,我国核电全年参与市场化交易电量占比33.3%,市场电量占上网电量的比重呈上升趋势,电力市场交易价格普遍低于当地燃煤标杆电价和核电机组平均核准上网电价。核电企业将面对“优先发电合约+市场化中长期交易+现货市场交易+辅助服务交易”多级市场,且预计市场化交易电量会显著增长。未来,核电企业将更深更广探索电力市场交易模式,采用双边协商、调峰、竞价、合同电量转让、降价保量、跨省跨区以及辅助服务补偿等多种交易方式,促进核电消纳。核电企业将更加注重自身的降本增效,加快从生产型企业向服务型企业转变,持续提升市场机制中的经济性优势。未来,核电不仅是清洁低碳的,更是经济可靠的。


专题篇

第二章 核能科技创新

大型先进压水堆“国和一号”

“国和一号”(CAP1400)是在国家科技重大专项的支持下,由国家电力投资集团牵头实施,联合国内400多家单位共同攻关,在消化、吸收AP1000技术,全面掌握以非能动安全为标志的第三代核电技术的基础上,研究开发的具有我国自主知识产权的大型先进压水堆型号。2019年大型先进压水堆“国和一号”在设计验证与安全监管试验验证、关键设备研制与鉴定测试、自主设计软件开发等方面取得了一系列新的进展。

(一)设计验证与安全监管试验验证顺利完成

国内相关单位完成了“国和一号”(CAP1400)工程设计验证、安全监管试验验证等研究工作。上海核工院联合国家电投集团科学技术研究院历经5年时间完成了“国和一号(CAP1400)工程设计验证与相关试验”研究,通过该研究进一步优化了施工设计,完善了“国和一号”总体技术型号,拓展了极限条件下系统和设备的性能,开发了具有自主知识产权的运维技术,提升了核电机组的安全性与经济性,为“国和一号”核电工程设计提供了重要的支撑。生态环境部核与辐射安全中心完成了“‘国和一号’(CAP1400)核安全监管重要试验验证”,验证了“国和一号”(CAP1400)全厂断电事故工况及PRHR管线破口失水事故工况下非能动堆芯冷却系统带出余热能力分析方法和分析结果的正确性;验证了满足安全要求的非能动安全壳冷却系统的最小水膜覆盖率;验证了熔融物堆内滞留措施在流道发生变化时分析方法的合理性;同时通过开展“CAP1400安全审评关键技术研究”,针对“国和一号”在缓解严重事故措施能力及分析方法的合理性方面开展独立补充试验验证,进一步支撑了“国和一号”示范工程的核安全分析和审评工作。

(二)关键设备研制与鉴定测试平台建设取得新进展

“国和一号”湿绕组电机主泵样机完成研制。国家电投集团与上海电气凯士比核电泵阀有限公司共同研制开发CAP1400湿绕组电机主泵,历时8年经过多次样机试验和设计迭代,全面掌握了高效率主泵水力模型开发、关键部件制造及装配、高精度全流量试验等关键技术。主泵样机于2019年7月通过鉴定,标志着研制工作已经完成,解决了“国和一号”示范项目关键设备的“瓶颈”问题,能够保障示范项目的主泵需求。此外,在屏蔽电机主泵方面,AP/CAP屏蔽电机主泵关键材料屏蔽套及飞轮护环材料实现国产化。

上海发电设备成套设计研究院(上海成套院)完成核安全相关设备鉴定及材料评估试验平台建设,形成了满足AP/CAP系列核电站安全相关设备鉴定试验需求的核心试验能力,包括:核电设备鉴定相关软件以及设备鉴定实例验证;针对AP/CAP系列三代核电设备鉴定需求,建成了满足输入地动(RIM)正弦振动试验要求的振动台架;建成了可满足AP/CAP系列核电设备鉴定要求的LOCA试验台架;建成了满足AP/CAP系列核电设备鉴定试验的热老化试验装备和满足ASTM试验方法标准要求的金属材料性能试验装备等。国核自仪建立了核电数字化仪表和电气设备可靠性评估和测试体系,有力地支撑了后续国产安全级数字化仪控系统的研发与可靠性分析。

(三)自主设计软件开发及取证顺利推进

COSINE软件各模块程序开发及取证工作顺利推进。堆芯子通道程序已经正式提交国家核安全局取证,目前正在审评中;组件参数计算软件、堆芯物理分析软件和中子动力学软件已提交国家核安全局;瞬态与非失水事故分析软件、燃料棒性能分析软件已经完成取证准备,具备取证条件;小破口失水事故保守分析软件、大破口失水事故最佳估算分析软件和安全壳压力温度响应分析软件正在开展工程测试。

(四)其他方面

国内相关核电企业相继突破钢制安全壳多项焊接工艺难题,包括:钢制安全壳自动焊接、焊后热处理、焊缝超声检测技术等;攻克了稳压器套管贯穿件更换维修技术、一回路管道失效焊缝维修自动堆焊等核电高端维修技术,形成了一批具有自主知识产权的科技成果。同时,国内多家单位联合开展核电站Living-PSA和在线风险监测与管理技术研究,在风险模型快速算法、模型自动及时更新、可靠性数据自动采集与处理等方面取得了创新性成果,为我国核电站实时风险监测提供了技术手段。

高温气冷堆

高温气冷堆重大专项是在国家科技重大专项的支持下,由清华大学、华能山东石岛湾核电有限公司、中核能源科技公司共同成立高温气冷堆专项总体组,负责牵头实施高温气冷堆重大专项,其目标是开展高温气冷堆工业放大与工程试验验证,攻克高性能燃料元件批量制备技术,建成具有自主知识产权的20万千瓦模块式高温气冷堆核电站示范工程,适时开展氦气透平直接循环发电及高温气冷堆制氢等技术研究,进一步降低高温气冷堆示范工程造价和运营成本,积极推动高温气冷堆商业化、规模化推广应用,为发展第四代核电技术奠定基础。2019年,高温气冷堆在蒸汽发生器、主氦风机等一系列核心设备的研制及关键技术研发方面都取得了新的进展。

哈电集团佳木斯电机股份有限公司联合国内多家科研机构,历时6年完成了主氦风机设备制造技术研究,攻克了主氦风机驱动电机机座制造工艺、主氦风机定子制造工艺、中间隔板隔热结构研制和验证、主氦风机整机装配工艺等关键技术,解决了电磁悬浮轴承力学分析、电机转子加工制造技术、大功率高速高压变频电机电磁设计等多项技术难题,全面掌握了高温气冷堆主氦风机自主设计与制造技术,成功研制出高温气冷堆主氦风机并顺利移交。哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司联合国内多家科研机构,历时10年完成蒸汽发生器设备制造技术研究,攻克了30余项关键工艺技术,其中高精密换热管对接焊工艺、镍基合金环缝内孔全位置自动TIG焊接工艺等18项重大工艺技术均为国内首创,全面掌握了高温气冷堆蒸汽发生器自主设计与制造技术,成功研制出高温气冷堆蒸汽发生器并顺利移交。哈尔滨锅炉厂有限责任公司完成汽水分离器的制造技术与工艺设计研究,首次采用切向斜接管结构,使离心分离、沉降分离、捕获分离有效结合,实现了汽水分离指标。

此外,华能山东石岛湾核电有限公司作为高温气冷堆HTR-PM示范工程的建设和运营单位,在高温气冷堆设计、重大专项科研成果消化吸收的基础上,依托华能集团设立科技项目,对高温气冷堆运行技术开展前瞻性研究,完成了“高温气冷堆运行阶段的概率安全分析技术”“高温气冷堆石墨粉尘去污技术”等研究。

大型先进压水堆“华龙一号”

“华龙一号”(HPR1000)是中核集团和中广核集团在我国核电30余年的设计、建造和运行经验基础上,吸取福岛核事故经验反馈以及满足我国和全球最新安全要求,研发的先进百万千瓦级压水堆核电技术,其安全指标和技术性能达到了国际三代核电技术的先进水平,具有完整自主知识产权。“华龙一号”发展历程如图2.1所示。2019年,“华龙一号”在核心设备研制、设计方案优化、智能核电研发等方面取得了新的进展。

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2.1 “华龙一号”发展历程

(一)工程建造应用新工艺

新焊接工艺首次应用在国内核电站常规岛管道安装。窄间隙脉冲TIG自动焊工艺采用先进的焊接设备及预先固化的焊接工艺参数,具有人工干预少、焊接质量稳定、操作技能要求低、焊材消耗显著减少等特点,已在福清核电6号机组常规岛建造过程中成功应用。

福清核电5号机组7ZST水泥固化线完成安装及单体调试工作。该固化线建成后可将福清5、6号机组运行产生的各类放射性废物装入专用的钢桶内,进行水泥固化,避免放射性污染物流入外界破坏环境及损伤人员健康,是“华龙一号”机组的“三新”设备之一。

(二)核心设备研制实现突破

突破核电关键阀门的技术瓶颈,稳压器先导式安全阀研制成功。“华龙一号”稳压器先导式安全阀样机成功完成全排量热态动作性能试验,性能达到三代核电最新技术要求,实现了自主知识产权和设备部件的完全国产化,进一步提升我国核电“走出去”核心竞争力。

福清5号机组堆外核测探测器完成出厂验收,标志着国产堆外核测探测器打破国外技术垄断,实现三代堆外核测探测器的技术突破。另外,具有自主知识产权的“华龙一号”全厂DCS系统完成测试验收,具备工程应用条件。

(三)设计方案优化改进

2019年,中核集团根据核电运行业主提出的华龙运行设计优化建议,以提高机组安全性与技术水平、推动批量化建设等为目标对“华龙一号”设计方案开展优化改进,未来将在漳州一期、海南二期项目分批实施,预期可显著提高电厂的运维便利性,进一步提升经济效益。

华龙后续型号研发工作开始启动。2019年一季度,“华龙二号”完成了概念方案报告,正在编制华龙后续型号总体技术方案和科研课题的实施方案。2020年计划加速推动华龙后续型号的科研立项,进一步细化和完善总体技术方案。

(四)智能核电研发进入新阶段

2019年,中广核集团持续推进智能核电第二阶段研发工作,取得多项阶段性成果,相继建成数字华龙2.0平台、设备智能监测诊断中心、工程数据协同平台二期等,有效促进核电智能化转型并提升核电安全质量水平,对实现数字化交付、智慧生产和运维具有重要意义;另外完成多款特种核电机器人研发,包括高危区域探测机器人、管道机器人、PX泵旋转滤网底部清淤机器人和RCV高放过滤器更换机器人等,智能机器人在核电运维生产中将实现广泛应用。

小型反应堆

小型化、模块化、多用途的核能系统是国内外的研发热点,也是核电大国争夺未来市场的重要领域。我国陆上小型水堆及海洋核动力平台研发持续开展,形成了ACP100、“燕龙”泳池式低温供热堆、ACPR50S海上浮动堆、NHR200-Ⅱ壳式低温供热堆、HHP25、CAP200紧凑式小堆、“和美一号”一体化供热堆等一系列小型堆技术。

中核集团ACP100昌江多用途模块式小型堆科技示范工程的前期工作稳步推进,截至2019年年底,小堆项目核准支持性文件已全部获取,项目申请报告正式上报国家发改委;“燕龙”泳池式低温供热堆结合池式堆多用途特点进一步补充生产同位素的功能,以提高经济性和市场接受度,示范工程已具备核准条件。

中广核集团和中船重工联合研发的ACPR50S模块化、多用途海上小型堆,可为海上、沿海地区经济开发活动提供热、电、水等综合能源,截至2019年年底,ACPR50S试验堆项目已基本完成初步设计,主要设备已开工制造,正在开展关键设备性能试验等工作。

清华大学和中广核集团联合研发的NHR200-Ⅱ是一体化200MWt的壳式小型低温供热堆,适用于发电、工业供汽、供暖、热电联供、海水淡化等多个场景,该示范项目两评相关工作正在推进。

国家电投集团CAP200紧凑型热电联供小堆具备供热、供电、供水等多功能用途,结合海阳厂址情况完成了厂址条件踏勘、初可研报告编制,在此基础上启动了初步设计工作;“和美一号”一体化中压供热堆具有供热、供汽等多种功能,针对黑龙江佳木斯项目完成了初可研报告评审、初步设计相关技术文件和PSAR报告的主体工作。

中船重工的HHP25项目完成反应堆及一回路相关系统初步设计及评审、初可研报告及审查、PSAR报告相关章节编制等工作,并分阶段启动反应堆及一回路相关系统范围内的部分施工设计工作。

其他先进堆型

先进核能包含了第四代先进核能系统、加速器驱动核能系统、混合堆、行波堆、聚变堆等堆型。目前,我国大力推动先进核技术研发,并形成了钠冷快堆、钍基熔盐堆、铅基快堆、聚变堆等先进反应堆系统。

2019年,我国钠冷快堆示范工程实现系列突破,钍基熔盐实验堆即将启动建设,铅基快堆研究深入推进,启明星Ⅲ号首次临界,HL-2A实现高约束模式运行,关键技术及材料研究取得新进展。

(一)钠冷快堆

2019年示范快堆关键设备自主研发及关键系统验证实现一系列突破:国产钠-水蒸气发生器七管样机达到满功率运行,并完成全部稳态和瞬态试验;超大型不锈钢环形锻件制造技术达到国际领先水平;国内首次蒸汽发生器受控钠水反应试验圆满成功,实现了国内蒸汽发生器钠水反应试验零的突破,并首次获得了钠水反应后氢气在高温钠回路中迁移特性曲线;一回路水力特性验证试验成功开展,使我国全面具备大功率池式结构快堆一回路水力特性试验验证能力。

(二)铅基快堆

2019年中科院核安全所基于已有的铅基堆研究基础,利用铅基堆小型化优势,提出了超小型移动式先进核能系统“核电宝”创新设计,完成了千瓦级核电宝和兆瓦级车载核电宝相关样机研制与典型使用环境试验,为核电宝工程实施奠定了坚实基础。

2019年10月9日,历时两年建设,我国新一代铅铋合金零功率反应堆——启明星Ⅲ号在中国原子能科学研究院实现首次临界,并正式启动堆芯核特性物理实验。启明星Ⅲ号在大尺寸铅铋合金冷却剂材料中准确构建了核燃料和铅铋合金冷却剂材料交互方式,更加准确地模拟铅铋反应堆的堆芯物理特性;配备有多套基于不同原理的非能动安全停堆系统,固有安全性强;多套实验测量系统能够获取丰富精确的实验数据,实现了集成化控制、运行和数据采集,运行与操作更便利。

2019年中广核研究院有限公司在铅基快堆堆型设计、材料、铅铋工艺及设备研发等关键技术领域取得了系列成果,建成一批可用于流动传热、材料腐蚀等领域研究的铅铋实验台架,部分台架信息入选IAEA快堆实验台架数据库,正在开展实验室级(流量1~3m3/h)及工业级(10m3/h)铅铋工艺系统集成实验;设备研发方面,已完成主泵、主换热器、换料机、堆内外堆芯探测器等关键设备样机的设计和制造,并开展了铅铋环境下的性能测试。

(三)钍基熔盐堆

2019年,液态燃料钍基熔盐实验堆工程建设继续稳步推进。2018年12月28日,中国科学院上海应用物理研究所正式向国家核安全局提出建造申请;随后在国家核安全局及中科院的支持下,对2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆的初步安全分析、建造阶段的环境影响、质量保证体系有效性等方面进行了充分的论证。在此基础上,2019年11月29日生态环境部批复《2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆(TMSR-LF1)环境影响报告书(建造阶段)》(环审〔2019〕149号),并于2020年1月13日由国家核安全局颁发《2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆建造许可证》(国核安证字第2001号),这是液态燃料钍基熔盐实验堆工程的又一重要里程碑,标志着2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆全面启动建设。此外,自主研制的钍基熔盐堆缩比仿真装置(TMSR-SF0)的建设调试工作也在2019年顺利推进。

(四)聚变堆

2019年,中国环流器二号A(HL-2A)装置在国内首次实现了高比压(βN>3)、具有Ⅰ型ELM的高约束模式运行,具备了开展与国际热核聚变实验堆(ITER)相关的高约束、高比压实验研究的能力。此外,规模更大、参数更高、结构更先进的新一代托卡马克核聚变研究装置HL-2M正在加紧建造,预计2020年开始运行,建成后将大大提高我国现有核聚变装置的性能及运行参数水平,等离子体电流将从我国现有装置水平的1MA提高到2MA以上,离子温度也将提高到1亿摄氏度以上。

我国在聚变堆关键技术及材料研究方面也取得了突破性的进展。2019年中科院核能安全技术研究所针对具有自主知识产权的中国抗中子辐照钢(以下简称CLAM钢)相继开展了蠕变裂纹扩展性、结构可靠性、3D打印、焊接接头疲劳性等方面的研究,取得了一系列新进展,为ITER实验包层模块(TBM)的安全设计提供了参考,并获得了我国抗辐照钢领域的首个授权国际专利。


第三章 核电装备制造

2019年,国内核电设备的国产化程度进一步提高,随着二代加堆型核电主设备全部完成交货,目前已逐步迈入批量化出产自主三代核电设备的阶段。

2019年中国核电装备制造总体情况

2019年,一批具有自主知识产权的核电主设备完成制造及交货,中国核电装备的自主化和国产化能力不断提升。2019年国内核电主设备交付39台/套,其中核岛主设备29台/套,常规岛主设备10台/套,同2018年相比,三代核电设备交付占比有所提升。核电主设备具体生产情况见图3.1。

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3.1 核电主设备出产情况

2019年中国核电装备制造主要亮点

(一)CAP1400湿绕组电机主泵样机研制成功

2019年7月15日,CAP1400湿绕组电机主泵样机在上海电气凯士比核电泵阀有限公司完成全部鉴定试验项目,试验数据显示主泵各项性能参数满足设计规范书的要求,试验后拆检结果满足验收要求。2019年7月31日,样机通过由中国机械工业联合会和中国通用机械工业协会组织的专家鉴定会鉴定,国家核安全监管机构代表全程参与并见证鉴定试验和拆检过程。2011至2019年间,上海电气凯士比核电泵阀有限公司与国家电投集团合作建成全流量主泵试验台架以及1∶1样机,进行了近2000小时的工程和耐久试验,累计启停近2000次,研发团队攻克推力轴承等技术难点,完成多次技术迭代。

(二)CAP1400项目稳压器通过水压试验

2019年11月26日,东方电气(广州)重型机器有限公司完成了“国和一号”示范工程1号机组稳压器水压试验,完成了核心设备制造上的又一项重要任务。在“国和一号”稳压器研制过程中,东方重机先后突破了下封头大厚度镍基隔离层自动堆焊技术、加热器套管孔系加工技术、电加热器元件与加热器套管手工TIG等关键技术,各关键焊缝无损检验一次合格;研制团队解决了CAP1400项目加热器套管过盈冷装、稳压器整体翻身及立式起吊等技术问题。

(三)“华龙一号”主泵通过冷试

2019年4月28日,福清5号机组核岛冷态功能试验成功;12月3日,卡拉奇2号机组核岛冷态功能试验成功。哈尔滨电气动力装备有限公司承制主泵的全球首堆和海外首堆“华龙一号”机组分别顺利完成冷态试验,为后续调试工作奠定了基础。冷试期间,主泵运行平稳,参与了包括流致振动在内的8个压力平台七大项试验,各项试验参数均满足设备规范书要求。

(四)首个商业化出口的核岛主设备完成制造

2019年7月19日,上海电气核电设备有限公司承制的南非KOEBERG项目蒸汽发生器成功完成一次侧水压试验。该设备是第一次在国际核电主设备市场上通过竞标方式赢得竞争,第一次通过核电ASME NPT钢印认证出口,第一个受七方联合监管的项目。

南非KOEBERG项目业主为南非国家电力公司ESKOM,该项目总包方为法国法马通公司。2015年上海电气核电设备有限公司与法马通公司签署该项目2台核电机组6台蒸汽发生器的制造分包合同。

(五)关键仪控设备、阀门等研制实现突破

2019年3月8日,中核控制系统工程有限公司完成福清5号机组堆外核测探测器出厂验收。由中国核动力院自主研制的“华龙一号”稳压器先导式安全阀样机成功完成全排量热态动作性能试验,性能满足三代核电最新技术要求。

(六)多款智能装备完成研发

2019年,中广核多款特种机器人完成研发,包括高危区域探测机器人、管道机器人、PX泵旋转滤网底部清淤机器人和RCV高放过滤器更换机器人等。

2019年中国核电装备制造主要成果

(一)三代压水堆关键设备

1.压力容器

中国一重集团大连核电石化公司承制的“华龙一号”相关压力容器制造进展如下:防城港4号机组反应堆压力容器完成水压试验,完成主体制造工作。漳州1号机组压力容器接管段完成单件制造及两组接管组焊;顶盖完成J坡口堆焊及环缝组焊。漳州2号机组压力容器顶盖完成单件制造及环缝组焊。惠州2号机组压力容器顶盖完成单件制造,具备组焊条件;接管段完成制造及第一组接管组焊。宁德5号机组压力容器筒体组件完成两组接管组焊,顶盖完成J坡口加工及环缝组焊。昌江3号、4号机组压力容器全部主体锻件完成投料,正陆续进行性能试验及精加工。

中国一重集团大连核电石化公司承制的“国和一号”示范工程1号机组反应堆压力容器顶盖组件正在进行水压试验后探伤,后续进行行程套管装焊、顶盖水压试验等工作;“国和一号”示范工程2号机组压力容器顶盖完成管座J坡口镍基堆焊、加工以及堆侧接管镍基堆焊等工序,正在进行最终热处理后的精加工,筒体组件完成4件进口接管、2件出口接管组焊且全部一次性合格。

上海电气核电设备有限公司承制的“华龙一号”宁德6号机组反应堆压力容器正在开展上部容器组件进出口接管焊接、顶盖J型坡口堆焊、下部组件径向支承块焊接等工作。

上海电气核电设备有限公司承制AP1000三门3号机组反应堆压力容器正在进行容器组件上部筒体键槽等堆焊后机加工、过渡段径向支承块隔离层堆焊等工作;三门4号机组反应堆压力容器正在进行接管段容器法兰及接管段密封面堆焊、顶盖堆焊、堆芯仪表管座装焊等工作。

2.蒸汽发生器

2019年11月25日,哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司承制的漳州1号机组蒸汽发生器项目3块管板全部完成深孔加工。第一台蒸汽发生器下部组件完成管子支撑板安装工作,正式进入穿管、定位胀、防震条安装、管子管板焊接工序。

东方电气(广州)重型机器有限公司负责制造的“国和一号”1号蒸汽发生器完成总装环缝焊接,计划2020年2月进行水压试验。攻克了蒸汽发生器防永久变形(DING)热处理技术、屏蔽泵壳与蒸汽发生器对接焊工艺等。

3.堆内构件

2019年3月21日,上海第一机床厂有限公司承制的福清6号机组堆内构件完成设备制造并通过验收。

2019年6月11日,上海第一机床厂有限公司承制的巴基斯坦卡拉奇3号机组堆内构件完成制造和发运。在设备研制过程中,开发了双联管、下部导向筒半方管等部件的激光焊接工艺,有效提高了设备加工质量、缩短了制造周期。

4.控制棒驱动机构

2019年7月25日,上海第一机床厂有限公司制造的二代加M310堆型最后一个机组——田湾6号机组首批控制棒驱动机构顺利通过验收并完成发运。

5.核主泵

1)轴封主泵:哈尔滨电气动力装备有限公司分别为福清5/6号项目和巴基斯坦卡拉奇2/3号项目交付了6台和4台主泵设备,其中福清5号机组于2019年4月28日完成冷试,卡拉奇2号机组于2019年12月3日完成冷试。

2)湿绕组主泵:2019年7月31日,上海电气凯士比核电泵阀有限公司承制的CAP1400湿绕组电机主泵样机通过鉴定。

3)屏蔽主泵:2019年11月17日,哈尔滨电气动力装备有限公司承制的CAP1400屏蔽主泵样机顺利完成变频器调试试验,拆解后电机各部件状态良好。截至2019年12月,CAP1400屏蔽主泵电机转子、下飞轮已全部制造完成,转动部件全部投产,已完成4台产品70%以上的工作量,后续工作有序进行,满足“国和一号”示范工程1号机组主泵的供货需求。

6.稳压器

2019年6月28日,卡拉奇3号机组稳压器成功发运(见图3.2),至此,哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司承制的巴基斯坦卡拉奇项目产品全部完成交货。

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3.2 卡拉奇3号机组稳压器发运现场

2019年11月26日,由东方电气(广州)重型机器有限公司承制的“国和一号”机组稳压器完成水压试验。该设备在制造过程中,设备主锻件、电加热器、喷雾头等三代稳压器关键材料均实现国产化,并在制造过程中解决了电加热器套管的冷装及焊接、电加热器与电加热器套管的焊接、隔热套管的焊接等技术难题。

7.其他核岛设备

哈尔滨锅炉厂有限责任公司承制的福清5/6号机组PCS热交换器,是国内首次实现自主设计并应用于工程的非能动安全壳热量导出系统核岛部分的新型换热器,用于发生严重事故时实现安全壳的长期排热。该项目共包括24台PCS热交换器设备,在2019年交付9台。哈尔滨锅炉厂有限责任公司解决了无支撑双管板换热器起吊、转运、防变形难题;实现薄壁细长弧面管板外形及管孔加工;攻克了复杂管束装配、焊接、泄漏试验等核心技术难点;掌握超短胀程(8mm)适用的胀接方法及参数;进一步优化了核岛设备清洁度控制措施;完成奥氏体不锈钢管子-管板伸出式自动焊接工艺。哈尔滨锅炉厂有限责任公司已完全掌握了“华龙一号”核岛新型换热器生产制造的关键技术。

山东核电设备制造有限公司联合国内多家单位开展技术攻关,相继突破钢制安全壳自动焊接、焊后热处理、焊缝超声检测技术等多项关键技术和核心工艺,取得了一批具有自主知识产权的科技成果。

8.常规岛主设备

2019年1月2日,哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司“首台AP1000核电站汽水分离再热器制造技术”获得河北省人民政府科学技术进步奖三等奖。哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司突破超长薄壁大直径筒体装焊、热处理变形控制工艺,首次采用Smear擦拭法检验产品关键部位清洁度,首次利用计算机软件建立AP1000 MSR内部构件三维模型制订装配方案,准确高效完成了一、二级再热器的引入,首次在水压试验用水中添加高效缓蚀剂,防止水压试验对内部构件的锈蚀。

2019年上海电气集团交付2台套“华龙一号”机组,均采用焊接转子、配合1710mm末级长叶片制造技术。在原有一年生产两根转子的基础上,通过优化工期、完善工艺、充实人员等多种手段,将产能提高了一倍,满足了交货需求。同时,汽轮机再热阀在卡拉奇K2机组、MSR分离片管束在K3机组上实现自主制造。TCS系统也采用全国产设备。

2019年9月9日,由东方汽轮机设计和制造的田湾6号HIP转子完成验收和发运。

2019年9月16日,中核福清6号机组LP1低压内缸在东方汽轮机有限公司重型二分厂/焊接转子中心顺利完成工厂交货,标志着中核“华龙一号”福清5/6号机项目汽轮机大件设备全部交货完成。东方汽轮机有限公司依托国家重大专项,顺利完成中核“华龙一号”汽轮机的通流设计、模化试验等技术难题,克服了转子焊接、1828mm长叶片制造、低压末级空心导叶试制等工艺难关,解决了高速动平衡实验平台、低压模块总装台位等生产资源瓶颈问题,为福清5/6号机项目的顺利产出提供了有力的保障。

(二)高温气冷堆关键设备

1.蒸汽发生器

2019年4月19日,哈电集团(秦皇岛)重型装备有限公司承制的华能石岛湾核电站1号机组蒸汽发生器顺利发运(见图3.3)。至此,石岛湾项目2台蒸汽发生器全部交付完成。该产品从设计、材料、工艺各个环节都实现完全自主研发,在制造技术方面拥有完全的自主知识产权。

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3.3 华能石岛湾核电站1号蒸汽发生器发运

2.主氦风机

2019年4月16日,由哈尔滨电气集团佳木斯电机股份有限公司、上海电气鼓风机厂联合研制的国家科技重大专项、华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程主氦风机,在华能山东石岛湾核电有限公司现场完成验收移交,设备现正在核电现场安装。

3.控制棒驱动机构

2019年2月20日,由上海第一机床厂有限公司承制的高温气冷堆核电站最后一批控制棒驱动机构发运,示范工程控制棒驱动机构全部完成交付。

(三)其他堆型关键设备

1.钠冷快堆

由中核集团、东方电气及国内其他研究单位、科研院校、制造企业合作完成了示范快堆研发试验所需的台架改造、试验件安装、仪控系统调试等工作,完成蒸汽发生器七管热工水力试验、管束流致振动试验和中间热交换器管束流致振动试验等关键试验;完成蒸汽发生器单管热工水力试验、流动不稳定性试验、流量分配试验、高压密封试验和膨胀节成型工艺及性能试验。

2.小型堆

2019年5月29日,哈尔滨电气动力装备有限公司组织召开模块式小型堆主泵项目开工审查会,主泵投入生产。2019年11月14日,哈尔滨电气动力装备有限公司组织召开施工设计评审会,经审查、讨论,专家委一致同意项目通过设计审查。哈尔滨电气动力装备有限公司同步建设的试验台架于2019年9月20日开工,为模块式小型堆主泵样机及后续产品主泵的试验提供了保障。

中国一重完成昌江小堆项目全部主体锻件投料,除主泵接管与支承段筒体锻件正在精加工外,其余主体锻件(上下封头、顶盖法兰、容器法兰、堆芯筒体)至2019年年底陆续完成,一重大连基地产品制造工作现已经全面展开。


第四章 核技术应用产业

20世纪90年代,我国核技术应用步入产业化阶段,应用领域不断拓展。现阶段,核技术应用已广泛应用于工业、农业、医学、环保等领域,而且在辐照加工服务、环境保护、公共安全、辐射技术装备、公众健康等方面已经形成了一定的产业规模。在“健康中国”“美丽中国”国家战略和“一带一路”倡议引领下,我国核技术应用拥有更大的增长空间。

核技术应用产业是典型的战略高技术产业,具有知识高度密集、多学科交叉、军民两用等特点。本报告中所述核技术应用主要指非动力民用核技术,包括加速器技术、放射性同位素技术、核探测与核电子学技术、核仪器仪表以及核技术在医学、农学、工业、环境保护及公共安全领域等方面的应用。

我国核技术应用产业发展现状

(一)放射性同位素产业

我国早在20世纪80年代末就建立了较完整的同位素科研、生产供应体系。经过近30年的发展,技术能力和水平大幅度提升,建立了包括反应堆、加速器、放射性同位素研究生产设施等在内的完备的放射性同位素研制与生产平台,拥有近万人的科研生产队伍,掌握了多种放射性同位素的制备技术,部分同位素具备相应的生产能力;放射源生产制备技术进步显著,已逐步实现产业化;放射性药物和同位素示踪技术实现广泛应用。

掌握多种同位素制备技术,突破多项放射性药物制备技术。我国已掌握了百万居里级60Co同位素的制备技术、碳[14C]尿素的硬胶囊微量装载技术、十居里级125I间歇循环回路的制备技术、高比活度碳-14的干法制备技术,掌握了用低浓铀制备千居里级医用裂变99Mo和用循环回路制备百居里级125I的工艺。依托CMRR建成了高浓铀制备裂变同位素99Mo的平台,形成从靶制备、辐照、溶解和提取分离的全流程能力,能够小规模生产99Mo、131I等裂变同位素;在CIAE-Cyclone-30加速器上建立了气体靶制备满足放射性药物研制要求的123I系统,形成批产3居里的能力;依托引进的近百台医用回旋加速器制备了大量18F、11C同位素;依托反应堆和加速器建立了制备177Lu、64Cu、68Ge和211At的工艺流程,形成一定批量生产能力,质量满足后续使用需要。放射性药物制备技术取得多项突破。在肿瘤显像剂、新型乏氧组织显像剂、靶向整合素的放射性药物、正电子放射性药物制备等方面取得突破。

放射源生产技术进步显著。我国已经掌握了万居里级60Co辐照源的设计、制靶、辐照、运输、制源和检验技术,具备了年产600万居里60Co辐照源的能力,而且产品各项技术指标和质量水平达到甚至超过了国外同类产品,大约可满足我国市场需求的75%。中国同辐股份有限公司(以下简称中国同辐)不仅能为我国市场供应钴源,还可以出口至巴基斯坦等国,已经跃升为全球第三大工业钴源供应商。在医用60Co源开发方面,2017年3月,重水堆大批量生产医用60Co获得生产许可。2019年9月10日,我国首批国产医用钴-60原料组件于秦山核电站启运,到中国同辐中核高通放射源生产线开始试制工作,这标志着我国国产伽马刀设备“中国芯”供应问题得到解决。近年来,我国还建立了医用125I中子源制备工艺,自主开发了125I-103Pd复合源,开展了68Ge医用校正源的源芯制备等一系列关键技术攻关。

同位素示踪广泛应用于农业发展。近年来,同位素示踪广泛应用于农用化学物质合成及生态环境影响的研究、名特优农产品原产地同位素溯源研究、农产品污染物溯源研究等方面。

(二)辐照加工产业

我国辐射加工产业经过半个多世纪的发展,目前在材料改性、食品辐照、医疗卫生用品辐照灭菌等领域已经实现了产业化发展,对我国国民经济发展起到很大的推进作用。目前,我国大约有130座钴源辐照装置,总设计装源能力达到1.7亿居里,实际装源活度约7000万居里,主要用于医疗器械的辐照消毒灭菌、食品辐照、中药辐照以及部分材料改性。我国目前工业钴源的年需求量为1000万~1300万居里,其中国产源供应量达500万居里,从加拿大进口300万~500万居里,俄罗斯进口100万~200万居里。

辐射加工产业已初具规模且潜力巨大。我国辐射加工产业经过半个多世纪的发展形成了较大的规模。医疗器具辐照灭菌成为我国辐射加工发展最快的领域,目前我国从事医疗器械灭菌的运营单位大多获得TUV或相关第三方认证公司的认证,部分获得FDA的注册号,相关标准日益完善。我国材料改性产业已经非常成熟,是产业化程度最高的工业应用,已经形成了以辐照交联线缆和热缩材料及制品为主,半导体改性材料、发泡材料、膜材料、涂料、超吸水材料、新型复合材料规模逐步扩大的产业格局。

辐射诱变育种成绩显著。我国的核辐射诱变技术及其育种应用研究一直走在世界前列,长期作为IAEA亚太地区核农学(IAEA/RCA)植物诱变育种项目牵头国以及亚洲农作物突变研究协会(AAMCP)依托国。根据IAEA的统计数据,全球利用辐射诱变育种技术育成的新品种有2316个,而我国利用辐射诱变育种技术育成的新品种已达到625个,约占世界总量的27%。近年来,我国在粮食作物的辐射诱变育种方面取得了显著成绩,也是世界上利用核技术诱变育种规模最大的国家,在45种植物的基础上育成800多个突变品种,约占全世界辐射诱变育种的1/4。在全国作物耕种面积中,辐射诱变育成的品种占到二成。育成的突变品种最高年种植面积在1.3亿亩以上,每年为国家增产粮食35亿~40亿千克。

农产品、食品辐照加工取得新进展。我国农产品及食品辐照加工技术经过50多年的发展取得了辉煌的成就。目前我国辐照加工研究与产业化在国际上已处于领先地位。农产品辐照已经成为我国农产品加工中不可缺少的高新技术,为现代农业的发展和农产品出口贸易做出了巨大贡献。我国在农产品及食品辐照的品种、数量、法规体系建设和产业化应用等方面取得了多项新进展,在农产品发芽抑制、杀虫、防霉,以及保障农产品食用安全等方面发挥了重要作用。中国已制定和发布了辐照食品卫生标准和工艺标准,确保辐照食品的安全。

辐射技术在环保领域的应用全面拓展。我国从20世纪80年代开始进行电子束净化烟气的研究,1998年建成世界上第一座工业示范装置,2002年底建成300000 Nm3/h烟气净化装置,并于2003年初开始投入调试运行。2009~2014年,我国成功研制水处理专用的电子加速器及辐照反应器,并开始中试运行。2016年,在浙江建立国内首个工业规模的电子加速器辐照处理印染废水示范工程。2017年6月,编制中国首个电子束辐照废水处理技术规范,标志着我国电子束辐照废水处理标准化工作获得实质性进展。国内关于辐照技术处理污泥的技术与国际存在一定的差距,目前国内尚处于实验室研究阶段,规模相应较小,尚未实现产业化应用。

(三)放射源及工业应用产业

近年来,我国工业无损检测装置的发展成果以工业CT为代表,技术水平取得了大幅度提升,得到了广泛应用,整体技术与国际先进水平接近,部分性能指标已处于国际领先,形成了以多家公司和单位为技术核心的高能加速器工业CT系统开发和制造企业。

在高能和低能X射线工业CT检测方面,我国都取得了较大进展。6 MeV高能CT检测系统的空间分辨率高达2.0 Lp/mm,密度分辨率为0.8%;2~15 MeV高能工业CT的空间分辨率为1~2.5 Lp/mm,密度分辨率为0.3%~1%。450 keV双源双探测器工业CT系统在常规CT模式下,空间分辨率可达3.0 Lp/mm,密度分辨率为0.8%;在显微CT模式下,最大放大比能够达到400倍,细节分辨力也达到了1μm。

(四)核医学产业

核医学的科研水平和装备研发能力不断提高。国产医学影像诊断设备得到国际同行认可,2013年研制出我国第一台PET/CT,空间分辨率达到世界最高水平,灵敏度也处于世界前列。我国国产放疗设备取得重大进展,在CT模拟定位机、X-刀、三维远/近治疗计划系统等放疗设备的研发进展顺利,已攻克大批关键技术,也取得了一批具有自主知识产权和重要市场应用价值的研究成果。

我国全面拓展核医学显像诊断和治疗技术,现已形成完整的临床应用体系。2019年9月29日,由中国科学院近代物理研究所及其控股公司兰州科近泰基新技术有限责任公司研制的大型医疗器械“碳离子治疗系统”获批第三类医疗器械产品注册,该产品是国家药品监督管理局批准注册的首台国产系统。在核医学治疗方面,中国的肿瘤治疗机构在过去的30年里大幅增长,由1986年的264家增长到2015年的1413家。中国放疗市场则从2008年的58.3亿元增长至2015年的269亿元,年复合增速为24.41%,且增长呈现加速迹象。

(五)加速器产业

我国具备所有医用能量档电子直线加速器开发能力,但医用回旋加速器依赖进口。据中华医学会核医学分会统计,截至2017年年底,中国大陆共有医用回旋加速器110台,几乎全部依赖进口。近年来,国内开始研制脉冲调制器和磁控管并取得了明显的进步。在新型加速器研究方面,国内已经成功研制出X波段医用加速管,正在不断完善工艺、改进设计;也研发了同源双束加速器,可用于在线图像引导放疗装置中。

质子和重离子治疗加速器取得重要进展。我国已在兰州的重离子加速器HIRFL-CSR上开展了重离子临床治疗,治疗数百个病例,取得良好疗效,现为甘肃武威和兰州的医院建造了两台重离子治疗加速器。中国是全世界第四个有能力进行重离子治癌临床研究的国家。质子治疗方面,我国已掌握了回旋加速器核心技术,开展了质子同步加速器的研发。我国利用在超导托克马克研发中积累的技术,开展基于超导回旋加速器的质子放疗设备研发。此外,还开展了基于激光加速的S重离子治疗加速器的研制,推动加速器的低成本建设,目标是重离子治疗的普惠化。

我国电子辐照加速器生产基地初具规模,呈现专业化、规模化的发展特点,装备数量迅猛增长。我国电子辐照加速器技术水平快速提升,已进入国际先进行列,模块化制造能力发展迅速。工业用中能(1-5MeV)辐照电子加速器和高能(>5MeV)辐照电子加速器技术都取得了突破性进展。我国电子辐照加速器数量已经从2008年年底的140台/套扩大至2019年的500余台/套,约占全世界电子辐照加速器总量的1/4。国产电子辐照加速器性能得到国际认可,部分产品出口海外,如美国、日本、韩国、印度、泰国、土耳其、俄罗斯等国。我国目前约有130座钴源辐照装置,具有超过1.7亿居里的总设计装源能力,约7000万居里实际装源活度。

(六)安保产业

安检设备远销海外。借助国家对于大型客体检测的攻关项目支持以及国家产业化支持,逐渐培育了同方威视、华力兴公司等从事该领域研究的单位。在产业化过程中,从大型客体检测逐渐进入行李箱包检测、人体安全检测、液体安全检查等领域,通过创新,这些技术在国际市场上已达到先进水平,出口全球140多个国家和地区。我国的安检设备在非洲占据安检市场份额第一,在美洲占据市场份额50%以上,欧洲超过85%的国家采购我国生产的安检设备。在公共安全领域,如航空、铁路、海运、公路等口岸的客运和货运安全检查中,X射线、γ射线、中子等探测技术得到了广泛应用。

此外,核技术应用在仪器仪表产业、核探测与核电子学技术产业等方面也具有重要作用。

前景展望

我国核技术现已广泛应用于工业、农业、医学、环保等领域,在辐照材料改性、辐照加工服务、辐射技术装备、公众健康、公共安全、环境保护等方面具备了一定的产业规模。但是,我国人口基数大,基层核技术应用还很薄弱,一些先进设备和检查项目人均占有量与发达国家相比还有较大差距,而且技术种类少、产业规模小、技术水平不高、基础设施不足,核技术应用产业的发展状况与核大国的地位不相适应。

我国核技术应用产业年总产值仅占GDP的4‰,与欧美日等发达国家的水平相差一个数量级。以全球核技术应用产业产值占GDP的平均2%衡量,我国核技术应用产业未来有着巨大发展空间。

(一)核医疗产业助力健康中国

党的十九大报告指出,实施健康中国战略,要完善国民健康政策,为人民群众提供全方位全周期健康服务。核技术在医疗健康、核应急与放射治疗等领域有望实现多元发展,核技术医疗在癌症治疗中将发挥重要的作用,我国核医学的发展面临着重要的战略机遇,核医疗设备、医用加速器、医用同位素等产品的需求量将显著提升。

(二)核技术工业应用有望迎来发展高峰

核技术在工业方面的应用有望迎来新的发展高峰。我国辐照服务产业的年增长幅度约为33%。高速增长的市场必将对我国现有辐照设施的生产能力及其产业化加工能力提出较高的要求,我国急需突破关键技术,实现高能电子辐照加速器等设备的研发和制造。在工业无损检测方面,需要针对中子发生器在结构、关键元件等方面开展创新性工作。

(三)核技术在农业应用中将发挥巨大作用

随着我国工业化、城镇化步伐的推进,有效耕地面积不断减少,土壤和大气环境压力不断加大,粮棉油等种植业面临着极大的挑战。辐照育种、辐照加工和示踪技术将在未来农业领域发挥巨大作用。作为源头技术,辐照加速器、放射性同位素等产品的需求也将显著增加,核技术应用在农业领域的示范性工程和项目也将深入开展,以更好地推进相关研究和产业化。

(四)核技术将在公共安全领域起关键作用

随着国际恐怖主义不断升级,恐怖暴力、群体事件不断发生,恐怖活动已对世界和平、经济发展乃至人类文明构成巨大威胁和严峻挑战。各国政府都在加强安全检查力度和检查范围,并不断采用新技术和新设备预防恐怖主义活动。利用核技术进行反恐安检在全世界的社会安全领域起着越来越关键的作用,其中放射性物品检测仪、CT安检机、人体X光检查系统等已应用于机场、火车站、法院、大型会场等场所;核技术应用装置可用于海关、监狱等场所,对大型集装箱、车辆等进行隐蔽爆炸物、危险枪支弹药、藏人偷渡等安全检查;利用射线灭菌,可杀灭包裹、信件中所携带的病菌;利用辐射探测器,可对出入场所的人员及车辆所携带的放射性物质进行安检,有效地防止放射性污染的蔓延。

(五)核技术环保应用迎来发展机遇

党的十九大提出,要着力解决突出环境问题,加强固体废弃物和垃圾处置等问题。核技术在环境保护中也有广泛的应用,主要包括对废水、废气、固体废物等辐射处理,消除环境污染。与传统技术相比,核技术具有高效率、低能耗、无二次污染的特点以及精准的处理能力,未来应用潜力较大。

(六)“一带一路”倡议推动核技术国际合作

“一带一路”倡议沿线65个国家、约44亿人口,经济总量超过20万亿美元,而且这些国家对辐照加速器等核技术应用产业具有巨大的市场需求。依托“一带一路”,以沿线国家以及东南亚、非洲国家等具有较为广阔的核技术应用产业需求前景的国家为重点,积极向外推广介绍我国核技术应用产品,持续向外推介我国的核技术应用产业,带动我国核技术应用产业“走出去”。


研究报告

我国核能产业2035年发展战略研究

为支撑国家新时代能源电力发展战略和规划的研究制定,积极践行能源发展“四个革命,一个合作”战略思想,促进核能产业安全高效可持续发展,中国核能行业协会组织开展了我国核能产业2035年发展战略研究。研究报告介绍了我国核能产业在核电、天然铀勘探和采冶、核燃料加工、后处理及放射性废物管理和关键设备制造领域产业发展现状,研判了面向2025和2035年我国核能产业发展面临的新形势和新问题,按照问题导向和目标导向相结合的原则,分别对核电、天然铀、核燃料加工及核燃料循环后端、设备制造等全产业链发展开展了目标预测及相关产业规模、布局分析;考虑国家及地方对核能发展的期望和要求,结合我国核能产业发展的目标预测及面临的机遇和挑战,研究提出了2035年前我国核能产业发展目标、战略重点与主要任务;提出了促进我国核能产业发展的保障措施建议。

我国核能产业发展的基础与条件

核能作为清洁低碳、安全高效的优质能源,在构建现代能源体系、保障能源供应安全、保护生态环境、应对气候变化和促进科技进步等方面发挥着重要作用,也是展现国家综合实力的重要标志。经过30多年的发展,我国在运核电装机规模已升至全球第三位,形成了完整的研发设计、工程建设、运营维护、设备材料制造、燃料保障等核能全产业链体系,具备了由“核电大国”向“核电强国”迈进的基础条件。

(一)自主三代核电批量化建设进入新阶段

1.核电安全运行,三代核电工程建设全面推进

截至2019年底,我国在运核电机组47台,总装机容量4875万千瓦;在建核电机组13台,总装机容量1387万千瓦。在运和在建核电机组分布在辽宁红沿河、山东海阳、山东荣成、江苏田湾、浙江海盐、浙江三门、福建宁德、福建福清、福建漳州、广东大亚湾、广东台山、广东阳江、广东太平岭、广西防城港、海南昌江等15个核电基地。

我国核能发展保持了良好的安全记录,在建核电工程质量可控,在运核电厂安全可靠,累计安全运行约360堆·年。核电发电量和上网电量持续增长,安全指标受控,未发生INES二级及以上运行事件,未发生一般及以上辐射事故,未发生较大及以上生产安全事故,未发生一般及以上环境事件,未发生职业病危害事故及职业性超剂量照射。

我国三代核电发展优势已基本形成。2018年以来,采用AP1000和EPR技术的全球首台核电机组相继在我国建成并投入商运;我国自主三代核电技术“华龙一号”的首堆福清5号机组工程建设进展顺利,重大节点均按期实现;采用“华龙一号”融合技术的漳州核电一期、太平岭核电一期项目先后核准开工,自主三代核电进入批量化建设新阶段。

2.三代核电装备批量化制造能力已经形成

伴随着核电的发展,我国已经在上海、四川、东北建立起三大核电重型装备制造基地,形成了一批核电泵阀和配套设备制造企业,发展壮大了一批为核电配套的装备和零部件生产厂家,装备制造业产品供应链全面覆盖各类在建核电机型。

我国百万千瓦级三代核电机组关键设备制造国产化、自主化水平稳步提高,自主三代核电技术“华龙一号”“国和一号”设备国产化率达85%以上,核级锆材、核级焊材、大型锻件等一批核心材料相继实现自主设计、自主制造,具备每年8至10台/套的核电主设备制造能力,为我国核电的安全高效发展提供了有力支撑。同时,国内相关核电装备制造企业具备了综合利用ASME、RCC-M等国际先进标准的能力,保障了相关机组和设备出口。

3.厂址资源可支撑三代核电更大规模化建设

经过多年选址工作的积累,我国已经储备了相当规模的核电厂址资源,厂址资源主要分布在我国东部、南部沿海和沿江内陆地区,涉及辽宁、山东、江苏、浙江、福建、广东、广西和海南等17个省(区)。此外,为推进核能多用途利用发展,我国正在开展小型堆厂址普选。这些厂址有力支撑了当前我国核电的建设规模,也为今后核电的批量化、规模化发展奠定了厂址资源基础。

4.核电工程建造能力进一步增强

我国核电工程建设管理自主化能力和总承包能力持续提升,积累了丰富的核电工程建造经验,工程建造技术水平保持在国际先进行列,已成功实现了多项目、多基地同步建设,全面掌握了压水堆、高温气冷堆、快堆等多种堆型不同容量的核电机组建造技术,形成了核电站建造的专有技术体系和自主知识产权,具备了覆盖工程建设全过程的项目建设管理能力,具备了可以同时建设30台以上核电机组的建造能力,能够满足核电安全高效发展要求。

(二)核电产业科技创新和安全发展水平持续提升

1.科技创新有力推进了核能产业发展

我国已实现压水堆核电技术由“二代”向“三代”的跨越,形成了具有自主知识产权的“华龙一号”“国和一号”三代核电技术;积极开展多用途小型模块化反应堆技术开发,加快推动核能在清洁供暖、工业供汽、海水淡化、核能余电制氢、制冷、海洋综合能源供给平台、绿色冶金、同位素生产等多领域的研究及应用,形成了NHR200-Ⅱ、ACP100(玲龙一号)、“燕龙”(DHR-400)、ACPR100、ACPR50S、CAP200等各种小型堆技术;高温气冷堆和快堆等相关研发和示范工程建设取得积极进展,铅铋快堆、钍基熔盐堆等先进核能系统技术研发工作也在积极推进中。

在磁性约束聚变和惯性约束聚变等方面,我国开展了大量的基础科研、关键技术攻关、关键设备材料研制,开展相关实验装置的开发利用,积极参与国际热核聚变实验堆计划。

2.核电法规和标准体系逐步完善

我国已经建立起一套接轨国际、符合国情的核安全法规标准体系,包括《中华人民共和国核安全法》《中华人民共和国放射性污染防治法》等2部法律,《放射性废物安全管理条例》《放射性物品运输安全管理条例》《民用核安全设备监督管理条例》等10项行政法规,发布了29个部门规章、94个导则和上百项技术文件。

在核领域制定了上千项标准,包括国家标准、行业标准和团体标准等。目前核领域现行有效国家标准370项,其中核能领域国家标准270项,核仪器仪表领域国家标准100项,核行业标准1100项。

3.核能科技创新体系与人才队伍不断发展壮大

我国已经在企业和高校、科研院所中建立了多门类、多层次的核能技术研发平台,建立了一批核能基础及应用研究的大型核设施及核装置,具备了一定的基础和实力。近年来,为进一步加强核能科技创新和技术服务体系建设,政府有关部门先后成立和支持了一批国家能源核能技术研发中心、重点实验室,紧紧围绕国家核能科技发展的前沿和方向,发挥产学研用的优势,开展技术攻关。我国建立了比较完备的核能人才培养体系。相关高等院校按照国家核电发展规划培养了一批优秀人才,校企合作成为核专业人才培养的重要途径。同时,核能相关企业围绕国家科技创新重点领域和发展方向,积极探索并建立了各具特色的人才培养体系,培养了一大批高素质、高水平的技术、技能人才。

(三)核燃料循环产业链体系正进一步完善

1.天然铀产业供应保障能力显著增强

我国已经落实了数个万吨至十万吨级铀矿资源基地,已探明的32个大型及以上规模铀矿床资源量约占全国已查明铀矿资源量的59%。根据NEA和IAEA2018年发布的《铀资源、生产与需求》红皮书,我国国内已查明成本小于130美元/kgU的原地铀资源37.1万吨,其中成本小于80美元/kgU的原地铀资源为28.4万吨。

我国铀资源勘探能力持续提升,已形成100万米/年的勘探能力。铀矿勘查技术和方法也得到了全面提升,系统建立了铀矿地质勘查技术标准体系,具备了“天—空—地—深”一体化综合勘查能力和科研能力;铀矿常规开采技术体系完整,地浸采铀技术全面掌握,“CO2+O2”采铀技术达到了国际领先水平。

2.核燃料加工产业实现技术突破和产业升级

我国核燃料产业快速发展,建立了较为完整、自主的产业体系,实现了核燃料国内本土化保障供应,并在铀纯化转化、铀浓缩及核燃料元件制造等重要环节不断实现技术突破和产业升级。在铀纯化转化环节,实现了我国铀纯化转化万吨级生产能力和技术自主可控。在铀浓缩环节,浓缩工厂设计、建造、运行技术达到国际水平,实现了国产专用设备大规模应用。在核燃料元件制造关键材料方面,自主研发N36锆合金已完成随堆考验,形成规模化生产能力;CZ系列锆合金已完成所有堆外性能试验,研制的STEP组件进行入堆考验。

核燃料生产能力大幅度提升,运行安全可靠。国内压水堆核燃料元件的制造能力达到1400吨(铀)/年,重水堆元件制造能力为200吨(铀)/年,高温气冷堆元件为30万个球/年。

3.乏燃料后处理与放射性废物管理能力稳步提升

为提高铀资源利用率,同时减少放射性废物的最终处置量,我国制定了核燃料闭式循环政策,加强乏燃料管理、推动乏燃料后处理工作。我国压水堆乏燃料离堆贮存主要采取湿法贮存,已具备湿法贮存能力1300tHM,正在建设湿法贮存能力1200tHM,同时也正开展干法贮存能力建设。

我国已建设运营西北、广东北龙、四川飞凤山等三座低放废物处置场,三座处置场总规划设计容量46万立方米,已建成容量6万立方米,正在推动区域处置场、集中共享处置场建设;已开始研究建设中等深度废物处置场,高放废物地质处置地下实验室建设项目已获得国家批复,相关工作稳步推进。

(四)核能国际合作推动产业开放发展

1.核电“走出去”取得一系列成果

我国与巴基斯坦合作建设的核电项目(7台机组)总装机容量达463万千瓦。其中恰希玛核电站一期工程4台机组已全面建成,安全运行业绩良好;作为“华龙一号”国外首堆项目,卡拉奇核电二期工程K-2/K-3项目进展顺利;正式签署恰希玛核电厂5号机组(C5)商务合同。我国同阿根廷合作建设“华龙一号”机组的协议已经签署;推进与约旦、沙特阿拉伯的高温气冷堆合作;中伊重水堆合作稳步推进,完成阿拉克重水堆改造合作第二份商务合同。我国已同英国正式签署合作协议,合作建设多个核电项目,其中参股的欣克利角C项目已开工建设,控股的布拉德维尔B项目正在开展“华龙一号”技术在英国的通用设计审查工作。

2.铀资源国际开发和核燃料产业“走出去”取得突破

我国积极推动铀资源开发对外合作,在非洲、亚洲、北美洲和大洋洲等地区取得了进展,目前已发展海外铀生产项目5个、开发前期阶段项目1个。截至2019年年底,我国企业掌控和参股海外铀资源项目产能1.1万吨/年,其中中方权益产能超过7000吨/年;掌控海外铀资源66.6万吨,其中中方权益资源量近46.6万吨。

我国已研发出具有完全自主知识产权的核燃料组件,形成了保障出口核电站燃料元件的制造、供应和服务能力。国内各核电集团在加大国际核电开发力度的同时,以核电项目为龙头,带动国内核燃料元件供应出口,努力推动核燃料与核电一体化“走出去”。

3.核电装备企业国际开发取得重要进展

国内核电装备企业除积极参与我国核电出口项目供货外,积极同法国法马通公司、美国西屋电气公司、通用电气-日立公司等国际企业寻求合作。上海电气集团承接法国法马通公司分包项目,为南非Koeberg核电站提供6台蒸发器设备。东方电气分别同法马通和美国通用电气公司签订英国欣克利角C核电项目核岛设备与常规岛设备采购订单。中核环保、上海电气携手意大利安萨尔多核电公司,签署了中意放射性废物管理与核设施退役合作谅解备忘录及首批合作项目。哈电集团与安德里茨、日本三菱重工的装备技术合作顺利推进。

4.“引进来”与“走出去”并重,核能发展呈现新格局

中俄核能合作不断拓展,两国合作推进田湾核电5、6号机组,徐大堡核电3、4号机组建设,进一步拓展在先进核能系统、核基础研究、退役治理等方面合作空间。中法两国深化核能国际开发、燃料制造、后处理等领域合作,除了台山核电项目外,开展大型商用乏燃料后处理厂项目和英国新建核电项目后续合作事宜;中国与英国成立核联合研发与创新中心,两国核能合作迈向科研、技术开发等全方位多领域。

此外,中国积极参与国际多边核能合作,不断深化与国际原子能机构(IAEA)、国际热核聚变实验堆计划(ITER)、第四代核能国际论坛(GIF)、国际核能合作框架(IFNEC)等国际多边合作与交流,主动参与核领域国际规则和标准制定,严格履行核安全、核应急、核安保和防核扩散等国际义务,树立起负责任核大国形象,在全球核领域的话语权和影响力不断提升,为我国开展核能国际合作及核电全产业链“走出去”奠定了坚实基础。

(五)核能产业发展的经验与不足

归纳我国核能发展所取得的成绩,主要有以下几个方面:一是始终筑牢核电安全发展的生命线;二是始终坚持创新发展,适应建立现代能源体系的发展要求;三是始终坚持以我为主、积极开展国际合作;四是始终保持核电发展战略定力,促进我国能源安全绿色发展。

此外,通过研究分析我们认为,我国核能产业还处于由大到强的发展阶段,核能产业能力处于向经济规模过渡期,核能科技处于爬坡过坎关键期。经过长期坚持不懈的努力,我国核能产业发展取得了长足进步,为促进我国经济发展和科技创新做出了重要贡献,但是也必须看到我国核能产业发展仍面临着发展不充分、不平衡等诸多问题。我国核电自主品牌还处在重要的发展阶段,完整的配套标准体系尚未形成。核燃料循环闭合尚未实现,核燃料循环后端还是核能产业发展的短板。我国核能发展在基础性、前沿性科研及实验验证手段如何满足自主可控能力要求,核能公众沟通如何适应核能产业健康可持续发展需要,核能产业管理体制机制如何为高质量发展提供保障,核能经济性如何适应电力市场改革要求等方面还存在着不相适应的问题。

二、 我国核能产业发展机遇和面临的挑战

我国核能产业发展已具备良好的环境和条件,至2035年,核能产业发展处于重要的战略机遇期,这一时期也是我国由核电大国向核电强国迈进的关键时期。

(一)我国核能产业发展机遇分析

1.核能产业在未来发展中具有广阔的市场发展空间

截至2019年年底,全球在运核电机组443台,总装机容量3.92亿千瓦,分布在30个国家或地区;在建核电机组54台,总装机容量5744万千瓦,分布在19个国家或地区。2018年全球核电发电量约2.56万亿千瓦时,已恢复到福岛核事故之前的水平。在全球范围内,核能产生了近1/3的清洁电力。

核能在应对气候变化、确保能源安全以及带动社会经济发展等方面具有显著优势。虽然世界能源供需格局及能源地缘政治发生重大变化,世界核能发展面临诸多不确定因素,但核能仍是全球能源发展的重要选择,是非化石能源中的重要能源,也将是未来全球电力供给的重要支柱之一。据统计,日本福岛核事故后,目前全球有核或有意发展核电的46个国家中,有21个国家制定了更加积极的核电发展规划,9个国家保持了福岛核事故前制定的规划目标。2018年第九届世界清洁能源部长级会议明确将核能纳入清洁能源。同时,强调必须共同努力,确保所有清洁和创新技术都成为低碳未来的一部分,并倡议关注核电用于基荷电力,以及创新的下一代核能技术和核能可再生能源清洁混合动力系统[1]。

当前,新一轮能源革命正在兴起,能源供需格局多元化、能源结构清洁低碳化特征更加明显,我国正努力推进各类清洁能源发展。天然气作为一种清洁优质能源,有利于缓解当前我国面临的严峻的环保压力,但我国天然气资源有限,进口依存度较高。水电是我国主力电源之一,成本低,应优先开发利用,但受水资源总量和地理环境的制约,我国水电可开发总量有限。近年来,随着发电成本的下降,风电、太阳能光伏发电等可再生能源在我国快速发展,然而风能、太阳能等可再生能源时空分布不均、能量密度低,具有间歇性、不可控性等局限。最新研究表明,在大多数国家,可再生能源在电力供应结构中的占比不应超过30%~40%,否则电力成本会显著增加,导致温室气体排放量增加,并增大电力供应的安全风险[2]。核电作为一种稳定可靠的清洁能源,可发挥基荷电源的作用,对波动性强、不易调配的可再生能源(如风电或光伏发电)形成很好的补充,在我国未来能源结构中发挥更大的作用。此外,随着核能技术的不断突破和自身安全性、经济性的进一步提升,除大型核电机组外,小型模块化反应堆也将在核能供热、供汽、工业制氢、海水淡化等多个领域形成新的市场应用空间。

2.核能在能源清洁低碳转型及能源安全保障中已不可或缺

虽然近年来,我国能源消费与经济出现一定程度的“解耦”现象,但是能源生产消费与我国社会发展密不可分。十九大报告提出,到2020年全面建成小康社会,2035年基本实现社会主义现代化和美丽中国目标,到2050年,把中国建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国。对比发达国家社会经济发展情况,从能源发展看,2010~2017年,我国占世界能源总消费量的比重从20.56%增至23.18%,这一上涨的趋势仍将持续[3]。目前,我国总体还处于工业化中后期和城镇化快速推进期,为实现“两个一百年”奋斗目标,预计未来三十年我国经济将保持中高速增长,年均增速在4.5%~6.5%区间[4]。

我国经济持续快速发展和能源高质量发展相对滞后带来两个日益突出的发展困局。一是高比例进口能源带来的能源安全问题。我国仍然以煤炭为主,而且油气对外依存度快速攀升,2018年我国超越日本成为世界上最大的天然气进口国,能源进口面临的非传统安全威胁日益凸显,对我国保障能源安全不断提出新挑战、增添新风险。二是不合理的能源结构对国内环境的严重破坏,以及高比例的化石燃料为全球气候控制目标的实现带来的巨大挑战。

2000年相比,2018年全球石油、煤炭和天然气在世界一次能源消费构成中的比重基本没有变化,经历近20年,三者在一次能源消费构成中所占比例仍保持为80%,其中,石油比重下降了5个百分点,煤炭和天然气比重则分别上升了3个百分点和2个百分点。从2018年世界和我国一次能源分品种消费占比[5](见图1)可以看出,煤炭在我国一次能源消费中的比例高出世界平均水平约31个百分点,而这个比例在我国短期内不可能大幅度减小,这是由我国国情所决定。

在经济新常态的背景下,我国能源需求总量增速将有所放缓,同时我国能源结构转型也面临新机遇。随着“一带一路”能源合作的加深,以及全球能源互联网的建设和技术进步,能源资源将实现在更大范围、更宽领域内的优化配置,我国化石能源结构将从煤炭一家独大向着煤、气、油结构逐渐优化的方向演进。同时,我国积极增大能源终端消费中的电力比重,非化石能源(水能、风能、太阳能、核能等)发展迅速,非化石能源电力增长强劲,占一次能源消费比重大幅上升。近年来,随着核电成为东部沿海地区清洁能源的主力之一,我国“北部的风、西北的光、西南的水、东部的核”的非化石能源多元开发格局正在形成,促进了我国能源消费和生产结构整体上向低碳化和清洁化演进。

图片关键词

1 2018年世界和我国一次能源分品种消费占比

核能本身不产生温室气体排放,其产业链温室气体排放仅约为煤电的1%,发展核能符合能源革命方向,是建设美丽中国、实现绿色发展的强有力支撑,可以部分代替煤电,为电网提供稳定可靠的电力。与其他能源资源比较,铀资源具有能量密度高、储存空间小且成本低、便于运输管理等优点,其化学性质稳定,能够长时间大量安全储存,有利于保障我国能源安全。从中长期看,核能还可以向综合利用、多功能化方向拓展。特别是伴随着环境压力的增加,北方地区清洁供暖上升为国家重大需求,核能供热技术已逐步进入供热行业的研究视野。核电厂热电联供技术和低温供热反应堆技术已拥有成熟的设计和试验经验,核能供热项目选址工作正陆续推进。此外,以沿海地区大型化工、冶金项目节能减排和用能形式调整为现实诉求,海上浮动式核能多用途供给平台正在加快研发和实现工程应用,核能制氢及海水淡化融合技术研发和工程化示范验证取得进展,未来氢燃料电池电动车将与核能制氢技术紧密结合。面向2035年,核能将在保障国家能源安全、促进能源结构低碳转型升级等方面发挥更大的作用。

3.发展核电是保障电网安全运行及与可再生能源协调发展的迫切需求

我国能源结构具有富煤、缺油、少气的特点,长期以来,煤电在我国电力结构中发挥着基础性作用,对保障我国用电安全起着关键作用。2018年世界及我国电力生产结构如图2所示[1]。

在电力结构转型过程中,一方面,必须考虑煤电在我国电力结构中作为基荷电源的重要作用;另一方面,必须坚定减少煤电占比的发展方向。“十三五”期间,我国发电量的增量主要由化石能源发电提供。按照2030年左右我国二氧化碳排放达到峰值的目标,煤电装机预计将在2025至2030年间达峰。2020至2035年,我国发电量的增量将转变为主要由非化石能源发电技术提供,风、光发电将逐步成为电源主体。由于风能、太阳能等可再生能源能量密度低,具有间歇性和不可控性,限制了自身角色的转换,尚不具备取代煤电成为供电基荷的条件,在储能技术特别是大功率电储能技术尚未取得实质性突破的情况下,核能与可再生能源协调发展,逐渐成为国际能源转型的发展趋势。

综观我国各种电源的特点和制约因素,可再生能源上网比例的不断升高对电力系统的安全稳定运行带来了巨大的挑战。片面追求风能、太阳能等新能源的快速发展和过低的弃风弃光率,会导致电网的抗干扰能力和稳定性下降,将极大提高电网系统的备用成本及调峰成本,从而降低系统整体经济性[2],甚至限制电力系统可承载的新能源规模,反而会制约风、光等新能源发展。从中长期来看,即便在智能电网与能源互联网环境下,供需双向互动,利用可时移负荷和可削减负荷参与需求响应及能效电厂等需求侧资源,增强电力系统的灵活性,以及采用新型储能技术等建立电力系统保障体系,其作用都是有限的且有个渐进过程。

图片关键词

2 2018年世界和我国电力生产结构

核能发电具有容量大、波动性小和可利用小时数高的特点,具备大规模持续供电的独特优势。根据国际原子能机构(IAEA)统计,核能发电占比较高的法国、韩国、美国核电机组的年负荷因子近年来平均约为75%、85%及90%。在这些国家,核能发电对稳定本国电网以及整体电价水平发挥了积极的作用。

当前我国经济新常态下能源和经济的低碳转型加速,我国二氧化碳排放有可能争取在2030年前提前达峰,峰值排放量可控制在100亿吨之内。但是二氧化碳排放达峰之后,电力需求还会持续增长,在用新能源和可再生能源的增长满足新增总电力需求的同时,还要进一步取代煤电消费,才能使二氧化碳排放持续下降。核电符合基荷电源的一般要求:清洁、安全、可靠、充足和经济性较好。可以预计2035年前,核电能量密度高、出力稳定,可与间断性可再生能源发电形成较好的互补关系。

考虑到核电频繁参与电网调峰对自身安全性和经济性的不利影响,全球主要核电国家都将核电定位为基荷电源。在未来高比例新能源电力系统中,随着储能等技术的进步,核能也可在必要时段进行一定程度的调峰,但仍应尽可能按最大发电能力稳定运行。在我国东南沿海及海南等特定区域加大核电建设的力度,作为一部分火电退出产能的替代电源是可能的,也是可行的。当前我国核电装机容量及发电量比例较低,核电作为清洁低碳、安全稳定的非化石能源发电形式,应该作为基荷电源去有效替代一部分煤电,因此具有比当前预期更大的发展空间。

4.核能是促进国家生态文明建设的重要选项

清洁、低碳发展是全人类的共同话题,是全世界现在及未来的发展趋势。核能发电本身不会产生温室气体排放,也不产生二氧化硫、氮氧化合物、PM2.5等大气污染物,核电产业链温室气体排放仅约为煤电链的1%,一座百万千瓦电功率核电厂每年发电量相当于减少二氧化碳排放600多万吨。

核电与风能和太阳能等非化石能源发电有大致相当的环保效果。不同百万千瓦级电源典型项目环境影响等效替代情况[1]如表1所示。

1 百万千瓦级电源典型项目环境影响等效替代情况比较

电源形式

利用小时数

等效减排

等效植树造林(公顷)

核电

7000~8000

572.2万~654万吨CO21.9万~2.1万吨SO21.6万~1.8万吨NOX

24.4万~27.6万

风电

1900

155万吨CO20.5万吨SO20.43万吨NOX

6.6万

光电

1200

98万吨CO20.31万吨SO20.28万吨NOX

4.2万

核电厂的放射性影响非常小,占环境中有效剂量的比例不足0.08%。核电厂产生的乏燃料通过后处理回收铀、钚、锕系元素,冷却需要10~20年,对含有剩余核素的放射性废液进行固化处理,最终将固化体送至永久处置场处置。整个处理过程都在严格的封闭系统中完成,且全程接受核安全及环保当局的监管,不会污染环境。当前,发生核电厂严重事故引起大量放射性外泄的概率极低,且核电厂设计与建造都加设了抵御外部事件的设施,可防御天然和人为因素破坏。

历史上,美国通过利用核能资源,在1995至2016年间减少了超过140亿吨的二氧化碳排放量。这相当于从道路上清除了30亿辆汽车。当今电力行业的深度脱碳是全球能源低碳转型的重点发展领域,虽然中长期看全球可采用多种低碳能源技术组合来实现低碳或零碳发电,但研究显示将核能纳入低碳发电技术组合的成本更低,且总成本随核能成本下降而降低[2]。加入核电的替代方案对进一步推动深度脱碳目标的实现越发重要。国际能源署指出,到2040年全球核能发电需要从现有水平翻一番才能实现全球清洁能源发展目标。

积极应对气候变化,促进清洁低碳能源的发展,是我国推动国家生态文明建设、实现可持续发展的内在要求,也是打造人类命运共同体,推动全人类共同发展的责任担当。为实施清洁、低碳发展,我国制定的《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》,提出了非化石能源跨越发展行动计划,包括水电、风电、太阳能发电等可再生能源,也包括核能、氢能等新的能源形式。能源生产和消费革命战略提出了两个50%的目标:一是到2030年非化石能源电力要占到总发电量的50%;二是到2050年非化石能源的消费量要占总一次能源消费量的50%以上。实现这两个50%的目标就意味着中国还将继续加大能源革命的步伐。在增加非化石能源供应的同时,使非化石能源在终端消费领域不断取代煤炭、石油等化石能源,从而使一次能源消费中用于发电的比重不断提升。

《中共中央 国务院关于全面加强生态环境保护 坚决打好污染防治攻坚战的意见》《打赢蓝天保卫战三年行动计划》等对我国生态文明建设及环境保护提出了一系列要求。核能作为一种清洁能源,应在国家生态文明建设中扮演应有的角色。然而,近年来,我国环境污染形势依然严峻,应对气候变化存在较大压力。2010~2017年,我国能源使用排放的二氧化碳由81亿吨增加至92亿吨,增长了13.6%,能源使用二氧化碳排放总量占世界排放总量的比重由26.08%增至27.61%[3]。

核能是应对气候变化、实现减排目标不可或缺的选择,是我国兑现国际减排承诺的重要手段。2019年,我国商运核电机组累计发电量为3481.31亿千瓦时,相当于减少燃烧标准煤10687.62万吨,减少二氧化碳排放28001.57万吨,减少二氧化硫排放90.84万吨,减少氮氧化物排放79.09万吨。按照国家生态文明建设战略部署以及大气污染防治和应对气候变化目标及《巴黎协定》中已经承诺的减排目标,我国加快低碳清洁能源发展势在必行。同时,国内资源环境制约日趋严峻,应对气候变化和减少二氧化碳排放呈现双重挑战,考虑到后续水能、风能和太阳能等可再生能源开发的资源限制和生态环境制约,遵循能源电力绿色低碳发展要求,核能产业发展对于突破资源环境的瓶颈制约,保障能源安全,减少二氧化碳排放具有不可替代作用。应该把核能作为推动绿色发展、建设美丽中国的重要选择,推动核能在我国低碳清洁、安全高效的现代能源体系中扮演更加重要的角色。

5.核能可为更高层次开放型经济发展做出重要贡献

开放发展是我国核能发展必须长期坚持的政策。通过开放发展,进一步拓宽我国核能领域的对外开放,有利于优化我国资源、技术、装备、服务等的进出口贸易结构,推动国内高端制造装备产能释放,优化我国核电产业发展装备和原材料供应体系;有利于促进我国对国外先进核电技术的引进、消化、吸收和再创新,促进我国核电技术取得更大进步;有利于保障我国核电队伍的稳定发展和能力提升。通过开放发展,进一步加强国际合作和交流,与国际同行一起共同推进全球核能产业安全发展,是构建人类核安全命运共同体的必然要求。

党和国家领导人对核能国际合作及核电“走出去”非常重视,我国已先后与30多个国家或地区签订双边核能合作协定。“十三五”期间,我国核能产业通过与法国、美国、俄罗斯、加拿大等国家开展和平利用核能的国际合作,整体能力得到了提升。同时,我国自主研发的“华龙一号”、“国和一号”、高温气冷堆正在加快走向世界。以核电为龙头带动全产业链“走出去”,为世界各国提供优质高效的核能产品和服务,既促进了我国核能产业自身的发展,也为世界核能产业的创新和发展提供了中国方案、做出了中国贡献。

多年来,我国企业正在积极利用连续30多年的核电建设经验和坚实的产业基础、先进的核电技术,推进与全球各国的合作,尤其是积极参与“一带一路”沿线的基础设施建设和互联互通。核电“走出去”已成为国家战略,成为核电开放发展、开创对外开放新格局的重要途径,成为促进我国向更高层次开放型经济发展的重要抓手,成为践行能源发展“四个革命,一个合作”战略思想的重要举措。当前,世界核电市场格局正在发生深刻变化,“一带一路”沿线许多国家对发展核电表现出积极的意愿,我国自主化三代核电在成本、产业链、工程建造等方面具有比较优势,可以成为新的国家名片。

总体看,核能是技术密集型高科技产业,发展核能,不仅能提高我国的整体科技水平,也能带动整个国民经济的发展。发展核能产业,有利于保障能源安全,实现我国减排承诺、深化能源国际合作。展望未来,以“华龙”“国和”为代表的核能产业大国重器,必将在社会经济发展中发挥更大作用。

(二)2035年我国核能产业发展预测

1.核电产业

国家发布的《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》提出了实施非化石能源跨越发展行动计划,到2030年,非化石能源发电量占全部发电量的比重力争达到 50%,电力结构将更加清洁低碳。据有关部门预测,预计到2035年,我国电源装机容量将达到35亿千瓦左右,增量部分将以清洁能源为主。

结合全球核电发展趋势,综合考虑我国经济发展状况、核电政策规划、装备制造及工程建造能力,以现有建成、在建项目为基础,以2020年为基点,按照每年平均开工6~10台机组(120万千瓦/台)为测算区间,分高位和低位方案进行测算,本报告预测我国的核电发展规模(在运+在建)情况见表2。

2 2035年中国大陆核电发展(在运+在建)规模预测

                                                                                                                                                             单位:万千瓦

预测方案

2025年

2030年

2035年

低位

10000

13500

17000

高位

13000

18000

23000

要实现2030年化石能源发电和非化石能源发电各占50%的目标,需要规模发展核电,到2025年,核电在运规模达应到7000万千瓦以上,核电发电量约占全国发电量的6%,较当前水平提高1个百分点左右。同时考虑到2030年左右二氧化碳排放要达到峰值、随后缓慢下降的情况,2030年以后核电在我国发电量中的占比将进一步提高,并逐步接近目前全球平均水平,到2035年,核电在运规模应达到1.8亿千瓦左右,核能发电量在全国发电量占比应达到10%左右,较当前水平提高5个百分点左右。

2.天然铀产业

根据表2预测估算,2035年中国大陆核电对天然铀的需求预测如表3所示。

3 2035年中国大陆核电对天然铀的需求预测

                                                                                                                                                                单位:tU

预测方案

2025年

2030年

2035年

低位

16000

21000

27400

高位

20000

28000

38000

我国核电快速发展对天然铀需求的增加,给我国国内铀矿地质勘探和铀矿产业发展提供了宝贵的发展机遇。同时,福岛核事故后,全球核电产业受到诸多因素冲击,发展速度相对放缓,铀资源需求减少,导致近年来持续的国际天然铀价格低迷,为我国开拓国际铀资源市场带来了机遇。从中长期世界核电发展(包括中国预测核电规模)对天然铀的需求分析,已探明的铀资源储量可满足需求,但天然铀产品供应能力尚存在较大缺口,需新增生产能力解决。

3.核燃料加工产业

根据表2预测估算,2035年我国核燃料加工铀转化、铀浓缩、压水堆元件各环节需求如表4所示。我国核燃料加工能力可以满足需求。

4 2035年国内核燃料加工市场需求预测

加工环节

预测方案

2025年

2030年

2035年

铀转化(tU)

低位

13800

20300

27000

高位

16500

26600

37000

铀浓缩(tSWU)

低位

9400

15000

18000

高位

11400

18000

25000

压水堆元件(tU)

低位

1650

2160

3000

高位

2000

2900

4100

4.乏燃料后处理及放射性废物管理

取表2中位数进行测算,到2035年前后,我国乏燃料预测累计产生量将达到3.9万吨

5 2035年我国核燃料循环后端产业市场需求预测

年份

2025

2030

2035

乏燃料产生

乏燃料当年产生(tHM)

1460

2380

3320

乏燃料累计产生(tHM)

13900

24000

38700

中低放废物累计产生量(立方米)

32500

52700

81600

目前我国乏燃料的产生和累积量与后处理能力之间存在较大差距,乏燃料离堆贮存能力建设以及运输体系建设尤为迫切;各核电站已经产生的中低放废物大部分暂存在各核电站的废物暂存库中,亟须尽快处置。

(三)我国核能产业发展面临的挑战

1.核电参与电力市场竞争面临严峻挑战

随着我国电力市场化改革的深入,核电将更加广泛地参与电力市场竞争,核电企业在工程建设投资成本控制和运营成本控制等方面将面临更严峻的挑战。

核电企业电力市场交易比例呈现逐年增加、市场化程度加深的趋势。2018年核电市场交易电量662亿千瓦时,较2017年增加268亿千瓦时,核电上网电量市场化率为24.8%;其中跨区跨省交易电量119亿千瓦时,较上年增加98亿千瓦时。

目前秦山核电、江苏核电、福清核电、红沿河核电、宁德核电、防城港核电等六家核电厂均已参与电力市场交易。2016~2018年,各核电厂参与电力市场交易电量和电价情况分别见表7。从市场交易电量来看,核电企业市场交易电量比例呈现逐年增加趋势。2016至2018年间我国核电参与市场交易电量比例变化曲线如图3所示。

6 2016~2018年我国各核电站参与市场交易情况

年份

参数

秦山核电

江苏核电

福清核电

红沿河核电

宁德核电

防城港核电

合计

2016

市场电量/亿千瓦时

73.38

0

6.68

20.04

10.02

30.42

140.54

占比

12.9%

0

4.6%

11.3%

4.5%

33.7%


平均交易电价(元/度)

0.3551(浙江)

0.3400

0.3009

0.3400

0.2680


2017

市场电量/亿千瓦时

108.47

41.00

47.77

62.74

60.49

75.56

395.76

占比

17.7%

25.5%

20.6%

28.7%

21.2%

64.1%


平均交易电价(元/度)

0.3833(浙江)

0.4302

0.319

0.3297

0.3123

0.3891


2018

市场电量/亿千瓦时

118.84

40.00

126.80

108.40

150.60

110.30

654.94

占比

18.8%

18.7%

44.3%

38.3%

48.1%

73.2%


平均交易电价(元/度)

0.385(浙江)

0.3740

0.3401

0.3340

0.3456

0.3694


核电因其自身的特殊性一般承担基荷运行,不适合参与调峰。电力现货市场改革对核电企业的经营理念、管理模式、营销能力、机组性能等方面均带来了巨大挑战。现货市场报价中,需要按照每小时、每半小时甚至每5分钟进行报价,按照自己的机组和参数响应能力进行报价,这对电厂自身机组的能效水平、运行方式及灵活性提出了更高的要求。在电力现货模式下,机组启停、发电多少取决于各厂的报价,将导致核电机组发电计划组织的刚性需要与电网负荷需求的不确定性产生矛盾,将对核电厂的生产组织模式和安全性产生较大影响。核电企业需要建立适应电力市场改革的投资决策、工程管理和生产运营机制。在核电装机占比小且网内调峰调频机组较多的环境下,购买辅助服务也是维持核电机组基荷运行的重要途径,但这也给电厂的经营带来了新的压力。

图片关键词

3 我国核电机组市场交易比例时间变化曲线

目前以“华龙一号”“国和一号”为代表的三代核电建设还处在示范建设时期。由于三代核电采用更高性能的设备、材料,以及产业链各环节产生的相关技术引进费用、研发费用和装备研制投入,三代核电首批项目的单位造价大幅高于二代核电(见图4)。三代核电后续工程建设也面临制造工艺复杂程度不断提高,材料标准要求不断提升,以及核电安全标准不断提升等情况,在如何有效控制核电项目机组建造成本和运行成本等方面面临挑战。而随着风电、光伏发电的平价上网,核电面临越来越激烈的市场竞争,在电力市场上也面临着更加严峻的挑战。

2.核能项目在厂址开发利用和保护方面面临较多困难

核电及其相关配套产业的厂址资源,是影响核电发展规模和布局的主要因素之一。近年来,我国核电厂址在开发利用和保护方面面临较多现实问题。

图片关键词

4 我国三代核电首批项目工程造价

核电项目开发周期长,核电厂址储备和保护十分重要。从目前我国核电厂址开发利用与保护实际看,部分厂址与当前地方规划存在一定冲突;或者部分厂址与地方规划配套,但是堆型选择、外部环境变化等因素导致规划无法按期实现。

我国在建和在运核电厂规划总体上与地方规划相协同,但是核电核设施规划限制区成为制约地方产业布局的瓶颈。各地规划标准、执行方式、责任主体不一,造成了部分规划厂址落地困难,也对地方的产业布局和经济发展产生了较大影响。

由于我国沿海厂址资源有限,内陆地区如何发展核电将决定未来我国核电发展规模。内陆厂址保护面临更大的压力和挑战。从实际情况看,内陆厂址保护范围涉及跨行政区时往往存在更大协调难度。

我国小型模块化反应堆科研开发取得积极进展,但是小堆的商业化应用项目在选址标准、公众接受度、政府决策与管理,以及经济性方面面临较大挑战。目前小型反应堆缺乏相关法规标准体系,导致小堆项目在选址、建设等前期工作中,核安全要求和评审原则只能参考大型核电站,明显增加了项目前期开发难度和成本,影响了小堆选址及其开发利用。

放射性废物处置场及乏燃料贮存设施的选址也都面临较大问题,严重影响了相关能力建设的推进。我国缺乏核燃料设施厂址开发规划,乏燃料后处理厂选址进展缓慢。此外,我国目前尚无针对乏燃料后处理厂的选址标准,只能参考核电站的选址标准。

3.核燃料循环产业发展不平衡、核心竞争力不强

1)天然铀产业发展面临诸多瓶颈

——资源勘查深度和广度不够。我国铀资源勘探程度低,铀矿勘查深度大多局限在300~500米,只有少数矿床达到500~1000米。在勘查广度方面,我国尚有近50%的可勘查面积处于空白状态,尤其是西藏、青海等地区勘查程度更低。

——铀矿勘查探矿权获取难度大。20世纪90年代以来,我国铀矿勘查开发逐渐转向北方沉积盆地,而这些盆地也集中产出油气、煤炭等化石能源矿产。目前,北方盆地已基本被油气矿业权全覆盖,并大面积叠置了煤矿矿业权,加上部分重点铀矿勘查区与生态红线区重叠,造成勘查施工受阻,铀矿勘查无法取得铀探矿权,严重影响了铀矿地质勘查部署和找矿突破。2017年国家推出矿业权登记制度改革,取消了铀矿申请在先的获取方式,铀探矿权申办出现了停滞。2018年自然资源部同意为中央财政出资的地勘项目配置矿业权,但尚未实质性推进,影响铀矿地质勘查工作部署。

——铀资源后备勘查基地不足。由于铀矿勘查预算标准长期偏低,大部分项目经费主要用于新增铀矿资源储量勘查,铀矿勘查基础工作(铀矿地质调查评价、物化探测量、遥感地质调查、水文地质调查)投入仅占总费用的25%(地勘行业一般占40%),地质认识有待深化,导致新发现有意义的铀矿产地和找矿靶区数量有限,后备勘查基地不足,不利于铀矿地质勘查可持续发展。

——铀储备体系需进一步完善。虽然我国已开始了国家铀储备建设,但目前我国的铀储备产品形式单一,已有储备库容量有限。国家铀储备实际上是由企业运作,企业通过银行贷款购买天然铀进行储备,企业承担还款责任,且我国尚未开展企业商业铀储备体系建设工作。

2)核燃料加工产业能力还需进一步提升

目前,我国已构建了核燃料加工环节产业体系,具有了一定规模,能够满足当前核电发展需要,也为加快核电发展奠定了基础。但是,一方面,我国核燃料产能建设是按照核电发展规划进行配置的,而近几年由于新增开工核电机组低于预期,部分核电项目建设周期延长,未能按期完工,导致国内核燃料产能大于需求。另一方面,从我国核燃料产业内部看,我国核燃料加工产业在劳动生产率、产品成本、管理水平等方面均与国外先进企业存在一定差距,多种因素导致我国核燃料生产成本较高,短期内难以与国际核燃料价格对接。

我国核燃料技术创新统筹协调不够,设计、研发和制造基础能力亟待加强,部分关键环节设备和技术存在短板,与国外存在一定差距。在铀转化方面,关键设备、工艺流程、自控技术等与国外先进水平相比差距较大。铀浓缩效率及经济性水平与国外先进水平相比仍有待提高。在燃料元件制造方面,我国自主知识产权的大型核电燃料元件品牌、高性能核燃料及ATF等元件和核级锆合金材料还没有实现大规模工业化应用,核燃料产业创新体系有待完善,技术创新核心能力亟待提高。

目前,全球核燃料市场处于并将长期处于供大于求的局面,国际核燃料供应商将我国核燃料市场作为产能输出目标,国内核燃料市场将面临激烈的市场竞争。

3)乏燃料运输、贮存、处理能力有待加强

在离堆贮存能力方面,按照测算,到2035年,我国满8年需要离堆外运的乏燃料多达1.7万吨。目前现有的乏燃料离堆贮存能力难以满足上述需求,必须将离堆贮存作为乏燃料管理的重要环节进行统筹规划建设。

我国的后处理技术与法、英、俄、美等国家相比存在较大差距,有待进一步加强。

4)放射性废物处理处置还需加快推进

随着新核电厂的建设,中低放固体废物安全处理处置的压力将越来越大。我国急需解决长寿命中放废物处置问题,需加快部署适合中等深度处置的放射性废物管理工作,加快推进中等深度中放废物处置库建设。高放废物的最终安全处置是核电发展必须面对和解决的问题,我国高放废物地质处置库还未开始建设,实现高放废物的最终地质处置,还有很多工作要做。

4.核电关键设备制造核心能力有待进一步提高

我国核电装备制造行业经过几十年的发展,在生产水平和技术能力等方面取得了长足的进步,产能满足我国核电市场发展需求。但由于核电标准体系建设滞后、设计和制造企业与材料供应商协同不够、无序竞争、信息化水平不高等,我国存在核电设备制造周期长、生产效率低、质量不稳定等问题。

1)装备制造产品质量有待进一步提升,少量材料依赖进口

我国核电装备制造业部分产品存在质量不稳定、成品率低等问题,与国外先进工业国家相比存在一定差距。如部分国产设备锻件等材料存在质量不稳定、成品率低、生产周期长等问题,和韩国斗山、日本JSW等国际领先水平仍有一定差距,在设备制造工艺和产品质量方面仍有较大的提升空间。国内中小锻件产品也存在质量不稳定的问题,需要进一步优化。我国核电装备制造所需的少量材料依赖进口,正在自主攻关。

2)设计、制造企业与材料供应商协同攻关不足

在核电成套设备自主化方面,从原材料研制,到设备研发、设计和制造的上下游全产业链协同不足,核电相关设计院、制造企业及上游原材料供应商之间没有形成充分的经验反馈和协同攻关机制。同时,核电设备的智能化制造需要设计与制造企业协同创新,信息流在设计方和制造企业之间充分流动,当设计院、供应商、设备制造商的任何一方产生数据后,都能为上下游所共用,实现产品从设计、零部件生产到制造的全生命周期管理。

3)自动化、信息化、网络化水平需要提高

我国核电装备制造业还处于自动化、信息化起步阶段,在自动化、数字化、网络化、物联网、大数据、柔性制造等智能制造方面存在较大差距。设备制造过程依然以人工管理为主,物料信息化管理水平低,数据没有实现标准化。部分生产设备相对老旧,没有数字化接口,无法采集和传递数据。

4)核电设备标准体系有待建立健全

我国核电的相关法规、导则规定过于原则化,没有及时更新配套相关标准文件,在核电设计、设备制造时需要大量引用国外的法规及技术标准。目前我国核电多国标准并存,甚至同一个型号的设计标准都不统一,增加了设备制造企业生产难度和质量风险。随着核电自主化发展的需要,标准问题,包括小型反应堆开发利用、核电站延寿等方面的标准问题,将可能成为制约我国核能产业发展的瓶颈之一。

5.核能产业“走出去”能力亟待提升

由于核能行业具有的特殊性,美、俄、法等国始终高度重视核能发展。俄罗斯将核能作为战略必争领域,大力推进VVER系列三代核电技术出口,在国际核电市场上占有极大优势。2018年以来,美国遏制我国包括核能技术在内的高精尖科技发展的企图越发明显,2018年美国出台中国民用核能合作政策框架,2019年又将我国4家核电单位列入出口管制“实体清单”;2020年4月美国又公布了《恢复美国核能竞争优势:确保美国国家安全的战略》,提出了美国应采取的行动建议,以此来提升美国技术优势并推动出口。我国核电和核燃料产业发展、国际贸易及“走出去”等都需要充分考虑国际环境及其变化所产生的重大影响。

我国核电企业要在国际市场上与俄、美等国的市场巨头竞争,既需要快速提升企业国际项目管理能力、施工本地化经验和知识产权保护等相关国际化经验,也需要尽快配套完善核电标准体系,建立包括对外融资协作配套等在内的协同合作机制等,“走出去”工作将任重道远。

6.社会公众对核能产业安全发展提出更高要求

福岛核事故后,社会公众对核安全更加关注,公众参与度明显提升,核电社会接受度有所下降,邻避现象越来越突出。日本福岛核事故后,国内已有多个涉核项目因公众舆情问题被搁置甚至取消。一些地方政府态度的摇摆,专家之间的争论,风险信息的不对称等,加剧了公众对风险的疑虑,同时新媒体的传播在一定程度上起到了向社会放大风险的作用。当前,积极开展系统性科普宣传,增强公众对核电战略价值的认可和对核电安全性的信任,已成当务之急,核能产业项目与所在地经济社会的协调发展与利益共享也需要进行深入研究。

三、我国核能产业发展的思路与目标建议

(一)指导思想

以习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神为指导,全面贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念和“四个革命、一个合作”的能源安全新战略,按照“安全、创新、开放、协调、高效”的发展原则,在确保安全的基础上,稳步发展先进核电,积极推进核能多用途开发利用,构建先进核能产业体系,提高自主创新能力、装备制造国产化能力和核燃料循环产业发展能力,推动先进信息技术与核能产业的深度融合,带动核能全产业链实现高质量可持续发展,有效融入地方区域经济发展,加快推进我国由核电大国向核电强国转变。

(二)基本原则

安全发展。核安全是核能发展的生命线,把核安全放在高于一切的位置,落实核安全责任,加强核安全监管与核安全文化建设,持续加强核安全改进,确保核安全万无一失。

创新发展。全面突破制约我国核能产业发展的重大关键技术和“卡脖子”问题,持续优化三代核电经济性、先进性和适应性,提升核燃料循环产业的保障能力,积极推进新型先进核电技术研发、示范及推广。

开放发展。坚持“引进来”和“走出去”相结合,依托我国本土市场培育核能产业发展比较优势,深度融入以“一带一路”沿线国家为重点的核能国际合作,有效开发和利用海外市场和资源,营造和平稳定、合作共赢的市场环境。

协调发展。保持稳定可持续的核电发展节奏,保持合理的建设规模,实现核电与其他电源、上下游产业链以及经济社会、生态环境及人才培养等相协调。

高效发展。在维持适度竞争的行业市场环境的同时,增强市场主体意识,主动适应市场化改革需要,促进核能产业链转型升级及降本增效,不断提高核能产业的市场竞争力。

(三)发展目标建议

建设“核电强国”是我国核能产业发展的目标。我们认为,要实现我国“两个一百年”奋斗目标,在核能产业领域应该分阶段设立以下发展目标:

1.2025年目标建议

核电在我国电力供给侧占比进一步提高,基本建成具有全球竞争力的先进核能产业体系,国家核能科技创新体系进一步完善,核电关键设备全面实现国产化,自主化三代核电的竞争优势基本形成,部分新型先进核电技术示范工程建成投产,核燃料加工与供应自主化能力显著提升,核能法律法规和标准得到进一步完善。具体目标建议如下。

——核电装机目标和经济性指标。到2025年,核电在运规模预计达到7000万千瓦以上,约占全国总装机容量的3%,提高0.5个百分点左右;核电发电量约占全国发电量的6%,提高1个百分点左右,相对高效燃煤发电年度可实现碳减排4.5亿吨左右;在建规模预计达到3000万千瓦。批量化建设的三代核电,预计每千瓦建成价15000元左右,核电上网标杆电价在0.40元/千瓦时左右,具有市场竞争的比较优势。

——核安全管理。新建核电厂全部达到可实际消除大规模放射性物质释放标准;不发生国际核事件分级(INES)二级及以上的运行事件,运行安全始终保持国际先进水平;核安全管理与监管达到国际先进水平。

——核能科技创新。20万千瓦高温堆、60万千瓦快堆示范工程相继建成,实现满功率运行,并开展相应工程设计优化工作;掌握核能供热堆、海上浮动堆等关键技术和工程化设计技术,建设相关示范工程;在核电延寿、铀纯化转化、铀浓缩、耐事故燃料元件与MOX元件、后处理等技术领域取得关键性突破;智能化技术在核电站推广应用。

——核能关键设备制造。三代核电主设备制造成套产能总体保持目前水平,设备制造质量稳定性达到国际先进水平;攻克核电领域“卡脖子”技术,全面实现核电关键设备的自主研发、设计和制造;核电成套装备供应具有全球竞争力。

——核燃料循环保障能力。建成天然铀供应和储备体系,核燃料产品价格与市场基本接轨,形成具有国际竞争力的先进核燃料元件品牌;建成新的核电站低放废物处置场,基本建成高放废物地质处置地下实验室;建成乏燃料公、海、铁联合运输体系。

——法律法规与标准体系。核能领域的法律法规体系进一步完善,原子能法、核损害赔偿法、核电管理条例、乏燃料管理条例等一批法律法规发布;基本形成我国三代核电技术的标准体系。

2.2035年目标建议

初步实现核电强国建设目标。核电在我国电力供给侧占比达到目前全球平均水平;建成具有全球竞争力的先进核能技术体系和产业体系,核电技术实现标准化、系列化;具备国际先进的核燃料闭式循环能力;在国际核能发展中具有较大的话语权与技术领先地位。

——核电装机目标和经济性指标。2035年,努力实现核电在运和在建规模合计达到2亿千瓦左右,在运核电机组容量约占全国总装机容量的5%,较当前提高2.5个百分点左右;核发电量约占全国发电量的10%,提高5个百分点左右,接近目前全球平均水平,占一次能源比重达到5%左右,占非化石能源比例达到1/5左右,相对高效燃煤发电年度可实现碳减排10亿吨左右;投资成本、燃料成本和运维成本得到进一步的有效控制,核电上网电价具有更强竞争力。

——核燃料循环保障能力。形成安全稳定可靠的天然铀供应与储备体系,铀资源国内供应保障份额占20%左右;海外业务布局和盈利模式更加优化;创新驱动发展能力显著增强,掌握一批原始性创新、颠覆性技术。核燃料加工能力满足核电发展需求,核燃料技术与产品达到国际先进水平,建成中等深度中放废物处置库,建成高放废物地质处置地下实验室,建成商用大型乏燃料后处理厂,建成满足热堆和快堆需求的MOX燃料元件生产线。

——核安全管理。核电技术在应对极端自然灾害和严重事故等小概率事件方面具有更加完善的应对措施,实际做到无须公众撤离,不对生态和环境产生长期的影响;运行安全始终保持国际先进水平。

——核能科技创新。建立和完善先进核电、核燃料循环技术开发及其实验验证体系,形成完整的先进核电技术型号系列,多用途小堆技术实现系列化示范发展,聚变堆研发取得重大进展,实现耐事故燃料入堆及示范应用,MOX燃料元件在快堆和热堆中得到应用,掌握大型后处理工程的设计技术;实现智慧核电与生态核电发展目标。

——核能关键设备制造。设备制造质量稳定性达到国际领先水平,核电设备智能化制造水平显著提升,培育出具有全球竞争力的世界一流核电成套装备供应商,装备制造企业的设备制造技术、质量水平和生产效率达到国际先进水平。

——法律法规与标准体系。放射性废物管理法等一批法规发布,形成完善的核能法律法规体系;建立国际先进的核电及核燃料循环技术标准体系。

四、我国核能产业发展的战略重点与主要任务建议

(一)核电产业

有序稳妥推进核电建设仍然是2035年我国的基本战略,安全高效发展核电是全面进入清洁能源时代的必然选择。建议在确保安全的前提下,积极推进东南部沿海地区三代核电项目批量化、规模化建设。2025年前适时启动内陆地区三代核电项目建设,实现核电的合理布局和可持续发展。

1.平稳推进核电批量化建设,开展多用途推广应用

为发挥好核电在保障电力供应安全、促进能源结构转型升级中的重要作用,基于我国已有的基础和条件,综合考虑核安全以及用电需求、节能减排、保障能力等因素,同时避免核电设备制造业大起大落,建议2020~2035年每年稳定新开工三代核电机组6~8台,机型以具有自主知识产权的“华龙”“国和”三代大型压水堆为主。对同一型号核电机型,批量化建设机组数不少于30台。在规模化发展中,提高核电市场竞争力。

坚持以三代压水堆为主,多种机型并存的核电技术路线。在确保核电安全的前提下,落实有序稳妥推进核电建设的基本战略,避免核电工程项目建设大起大落,稳定建设节奏,核电机组建设逐步向三代自主化主力机型集中,培育我国核电产业后发优势。从“十四五”起,为应对能源转型的需要,加快核能的多用途推广利用,包括核电厂抽汽供热、海水淡化、工业工艺供热、偏远地区及孤网热电联供、海洋开发能源需求等。

积极推进适应市场需求的先进堆型技术研发和产业化发展,完成多功能模块化小型堆示范工程建设,为核电和核能技术多用途应用和长远发展做好技术储备。2025年前,依据市场需求和相关条件,积极推动沿海核电机组实施热电联产;积极推动核能供热小堆示范项目开工建设并争取投产;推动多用途商业化的小堆技术优化完善。2035年前实现核能综合利用推广,新投产核电项目根据市场需要实施热电联产,核能供热(民用供暖、工业供汽)、海水淡化、制氢等核能综合利用项目实现规模化发展。完成海上浮动堆示范项目、空间核动力堆项目等研发建设,促进我国海洋强国和航天强国战略实施。

2.改善发展环境,优化核电建设布局

核电建设布局原则上坚持先沿海后内陆,在同一厂址以“统一规划、分批建设、群堆管理”的发展模式为主,推进核电建设布局,还可在海南及东南沿海地区建设清洁能源示范区,加大核电建设比例。

“十四五”期间,还应按区域发展的需要,力争在电力负荷较大、电网安全运行枢纽地位重要以及可再生能源资源匮乏且成本较高的华中地区[1],适时启动核电建设。

我国核电项目的布局和建设应考虑以下五个因素:电力负荷与需求;服从能源供应整体战略;先滨海厂址,后滨河(湖)厂址;区域电力市场;厂址条件与公众接受度。从“十四五”开始,核电项目建设应注意从电源、电网、电力负荷系统的角度加强统筹,为今后优化调度运行方式提供保障。

3.强化技术创新,提升核电产业发展水平

加快推进“华龙一号”“国和一号”批量化和规模化建设,提高经济性和市场竞争力。保持国内核电稳定发展,提升自主品牌影响力,打造首堆示范效应和竞争优势。

1)加强核电标准化工作,夯实批量化建造基础

从中长期看,自主三代压水堆技术将是国内核电新建项目的主力堆型,在平稳推进核电批量化、多用途化发展过程中,建议全力抓好“华龙一号”“国和一号”示范工程科技创新和项目管理,重点通过“华龙一号”“国和一号”国家重大工程标准化示范项目实施,建立结构完整、技术先进、具有自主特色的“华龙”“国和”标准体系,为后续自主三代压水堆项目批量化建设提供良好条件。通过“华龙一号”“国和一号”的批量化建设,进一步验证和优化系统设计、关键设备制造、施工建造、调试等各阶段技术和工艺流程,进一步提高设备可靠性和电厂运行性能,为标准化工作打造更坚实的基础。

核电标准化体系建设,对核电持续优化创新、提升关键技术与设备自主化能力十分重要。完整的核电标准体系应包括厂址选择、安全和环境评价、设计(总体设计,系统、厂房、设备设计)、核燃料设计制造、设备制造、施工安装、运行维护、安全保卫、消防、职业卫生、经济分析等。

2025年前,应按照国务院发布的《关于加强核电标准化工作的指导意见》精神,有序推进核电管理与监管部门规章和技术导则的制定和修订工作,进一步完善核能法规标准体系,尽快形成自主统一的、与我国核电发展水平相适应的核电标准体系,并大幅提高国内自主核电项目采用自主核电标准的比例,显著提升我国核电标准的国际影响力和认可度。2035年前,形成标准技术路线统一、结构完善的核电标准体系,全面支撑核电安全高效发展及核电“走出去”,在国际核电标准化领域发挥作用。

2)以技术创新推动产业升级

坚持需求牵引与技术驱动相结合,不断提升核能产业化创新发展能力。应按战略规划要求,分层次、分领域开展核电技术研发示范工作,形成梯次推进的技术发展布局,持续、合理投入,集中力量突破核能发展的重大关键技术瓶颈,积极发展安全可靠、优质高效的自主品牌核能技术与产品,加快培育新产品、新业态、新动能,拓展核电产业发展空间,促进能源生产和消费革命,在国家构建清洁低碳、安全高效的能源体系等方面发挥更大作用。

2025年前,坚持以提升“华龙一号”“国和一号”安全性和经济性为目标,坚持市场导向和用户导向,在保障机型安全性和提高经济性、加强严重事故反应和耐事故核燃料、核电人工智能等技术研究应用领域提前布局,占领核电领域的制高点。基于国内已有核电技术研发体系,整合相关资源,建成具有世界先进水平的国家新型先进核能综合实验室,全面提升核能研发设计和实验验证能力,加快突破技术瓶颈,推动核能产业升级。

开展反应堆整体、重要系统、部件设计,进一步优化蒸汽发生器、堆内构件等核心设备的性能。加强堆芯燃料设计优化和新技术开发利用。不断升级“华龙一号”“国和一号”及其系列产品的核燃料技术,有效改善核电站安全性、可靠性和经济性等,实现完全自主知识产权的高性能燃料组件品牌,进一步提升核电出口的竞争力。加强核电关键软件、材料、元器件的自主研发和推广应用,逐步实现国产化替代。重点针对少量出口受限的燃料、DCS、先导式安全阀等关键设备继续开展自主攻关。

3)加快信息化融合,助推智慧核电站建设

将先进信息技术与核电站设计技术、建造施工技术、运行检修技术等深度融合,推进自主三代“华龙一号”“国和一号”及其系列产品智慧核电站建设,加快核电产业转型升级。

以自动化、信息化、标准化为基础,推进智慧核电工程基础设施建设。通过人工智能技术与核科技产业深度融合,积极推进数字仿真、机器人、云计算、3D打印等信息化、智能化建设,加大核电工程信息系统建设与系统整合力度,促进业务流程与信息化融合,形成覆盖设计、采购、施工、调试各环节信息的数字化核电厂。

加强自主三代核电的智慧运行管理和服务。通过智能设备、智能控制、智能管理与一体化云平台的开发应用,实现设备故障特征自动提取、监测预警、故障诊断、故障发展预测等,推进智能技术更广泛应用于自主三代核电厂运行管理和服务。

4)提升核电装备自主化能力和水平

加快关键设备及原材料自主研发和推广应用。针对我国核电装备还未实现自主化的关键设备、部件及原材料问题进行集中攻关,建立自主化供应能力,通过首台/套应用政策支持,在核电工程建设中优先使用国产关键设备及原材料。加大我国关键泵阀及零部件等设备及面临出口限制的专用软件的自主化攻关力度和推广应用。推进DCS等仪控系统国产化芯片选型和样机验证工作,逐步完成自主化替换。针对需求量少但技术要求高、研发投入大、周期长、风险高的设备或零部件,部分厂家研发意愿不足、动力不强、投入不够的情况,建议国家予以专项资金支持,推动自主化研发,同时集全行业力量予以市场支持,以需求带动全产业链可持续的良性发展。

加强技术研发和优化,提升设备和原材料质量。针对部分自主化设备及材料质量不稳定、成品率低的问题,找准根本原因,对症下药,优化制造工艺,对标国际先进水平,提升核电设备大锻件、中小锻件、高端核级焊材、核级仪表等设备和零部件质量。加强先进焊接技术、检测技术、核电设备3D打印等基础技术研发,加快技术升级,不断提升自主化核电设备质量和安全性。

建设设计制造协同创新平台,优化全产业链协同创新机制。针对核电设计、制造、供应商全产业链协同不够,信息流传递不畅的问题,建立基于标准数据格式,覆盖核电设备设计、原材料和零部件供应与制造企业的全产业链设计制造协同创新工作平台,实现数据实时共享、传递和集成,同时建立健全配套的知识产权保护体系,运用信息化技术优化全产业链协同创新机制,提高设计效率,缩短设备制造周期,提升设备质量,促进全产业链协同创新、合作共赢。

先试点后推广,以两化融合推动核电装备智能化制造。推动制造业数字化、智能化发展是一项长期性工作,不可能一蹴而就,制造企业需要统筹规划,注重收益,整合资源,针对核电设备制造的关键工序和车间,优先实施智能化改造,重点突破,使企业从智能化中获益,从而以点带面,循序渐进推进全产业链智能化升级。不要在落后的工艺基础上搞自动化,不要在落后的管理基础上搞信息化,不要在不具备数字化、网络化的基础上搞智能化。因此,要选取自动化、信息化基础好的企业和车间,针对设备制造特点,围绕工艺升级、管理优化、自动化与数字化改造、物料信息化管理、数据标准体系建设、软件协同、车间集成等方面,开展智能制造车间试点示范,形成有效的经验和模式,向相关车间和工厂进行移植、推广。

坚持技术驱动,加快智能制造服务能力建设。核电行业对安全性的本质要求决定了核电行业需要采用成熟、稳定并经过验证的技术,因此核电行业不太可能引领智能化制造技术的应用,而是采用比较成熟的数字化智能化制造技术,核电装备智能制造水平依赖于我国智能化产业的整体发展水平,建议国家加强顶层设计和组织协调,滚动制定年度传统制造业智能转型推进指南,指导企业实施智能制造。健全智能制造技术创新体系,支持现有国家工程(技术)研究中心、国家重点实验室、国家认定企业技术中心等加大智能制造研究力度。加大对智能制造试点示范企业的培育与支持,加快培育系统解决方案供应商。支持智能制造公共服务平台建设,增强我国智能制造行业服务能力。

5)推进核电产业品牌建设

坚持“两型一新”的核电技术发展方向,“两型”为大型核电和小型堆,“一新”为第四代核电技术。当前,重点进行“华龙”“国和”型号系列研发,2020~2035年,开展批量化、规模化工程建设,做大做强中国核电品牌。

大型先进压水堆,主要是开展“华龙”“国和”等系列大型先进压水堆核电工程优化设计方案研究,形成更加成熟、安全和具有经济竞争力的标准化、系列化设计方案。我国计划在2025年基于国内已有核电技术研发体系,整合相关资源,建成具有世界先进水平的国家新型先进核能综合实验室,全面提升核能研发设计和实验验证能力,充分掌握大型压水堆关键技术和工程化设计技术,全面实现大型压水堆关键设备的自主研发、设计和制造,建设相关示范工程。2035年形成完整的先进大型压水堆技术型号系列产品,智能化制造水平显著提升,实现系列化发展和智慧运营。

小型堆,主要是开展轻水型小堆综合利用研究,形成简化、灵活的多种技术方案。2025年完成核能供热堆、海上浮动堆等关键技术研发和工程化设计,开展小型堆关键设备的自主研发、设计和制造,建设相关示范工程。2035年实现小型堆技术在清洁供暖、海洋开发、空间探索、海岛及特殊偏远地区供电、海水淡化及工业供汽等多领域的综合应用。

面向未来布局四代堆与聚变堆项目研究与开发。

——钠冷快堆。我国快堆研究已形成了一批针对钠冷快堆技术的研究试验设施和工业配套能力。钠冷快堆计划采用“实验快堆、示范快堆、商用快堆”三步走路线。2025年前建成600MWe规模的中国示范快堆(CFR600),2035年前在示范快堆成功建造和运行的基础上,将进一步开发商用快堆。

——高温气冷堆。2025年前,在高温气冷堆核电站(HTR-PM)示范工程的基础上,持续优化、改进与创新高温气冷堆单模块技术方案,开展单堆功率挖潜提升、模块化设计建造技术开发;为适应不同目标市场需要,开展多模块组合的集成技术研究,形成不同功率规模的多模块组合;同时开展超高温气冷堆技术的预研,开展耐更高温度的燃料元件技术、氦气透平技术、高温制氢技术等研究工作,力争2035年实现高温制氢。

——铅铋示范堆。通过液态铅铋和铅锂合金综合实验平台等的开发利用,进一步完善铅基堆研发技术体系。同时,以2025年完成小型铅铋堆示范堆建设为阶段目标,瞄准铅铋快堆工程化重点和难点问题,尽快实现小型铅铋堆工程技术突破,实现铀钼合金燃料和耐事故燃料的开发利用,形成型号谱系化开发能力和批量化生产应用能力。

——聚变堆。持续参与国际热核聚变工程实验堆(ITER)项目,完成相关研发、制造、安装任务。2025年前,突破聚变堆工程部件关键技术,完成中国聚变工程实验堆(CFETR)集成工程设计研究。2035年,计划建成中国聚变工程实验堆(CFETR),开始大规模科学实验。

6)进一步开展核电延寿关键技术研究

2025年前,针对不同类型关键设备、关键部件、关键材料开展高危失效风险预测核心技术研究,掌握其在多因素耦合条件下老化行为规律,完成相应的寿命预测研究与失效诊断技术研发,建立核电厂关键设备寿命预测模型和系统。

核电厂延寿是核电行业的重要趋势。2035年前,应加强核电及相关核设施的全寿期管理,在提升核电关键技术能力和管理水平的同时,通过综合优化性能监测、持续改进、预防维修、纠正行动,保障安全运行,并奠定延寿论证技术基础。同时,列出计划延寿论证的核电厂,通过延寿论证,确定需进行老化管理审查的厂系统、构筑物、部件,开展关键部件的时限老化分析和寿命评估等工作,并及时发现技术短板,形成相关标准和规范,提出并实施技术改造和升级,完善电厂日常管理措施,有效提升国内核电延寿关键技术开发能力和管理水平,做好核电厂延寿工作,以便充分利用已有厂址及配套设施。

4.加强核电厂址开发与保护

核电厂址资源是支撑我国核电中长期发展战略的关键前提。从20世纪90年代至今,全国范围内通过初步可行性研究报告审查的厂址仅有70多个,其稀缺性不言而喻。

落实能源电力、核电和相关配套产业发展规划,以及厂址所在地的国土空间规划、社会经济发展规划是核电厂址规划保护的重要措施。国家和地方能源主管部门可主动和国土空间主管部门做好衔接,确保已进入国家、省级规划的核电厂址及规划限制区的保护要求在国土空间规划中得到体现。针对我国现有核电厂址储备与开发情况,结合能源发展要求以及电力体制改革、技术经济性、电网布局等因素,面向未来加快推进我国核电新厂址的开发与保护工作。

首先,进一步完善我国核电厂址储备库,将符合自然条件和物理条件的厂址纳入全国核电厂址储备库,并遵照国家相关法规、标准程序,考虑纳入国家核电发展规划及相关规划。同时,强化核电厂址资源开发与保护措施。对于国家核电中长期发展规划中已明确建设时序的核电厂址,按照相关法规政策的要求予以切实保护;对于国家核电中长期发展规划中已明确建设时序的核电厂的择优备选厂址,在核电厂优选厂址主体工程开工之前,应同等对待进行保护。

其次,重点落实核电厂址的规划保护和开发性保护措施。

规划保护。国内外实践表明,核电和相关配套产业发展规划,以及相关社会经济发展配套规划是核电厂址开发保护的重要措施。为进一步防范核电厂址资源保护及开发利用风险,国家和地方各级主管部门可进一步完善相关规划,成立相关的组织领导机构,协调解决厂址开发保护工作的主要问题。同时,加强核电厂址资源规划保护的具体实施,支持和监督核电企业积极发挥市场主体作用,加强厂址开发人才队伍建设和资金保障,确保核电厂址在相当长的时间内保持较好的完整性和适宜性,为后续工程及顺利运行创造条件。

开发性保护。核电厂址开发性保护的侧重点在于开发性,实现在开发中保护,即在不影响核电厂址条件的基础上,通过在规划厂址内开发光伏发电、风电等优质产业项目等,提升核电开发企业在当地的影响力和发展能力,以达到开发与保护并重的效果,最终保证核电厂址的长久保护。开发性不同于限制性,即不以“禁止”“不能”等硬性要求限制发展,而是通过产业引导主动发展,促进核电厂址周边的区域经济、产业布局等在适宜轨道上发展,不对核电厂址带来不利影响,从而实现开发与保护并重。

高度重视内陆核电厂址保护。近年来,一些西部省区也明确提出了发展核电的意愿。内陆核电厂址保护往往涉及跨省问题,协调起来将会存在较大的难度。一方面在厂址选择时应尽量避免在跨省界区域选址,另一方面应尽早立法,明确核电厂址资源保护的相关法规和要求,强调区域性厂址的合作与开发性保护。

(二)天然铀产业

坚持“立足国内,开发国外”和“国内多探,国外多采”的方针,明确天然铀产业发展目标,建立两个“三位一体”天然铀供应保障体系(以下简称“两个体系”)。两个体系,一是建立铀资源开发保障体系,包括国内铀资源开发、海外铀资源开发、国际铀产品贸易开发;二是建立天然铀产品储备体系,包括国家储备、企业集团储备与核电厂储备。实现“两个体系”互为支撑,保障我国天然铀的稳定、安全、可靠供应。

1.优化国内铀矿勘查开发产业布局

坚持铀资源产业发展与勘查技术装备发展水平相适应原则,满足生态环境保护标准的提升要求,继续实施大基地战略,优化国内产能布局,提高国内资源保障度。

首先,为优化铀矿勘查开发产业布局,精心组织实施好国家战略性铀矿勘查任务,着眼于找大矿、找富矿、找经济可采铀矿为主要目标,以北方沉积盆地砂岩型铀矿为主攻目标类型,兼顾南方重点铀成矿区带硬岩型(花岗岩型和火山岩型)铀矿,实施“摸清家底”工程。其次,统一规划、统筹部署、优化布局,在加快推进铀成矿靶区优选及铀资源潜力评价、建立铀资源战略储备同时,实施铀矿资源大基地战略工程。加快千吨级可地浸砂岩型铀矿生产基地建设,积极推进绿色、安全、高效发展,做强做优天然铀产业,2035年天然铀国内保障目标达到20%左右。

实施铀矿资源大基地战略工程的重点是在北方砂岩型铀矿区加快千吨级可地浸砂岩型铀矿生产基地建设,建设与国际先进水平对标的绿色铀矿大基地。而对于南方硬岩型铀矿,主要以保力量、保队伍、保技术为目标,推进硬岩改造升级,落实后备资源勘查开发基地建设。

2.持续提高国内铀矿勘查能力

针对目前铀矿勘查探矿权获取难度大、天然铀保障计划实施与市场化运作矛盾突出等问题,建立健全政府部门间、企业与政府间的协调沟通机制,明确将我国铀资源的地质勘查开采纳入国家重要资源利用长远规划,将铀矿继续作为特殊矿种进行管理,持续提升铀资源钻探工作量,扩大铀资源探明储量,并做好国内铀矿地质勘查组织协调工作。

进一步扩大铀资源领域开放力度,创新铀矿矿业权流转机制。在国家层面,积极推进以自然资源主管部门为主的矿业权协调机制的建立,按照资源利用最优化原则,合理确定铀矿与共生条件下的油气、煤(煤层气)等相关矿产资源的勘查和开发次序,形成合力,确保铀资源的有序开发和有效防范对环境的放射性污染。

在相关企业层面,建立健全铀矿勘探开发的多元化投入机制,构建一个责任主体、多方投资合作的铀矿开发体系,创新铀矿矿业权(包括探矿权、采矿权)流转机制,允许按规定实行铀矿权的有偿使用和流转。即在按照规定实行铀矿权的有偿使用和流转的同时,继续按照“一个责任主体、多方参与投资、股份合作开发”的原则,实行铀资源开发利用联合体组织方式,适时成立若干股份制铀矿开发企业,全力推进铀资源开发对外合作,明确责任和合作开发模式,发挥潜能鼓励采用多方参与的新机制模式对多矿种资源综合开发利用。

2025年前,以北方砂岩型铀矿为主攻目标,兼顾南方重点硬岩型铀矿,实施一批铀资源勘查开发应用示范工程,扩大铀资源探明储量。加快实施铀矿大基地探采一体数字绿色矿山示范工程、重点铀成矿区(带)系统预测与资源扩大示范工程、重点铀矿田/矿化集中区大比例尺预测评价示范工程、千吨级绿色高效地浸采铀示范工程、重点盆地铀煤协同开采示范工程、北方砂岩型地浸铀矿山环境影响监控及地下水修复示范工程。同时,对生产成本较高的南方硬岩型铀矿山,压缩产能或关停维护,待铀价大幅回升后再重启或恢复产能。

2035年前,在对前期探明资源条件较好的伊犁盆地南缘、鄂尔多斯盆地、松辽盆地和二连盆地,在加快资源勘查的同时,加大吐哈盆地十红滩矿床地浸前期试验和矿床开发利用方案研究等基础工作,以便尽快落实两个超大型、四个特大型铀矿大基地勘查和三个千吨级大基地建设,推进规模化、集约化、数字化的绿色铀矿山建设,形成一批千吨级的新型铀矿山,实现我国铀矿大基地规模化、集约化开发,降本增效,提高竞争力,逐步增加我国天然铀资源的国内供给。

3.建立天然铀保障供应体系

抢抓当前国际天然铀市场低迷的战略窗口期,建立国家、企业集团、电站三级天然铀储备体系,形成互相衔接、互为支撑的流通使用机制。

在国家层面,政府储备侧重于战略考量,适量的产品流转主要用于不时之需和市场调节。在企业集团和核电企业层面,综合考虑战略性和经济性、长期利益和短期利益,统筹国际和国内两个市场,掌控并构建天然铀产品贸易货源渠道市场机制。

企业可依托现有商业储备库、战略储备库,积极争取国家政策资金支持,新建储备库、扩大储备规模,打造天然铀产供销储一体化运行体系,统筹协调天然铀相关产品的物流、生产服务、检验检测等,形成合力,逐步形成分工明确、协调顺畅、管理规范的开放型天然铀产供销储一体化保障体系,以应对天然铀供应风险,稳定国际天然铀市场。

研究国际天然铀市场及价格的变化规律,有效支撑天然铀储备。一方面,我国应抓住市场低迷期的机遇,适当加大天然铀贸易采购数量,以保障我国核电发展的中长期需求;另一方面,根据国际天然铀价格变化盘活存量,与天然铀贸易开发策略配套,形成灵活机动的天然铀保障供应体系。

随着我国核电规模越来越大,天然铀消费越来越多,可建立与之相称的区域性天然铀加工、贸易中心。推动建立我国主导的、与欧美市场价格互动的天然铀价格指数,逐步提升我国在国际天然铀资源和贸易开发中的影响力和话语权。

4.重点支持海外天然铀资源勘查开发

建议鼓励支持有能力的企业“走出去”,根据政治、外交、经济、法律等各方面因素综合考虑,合理布局,利用多种方式参与国外铀资源开发,大力开发海外铀资源。开发项目与勘查项目相结合,控股与参股合作并举,合理做好海外开发布局,有效规避风险,争取利益最大化。同时,坚持天然铀国际化、多元化、产供销储一体化建设思路,深入贯彻落实“一带一路”倡议,核电企业可携手国内有实力的企业共同“走出去”。

5.大力推动科技创新,驱动发展

瞄准天然铀技术前沿和国内外市场,开展理论创新与重大基础问题研究,创新发展有中国特色的铀矿探采理论和模型。

在铀资源勘查方面,加强深部铀资源预测评价与开采技术攻关,积极推动铀资源勘查技术创新,通过加强地质理论创新和重大基础地质问题的研究,以及关键技术、前沿技术攻关和关键设备仪器自主化研发,形成世界先进的核能矿产资源勘查理论技术体系和能力,促进核能矿产资源新区、新类型的找矿突破,为实现核能矿产资源强国提供强有力理论技术支撑。

积极开展热液型铀矿深源成矿理论、砂岩型铀矿大规模成矿作用、铀多金属成矿体系、新区新类型探索等理论创新与重大基础地质研究。要重点加强对大型热液型铀多金属矿深部成矿理论,以及深部找矿模式和综合预测模型构建等方面的研究,全面提升或突破高精准深部探测技术、钻探工艺技术、高温高压环境下井中地球物理测井技术等成套技术水平。

进一步加大新技术研究开发力度,加快在技术工艺、装备材料方面制约产业发展的关键核心技术攻关,推动我国三维探测与找矿预测、超深地浸井场开拓等关键技术取得重要进展。

在铀矿采冶方面,积极开展基础前沿技术攻关,开展天然铀及关联产业关键技术、前瞻技术和未来颠覆性新技术研究。并重点通过重大科技计划的实施,力争2035年将铀资源开发国内人均产能提高到国际水平,进一步降低生产成本。

重点加强铀矿采冶关键技术、前沿技术研究,力争2025年在低渗透砂岩型铀矿床地浸开采理化机理与工艺技术、地浸采铀工艺钻孔高效成井技术、超深砂岩铀矿地浸开采技术、泥质砂岩型铀矿钻孔水力开采技术、疏干型砂岩铀资源井下原地浸出技术、地浸铀矿山二次强化开发技术、低品位铀矿和浸尾渣生物堆浸技术、复杂难处理资源和铀多金属资源选冶关键技术、数字矿山关键技术等方面有新突破。

强化技术、材料和设备的综合集成,突出工程技术研究、安全环保技术研究,以建设新型绿色、与国际接轨的铀矿大基地为主攻方向,2035年前实现北方大型砂岩铀矿的规模化、集约化、绿色化开发和南方硬岩铀矿经济高效、安全环保、集约化开发,突破地浸砂岩第二空间(500~1500m)采铀技术,优化“CO2+O2”第三代地浸采铀技术并进行更大规模推广,探索“智能化+X”第四代采铀技术,形成国际先进的核能矿产资源开发技术和能力。在采用先进的采冶技术开展铀矿山建设的同时,加快推进数字化铀矿山建设和运行。

2025年,通过天然铀生产的绿色示范基地建设,打造绿色铀矿山标准化建设模式,构建集天然铀生产工艺过程控制、生产场所实时监控、生产流程统一调度、应急管理综合指挥于一体的智能管理网络平台。在主控室实现铀矿生产自动控制,通过数字化控制系统真正实现绿色铀矿无人值守。2035年,实现数字化铀矿山批量化建设。

(三)核燃料加工产业

1.优化产业布局,推进产业能力建设

以统筹规划核燃料产业园区为抓手,从战略上调整核燃料产业能力布局,优化资源配置,提高项目投资经济性。合理配置资源,填平补齐短板,充分发挥核燃料加工老基地的作用和能力,“十四五”期间保证核燃料供应;采用多元化的投资方式,在东南沿海统筹规划建设核燃料加工各环节一体化的核燃料园区,力争2025年建成,2035年前进一步完善适应核电发展和市场需求的核燃料生产和营销体系;按照市场化原则,面向国内外市场,打造专业核燃料物流企业,采用先进信息技术,建设核燃料运输的商业物流体系,确保核燃料产品运输及时、安全、可靠。

提升产业能力,满足核能可持续发展。面向两个市场,按照适度超前的原则,建设核燃料加工生产能力,切实筑牢我国核能发展自主可控保障能力。加大自主品牌核燃料元件推广和对进口核燃料元件品牌的替代;建设满足高温气冷堆、快堆等核电堆型配套的核燃料体系,提高铀转化、浓缩、元件加工的生产能力和MOX燃料元件加工能力。

积极推进产业智能化。建立一体化的设计协同平台,实现设计的数字化、可视化和标准化;针对核燃料生产线设计、建设、调试、运行、退役阶段具体的需求,建立仿真模型,进行模拟验证。建立元件数字化制造管理平台,实现生产过程优化控制、质量、物料跟踪核算、运维的数字化管理,提高物料、工艺、质量和产能的管控能力和效率。

2.以创新为引领,建立健全自主、先进的科技创新体系

建立健全我国自主先进的核燃料科技创新体系,坚持创新发展,确保核燃料加工关键技术自主可控,并以市场为导向,推动科研、金融与产业融合发展。抓好科技专项研发,新增一批国家级实验室和技术创新中心,打造自主品牌,积极构建面向产业发展的科技创新体系、引领产业发展的行业标准体系。

创新科研体系,加快突破关键技术。应将核燃料产业涉及的基础性、前沿性技术纳入国家基础科研攻关体系目录,由国家向全社会公开发布,发挥大学、科研院所、国家实验室等优势力量,集智攻关,建立健全有利于成果贡献、迭代创新的体制机制;针对亟待突破的技术,共同诊断、梳理核燃料技术体系,形成国家核燃料技术发展战略以及路线图,并及时评估修订,作为国家指导企业和科研院所开展技术创新的根本依据。

2025年前,重点围绕尚未掌握但急需掌握的核心技术,实施填平补齐工程,加快实现CF系列、STEP系列等自主品牌核燃料的批量化推广应用。与此同时,在耐事故燃料组件(ATF)、环形燃料组件和MOX燃料元件等研发方面,实现ATF等燃料堆内辐照,进一步协调交流辐照与辐照后的检测、耐事故燃料元件研发、材料基因组计划等,加强合作,进一步优化传统的核燃料体系,提高核燃料在正常工况下的经济性以及在严重事故工况下的安全性。

2035年前,建立关键技术、工程设计技术、工厂运行技术协调的科技成果快速转化体系,争取实现ATF等燃料的批量化、工程化应用。2035年前,在开展智能制造研究,实现浓缩技术、转化技术、元件制造技术的升级换代的同时,通过第四代核能系统创新发展,突破其相关燃料元件的开发应用,并能根据实际需要,建设第四代核能系统相关燃料元件的小批量生产线。

完善协同创新模式,建立先进、高效的科研创新能力体系。围绕核燃料产业发展的需求、水平及国际燃料产业的发展趋势,加强与知名大学、研究院合作,以自主原创和科技创新为核心,集各科研院所优势资源,推动科技技术的深度开发,以市场为导向,科研与产业融合发展。应设立核燃料产业基础技术、应用技术和关键技术研究机构。促进体制机制创新、加快产业联盟建设,建立以市场驱动为主、可持续发展的核燃料研发模式,实现基础研发设施和研发平台开放共享,提升核研发资源、研发装置、研发设施的利用效率。从行业和国家产业角度开展良好的协作联动模式探索,推动行业内各集团间资源共享,提升资源利用率,促进核燃料产业在技术、能力、资本、人才等方面的深度融合,全面融入国家科技创新体系。

加快自主品牌锆合金研发。推动CF系列、STEP系列、CAP1400核燃料的工程应用,尽快实现国内批量化推广,实现安全性、经济性合理均衡,先进性和成熟性有效统一的拳头产品。加强在国际市场的专利申请和布局,保障自主品牌利益。做好品牌战略总体宣传策划,推进“华龙一号+CF”系列、“华龙一号+STEP”系列、“国合一号+CAP1400”组件的核能出口解决方案。构建“具有中国特色”的先进核燃料标准体系。

3.加强成本管控,推动产品价格与市场接轨

推进提升产业经济性。面对市场竞争,应以产品单位成本控制为核心,以成本管控薄弱环节为切入点,分段控制生产运维成本,理顺核算机制,逐步促进核燃料价格与市场接轨。

(四)核燃料循环后端产业

随着我国核电规模化发展,为核电业主提供乏燃料运输、贮存、后处理和放射性废物管理服务,已十分紧迫。要按照“突出重点、补齐短板”原则,统筹规划我国先进核燃料闭式循环体系建设,强化对乏燃料及放射性废物安全管理的规划引领,加快后处理及放射性废物管理能力建设,尽快补齐核燃料循环后端短板,积极推动我国核燃料循环后端产业发展。

按照从易到难、由小到大的思路,加强核燃料后端科技自主创新力度,以掌握先进乏燃料后处理及放射性废物管理关键技术自主化为目标,支持开展相关科研能力建设和科技攻关。加强三维仿真、强辐射条件下数字化控制等技术在乏燃料后处理及放射性废物管理领域的开发应用,形成以数字化、精细化、智能化为特征的乏燃料后处理与放射性废物管理与新一代辐射安全技术体系,进一步提升辐射安全防护水平。

继续加强国内乏燃料运输能力建设,确保乏燃料及时外运。进一步完善乏燃料公路运输体系,尽快打通铁路运输通道,配套建设中转站等辅助设施,积极推进乏燃料公、海、铁联运的体系建设,加快形成乏燃料多式联运体系,抓紧开展配套条件建设,努力提升乏燃料运输能力,满足不断增长的乏燃料运输需求。加快乏燃料运输容器的自主研发及专用运输船、运输车辆和配套设备的配备,形成标准化、系列化以及从研发、设计到相关设备制造的配套产业。

按照“湿法处理与干法贮存相结合”的原则,统筹布局乏燃料的离堆贮存设施建设。2025年前,在建设后处理厂配套水池的基础上,在核电厂补充建设干法贮存设施,缓解乏燃料离堆运输的压力;2035年前,建成我国乏燃料湿法处理与干法贮存相结合的能力体系,满足核电厂安全运行的要求。

加快推进乏燃料后处理能力建设。落实好后处理大厂项目。加快推进落实商用后处理厂选址工作。乏燃料后处理与再循环应一体化统筹考虑,2035年前,通过自主研发与引进相结合,掌握大型乏燃料后处理及再循环工程的标准设计技术。

以核电站中低放射性固体废物处理处置和高放废物的处置能力建设为重点,推进我国放射性废物的管理能力建设,提高废物管理设施信息化、智能化等运行管理水平,形成与核能产业发展相适应的处理处置能力。

加强核电废物外运处置工作,应按照已发布实施的《中低水平放射性固体废物处置场规划》等要求,结合我国中低放射性固体废物处理处置方面的实际情况,修订与完善处置场规划措施,2025年前开展中低放固体废物处置场选址、建设,明确中低放固体废物处置能力的合理布局,推进核电废物外运处置工作部署。

加快核电站放射性废物处理能力建设。建设秦山、大亚湾核电基地放射性废物集中处理示范工程,推进核电站放射性废物减容及安全管理工作,加快建成放射性废物处理处置体系和放射性物质公海铁联运体系,促进核环保产业发展。

完善高、中、低放废物处置体系建设。2025年前,重点加快现有近地表处置场扩建及民用近地表处置场开发。加快建设甘肃集中放射性废物处理处置设施;积极推进沿海规划低放废物处置场的厂址落实及建设工作;有效推进中等深度放射性废物处置技术研发,明确中等深度处置库建设条件,2030年前建成中等深度中放固体废物处置库和高放固体废物深地质处置地下实验室,开展现场试验和技术开发工作。2035年左右启动我国高放固体废物深地质处置库建设,完成我国高放废物深地质处置库工程设计等前期工作。

完善乏燃料及放射性废物管理体系建设。核燃料循环后端在关键技术以及设计能力诸方面还存在短板,还没有形成相对成熟的市场化运营模式或盈利模式,建议国家应当更多地发挥政府主导作用,逐步建立乏燃料物权与后处理产品归属相结合的管理体系,促进核燃料循环后端产业的良性发展。

抓紧完善乏燃料及放射性废物管理法规体系和标准体系,加快相关行业标准的制定和推广应用。加快推进原子能法的立法进程,在其中明确乏燃料及放射性废物管理的重大方针政策。抓紧研究制定乏燃料管理条例等相关法律规定,对压水堆、重水堆、高温气冷堆、快堆等核电站乏燃料的管理进行明确规定,指导核电站乏燃料及放射性废物安全管理,特别是明确核电站乏燃料外运时间,有效确定外运需求。组织制定和实施乏燃料及放射性废物运输容器标准,完善乏燃料后处理设施有关与核辐射安全法规标准,建立灵活的贮运保障机制等。修订《放射性物质安全运输规程》(GB 11806—2004),针对公海铁运输技术要求,完善乏燃料在公海铁中转、换装作业规范,强化乏燃料海运安全管理。发挥政府主导作用,落实大型商用后处理厂址,统筹考虑核电站和后端能力建设。

(五)夯实核电全产业链“走出去”的基础

根据国家整体对外战略要求,综合考虑目标国市场的合作意愿、市场需求、政治关系、风险等因素,以及目前我国对外合作基础和市场培育开发进展情况,遵循“共商共建共享”原则,谋求开放创新、包容互惠的发展,重点加强与“一带一路”沿线国家在核能领域的交流与合作,积极推动自主三代核电出口,推进“华龙一号”“国和一号”及高温气冷堆等的境外开发项目落地,带动全产业链“走出去”。要切实提高我国核能产业的市场竞争力,严格履行相关合规要求,以更好地扩大民用核能产业国际合作,充分进入国际核能竞争市场。

继续与国际原子能机构(IAEA)等国际组织在核能和平利用、核安全、核应急、核保障、核安保,以及标准体系等领域开展全方位的合作,促进我国核能产业发展与国际社会接轨。

在积极构建系统性、常态化“走出去”工作机制的同时,在各方面积极应对。在未来核能国际合作与交流中,应遵循“坚持多边主义,完善全球核能治理”的主张,推动构建人类命运共同体,开放合作,促进共同发展。坚持合作共赢、追求国际公平正义、追求国际关系民主化、追求持久和平,推动构建相互合作、公平竞争、和平发展的世界核能发展新格局。

(六)提升核能全产业链安全水平

进一步做好核安全保障工作。重点结合国家能源、电力及核能行业自身发展需求,以促进核能与其他电源品种实现互为补充、相互支撑、协调发展为方向和重点,统筹兼顾,促进区域经济发展,同时根据“走出去”及开放共享发展的需要,在核能全产业链从严推行安全标准,加大安全投入,建立良好的核安全文化,有效的事故应急与响应体系、质量保障体系及监管体系,减少人为失误,提升安全水平,实现核能发展自身安全与经济的协调发展。

1.从严推行核能全产业链安全标准

我国新建压水堆核电厂全部采用三代安全标准,二代和二代改进型核电厂也要通过不断的技术改进和管理改进,并针对包括天然铀矿山、核燃料加工、反应堆、后处理和放射性废物管理整个核能全产业链条发展不平衡不充分的矛盾,注重基础性、公益性科技研发,加强核安全校核计算和试验验证能力建设。结合核能全产业链实际情况,根据相关法规要求,采取合理可行的技术和管理措施,保障核设施安全稳定运行,全面提升核能全产业链事故的预防和缓解能力,确保多重屏障的可靠性,持续降低辐射环境安全风险,高效应对重大核安全风险。

2.加大投入补齐核能产业安全发展短板

从全面提高安全水平向补齐核能产业安全发展短板转变。加强核安全技术研发平台建设,补齐短板。尽快完成针对高温气冷堆、快堆、多用途小型反应堆在设计、建造、运行安全分析与评价等方面相关核安全法规、导则的制定;加快推进历史遗留中低放废物处理处置,各类核设施按照新标准进行建设,从源头上防止或减少放射性废物扩散,建立与核电发展水平相适应的乏燃料贮存能力,及时处理处置新产生的放射性废物,提升核能产业发展全产业链安全水平。

从单一保障建设项目安全,向保障建设项目安全与核设施持续安全运行并重转变。在核设施建设的过程中,应加大安全投入,增强对极端外部事件的设防,提高核设施本质安全。随着我国在运核电机组数量的逐渐增加,保障运行机组的安全运行尤为重要,必须严控机组的运行风险。

从关注短期安全向关注长期安全转变。对那些运行寿期过半或接近运行寿期的机组,需要加强系统和设备的老化管理。

3.强化核安全文化建设

坚持以推进核安全治理体系和治理能力现代化,以及核辐射安全监管体系和监管能力现代化建设为目标,以核安全文化建设为抓手,通过依法治核、科学治核、文化治核、信用治核等方式,持续推进核安全文化建设,让核安全文化成为所有从业人员的职业信仰,使得核安全文化内化于心、外化于行。

涉核单位要做到凡事有章可循、凡事有据可查、凡事有人负责、凡事有人检查。建立长效的核安全教育宣传机制,满足公众对核安全相关信息知悉的需求,增强公众对核能产业安全发展的信心。

4.提升核安全管理与监管能力水平

为贯彻国家总体安全战略和国家核安全观,进一步筑牢核安全意识,不断推进核安全管理和监管体系和监管能力现代化,提升核安全管理与监管能力和水平,重点应做好以下工作。

提高核与辐射安全审评能力。进一步建立健全核设备安全性能验证实验设施,完善与核安全、环境与辐射安全分析、审查、独立验证和鉴定、核设施应急响应相关的实验手段、装备设施和建筑,对核设施进行独立的审核、验证、计算工作。建立核安全与辐射环境安全审评软件系统,完善核安全监督和审评人员资格管理制度和培训体系,保障核安全监督、评价和科研的智力资源。

完善核设施安全管理和监管制度。强化对在建、拟建核设施的安全分析和评估,完善核安全许可证制度,进一步明确核电集团、业主公司、专业化公司的核安全责任。建立健全核能产业,特别是核燃料循环、核设施退役和放射性废物处理处置的相关准入和执业资格制度,以及良好的核安全实践的激励制度等。

加强对核材料、放射性物品生产、运输、存储等环节的安全管理与监管。严格执行核材料、放射性物品登记制度,积极落实放射性物品的具体分类和名录管理。加强我国对放射性物品运输安全监管,重点提高放射性物品运输货包的设计、试验、制造、维修维护和安全分析等监管技术能力和水平,尽快补齐独立的检验验证监管能力短板,并强化放射性物品运输容器制造和运输活动的安全监督。

加强辐射环境质量监测和核设施流出物监督性监测。加快全国辐射监测网络建设,完善全国辐射环境质量监测、污染源监督性监测及辐射环境应急监测体系,全面掌握全国辐射环境质量水平并提升评价能力,提高应对核事故的辐射环境应急的监测能力。对涉及处理和加工放射性物质的所有核设施的气载和液态流出物进行全面监测,并对监测结果进行及时记录、报告和存档。

完善核与辐射安全管理与监管国际合作机制。密切跟踪国际核安全态势,吸收借鉴国外先进的核安全管理和监督经验,促进我国核安全管理水平不断提高。积极开展在科学研究、信息共享、经验反馈、培训交流、同行评估、应急响应与援助等领域的国际合作;加强核安全技术引进与合作开发;积极开展双边、多边和区域核安全交流与合作。

(七)完善核能产业发展制度体系

进入新的历史时期,面临新的发展形势和发展要求,需要坚定不移地为核能产业发展创造良好环境。在建立健全核能产业发展政策法规和标准体系,夯实核能产业发展的制度基础的同时,还需要加强科普宣传,加强知识产权策划与保护,争取社会对发展核能的理解和广泛支持。重点要做好以下几方面工作。

1.加强核能产业发展制度体系建设

秉持以发展求安全、以安全促发展的理念,坚持理性、协调、并进的核安全观,加强我国核能产业发展制度体系建设。

在确保核能发展独立、有效、安全监管的同时,应进一步完善核能发展政策法规标准体系,完善核电及其相关设施建设和运行项目核准及管理审批机制,研究制定核电及相关配套设施厂址保护制度,完善核责任损害赔偿制度,以及其他推动核能产业高质量发展的相关制度等,为核能安全发展提供强有力、可持续的制度保障。

在完善相关法规的基础上,进一步细化相关政策,依据法规强化责任落实,以进一步提升我国核能产业发展制度的执行能力,促进和保障我国核能产业安全、可持续发展。

2.建立健全核能科普宣传与公众沟通机制

我国社会各界对核能发展的战略价值与核安全的认知水平高低不一,部分非科学、非理性的反核言论,对社会公众的核能认知度和接受度产生了不良影响,公众的担忧和核恐惧成为制约核能发展的重要因素,必须进一步加强核能科普宣传与公众沟通。

树立先进的现代核能科普宣传与公众沟通理念。核电科普不仅仅是面向公众的核科学知识普及,更应重视核科学方法、核科学思想和核科学精神的传播,建立起核电行业与社会公众的信任关系,不仅仅是听得懂、听得到,更重要的是听得进、听得信。还应利用好现代化手段,特别是把握好新媒体革命带来的深刻影响。

建立科学完善的核能科普宣传与公众沟通体系。发挥好核能科普宣传与公众沟通组织的作用,创新核能科普的体制机制,加强涉核企业和当地政府的紧密合作,重点是与地方政府共同做好先行规划、加强统筹,综合评估、慎重决策,在项目起步阶段就做好邻避效应的预防准备。构建政府主导、政企合力、统筹推进的公众沟通工作体系,健全核电信息公开和公众参与制度,强化核电及相关产业安全发展的社会监督体系建设,增强公众信心。

建立创新高效的核能科普宣传与公众沟通模式。在政府层面,更加明确核能在国家战略中的地位、发展核能的态度和决心,中央和地方主流媒体应积极发声,正确引导舆论,重视政务透明、信息公开,并建立健全涉核舆情监测和应对联动机制。在社会层面,将核能科普知识纳入国民义务教育体系,优化和改进宣传内容和方式。在企业层面,充分认识科普沟通工作的重要意义,相关企业领导应亲自挂帅,完善领导架构,提高工作层次,建立长效稳定的投入和保障机制。

3.完善知识产权保护机制

积极落实国家关于强化知识产权保护的要求,完善核能产业知识产权保护机制。

进一步提升知识产权保护的意识和水平。坚持严格保护、统筹协调、重点突破、同等保护,不断完善核能知识产权保护体系,强化成果、专利、标准、商标、版权等知识产权的创造与保护,确保在核能产业关键技术领域形成一大批自主可控知识产权,全面形成核心竞争力,融入国家知识产权大保护工作格局,突破知识产权“快保护”关键环节,促进核能知识产权保护能力和水平整体提升。

全面提升知识产权创造质量。按照质量第一、效益优先的要求,大力培育支撑核能产业发展和国际竞争的高价值专利组合。同时,进一步开展高价值专利与核能行业标准融合工作,以专利赢得标准制定权,以标准促进技术创新,加强专业技术支撑,主导技术发展方向,获得核能产业竞争优势和话语权。

切实将知识产权风险防范全面融入科技创新中。建立完善核能产业知识产权全链条和“快保护”体系,处理好科技创新与知识产权风险防范的关系。一方面了解并掌握国内外最新技术路线、技术方向、技术方案,避免重复研究,支撑指引重点技术攻关和创新;另一方面全面排查国内外知识产权壁垒情况、知识产权限制情况,预警可能存在的知识产权侵权风险,制定知识产权防范措施。

在国际交流与合作中加强知识产权保护。进一步开展知识产权尽职调查等工作,参与国际经营中谈判、相关协议起草以及审核工作,明确知识产权目标、使用权、商业秘密、知识产权归属及其利益分配等内容,完善核能知识产权保护的激励创新制度。为加强知识产权国际合作,积极营造知识产权保护的优越环境,打造国际一流营商环境,并充分发挥营商环境的作用,促进知识产权共赢。

积极推进知识产权运营转化。加大资源投入和支持力度,加强基础条件建设,加大核能产业运营和转化相关知识产权的组织实施力度。引导创新主体构建和运营专利池,积极运用专利许可、专利转让和专利作价入股等多种方式获取收益,以此反哺科研生产工作,促进核能行业科技创新和产业发展。

4.创造良好的共享发展环境机制

“十四五”及中长期,应做出更有效的制度安排,在确保安全的前提下,建立合理有效的利益共享机制。

建立生态补偿机制。进一步完善针对核设施建设和运行的税收、金融信贷和建设用地等的配套政策,采取更有益于核设施所在地的地方税务分享政策,合法合理地给足经济补偿。给予被征地者合理的土地补偿金,保障群众最大受益。按照“谁受益、谁付费,谁受损、谁受偿”的原则,探索建立生态补偿机制,保障公众权益不受侵害。

落实长期利益分享机制。统筹当地经济发展和群众长远利益,研究制定长期利益分享机制,使当地群众切实分享到核电及相关设施建设和运行收益。以生态核电为建设目标,在核电厂建设阶段,积极推广生态核电良好实践,引导核电站周边发展,实现核电站建设与周边社会发展的相互促进、共处共融。

实施主动开放共享机制。核电企业应创新核电发展思路,加强信息公开和公众沟通,落实补偿机制,营造良好的社会环境和群众基础。相关核电企业可充分考虑核电站周边社会经济发展需求,重点研究建立与核设施周边群众互惠机制,有效支持当地经济发展和群众就业,探索建立核电生态安全标准和经营性厂址保护模式等,实现核电及相关核设施的建设与周边的社会经济发展相互促进、共处共融,带动整个地方经济社会进步。

完善发展地方特色产业机制。为服务地方特色产业,可考虑开发核电厂及相关核设施的工业旅游项目,与当地旅游产业开发相结合,不断探索融合当地产业、融入当地社会的创新途径。在社区基础设施、民生工程、就业、医保等领域,核电企业应多出力,并在“走出去”项目建设中,努力形成符合多方利益的合作格局,做到和谐共融、互利互惠、共同发展。

保障措施建议

(一)加强核安全保障、管理与监管

1.加大安全投入,提高核设施本质安全度

在核设施建设的过程中,应加大安全投入,提高核设施本质安全;加强在运核电机组,特别是运行寿期过半的核电机组的设备老化管理;建立健全高温气冷堆、快堆以及多用途小型反应堆在设计、建造和运行安全分析与评价等方面相关核安全法规、导则。

2.建立有效的工程项目管理机制

完善核电工程总承包项目管理模式。在核电工程建设中,要贯彻执行国家关于建设项目法人负责制、招投标制和工程项目监理制的有关规定,项目业主根据自身和项目建设的实际情况,可采取差异化的工程总承包模式。应重点针对设备采购、设计优化、变更控制、分包管理等关键环节,建立覆盖前期工作、工程设计、招投标、施工组织管理等各个阶段的工程造价管控机制与方法。在保障安全、质量的前提下,规范合同执行力,规范甲乙方项目管理行为,合理降低工程建造和管理成本。

3.加强核安全管理与监管

进一步明确和强化核行业主管部门的核安全管理责任,将核安全要求作为制订相关产业和行业发展计划的重要依据;进一步增强核安全监管部门的权威性、有效性,按照核电机组数量及发展规模,配置数量适当的监管人员,加强在运核电厂、工程建造现场和核级设备制造厂等一线的监管力量,保证核安全监管职责的充分履行;进一步加强核应急技术支持,健全核应急救援体系,推动核安保能力整体提升。

(二)营造良好的政策与发展环境

1.完善核能法规体系

贯彻落实习近平总书记关于完善涉核法规体系的批示,积极推进原子能法、核损害赔偿法、放射性废物管理法、核电管理条例、乏燃料管理条例、核安保条例等立法工作;研究制定核电及相关配套设施厂址保护制度;积极推进核能全产业链标准体系研究,发挥国家标准、行业标准、团体标准互补优势,形成完整的核能产业标准规范。

2.维持适度竞争的核电健康发展市场环境

采取有效措施遏制核电建设领域恶性低价竞争;进一步研究完善核电上网电价机制,扩大核电电量消纳的区域范围等,以促进资源充分利用与核电健康发展。

3.完善财政、金融、税收政策和补偿机制

进一步完善核设施建设和运行的税收、金融信贷和建设用地等配套政策,研究建立支持当地经济发展的税收分配、融合发展等相关的政策与机制。

4.加大信息公开力度,做好公众沟通工作

加大涉核项目前期、建设期和运行期的信息公开力度,依法落实公众参与,保证公众的知情权、参与权和监督权,有效开展科普宣传与公众沟通工作,提高公众对核能发展产业的了解度、参与度和接受度,更好地赢得公众对核能项目的支持。

(三)加强人才队伍建设

加强核能产业技术与管理人才队伍建设,培养具有战略眼光的技术专家、具有国际化视野的企业家与具有扎实功底的技能专家,重点做好以下工作。

1.加强核能行业紧缺人才培养

一是依据核能产业发展和重大项目建设需求,加大涉核高校核特色学科建设,科学规划核本科专业布局,建立长期稳定的人才培养与科研经费投入机制。

二是就核能行业或产业发展,定期发布急需与紧缺核专业人才目录,按照“重点明确、专业配套、层次合理”的原则,建立高校和企业内部培养相结合的紧缺核专业人才培养模式,有计划地培养各类紧缺核专业人才,以满足核电及相关产业的发展对专业人才不断增长的需求。

三是逐步建立和完善与国际接轨的核专业人才认证制度和持证上岗制度,提高核能产业的专业人才职业化和国际化水平。

2.加强核能行业领军人才和创新团队培养

围绕提高自主创新能力,以高层次创新型科技人才培养为重点,以人才建设工程为牵引,依托重大项目,在实践中培养造就一批掌握核工业科技前沿知识、把握技术发展趋势、具有深厚理论功底和科技创新能力的科技领军人才和创新团队。

3.加强核能行业高技能人才培养

依托涉核职业技术院校、大型企业集团和核工业产业基地,结合核能产业发展需求,加强核工业高技能人才培训基地建设,搭建高技能人才实训、鉴定和交流平台,以“定向招收、定单培养和择优分配”的方式培养核工业高技能人才。在职业教育中,逐步推行学历证书和职业资格证书“双证书”制度。

在企业内部,积极推行“名师带徒”制度、各种形式的职业技能竞赛和岗位练兵活动,加快核工业高技能人才的培养。以中华技能大奖、全国技术能手、国防科技工业技术能手等为抓手,培养一支爱岗敬业、技艺精湛的高技能人才队伍。鼓励企业建立高技能人才激励机制和向一线高技能人才倾斜的分配机制,推动企业建立高技能带头人和首席技师制度。

4.加强核能行业高层次经营管理人才引进和选拔

根据核能产业发展需要,加大高层次技术和经营管理人才的选拔和培养。坚持“德才兼备、以德为先”的用人标准,坚持民主、公开、竞争、择优的选拔方针,完善人才选拔制度,加强选拔任用监督。做好跨学科复合型核工业经营管理人才的培养;加强对核能经营管理人才战略管理能力的培训,培养一批核工业发展急需的擅长战略规划、资本运作、项目管理和市场策划等的管理类人才。

(四)加强核能产业发展战略管理

加强我国核能产业发展战略的统筹,在国家层面建立与核能产业发展战略相关的工作协调机制,加强对已颁布发展规划的督促检查和定期评估,确保发展战略和重大部署的贯彻实施。进一步重视核能产业发展战略研究与管理,加强对核能产业发展战略及相关发展规划与政策制定研究工作的投入,加强对国内外核能产业发展形势的评估以及核能产业发展面临的重大问题的研究,为我国核能产业安全、高效、可持续发展提供决策支撑。

统筹推进我国核能产业可持续安全稳定发展、建设核电强国,是核能行业的共同目标。期待本报告对国家有关部门编制我国核电(核工业)“十四五”发展规划及中长期发展战略有所参考,助力进一步推动核能产业高质量发展。


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