核能“三步走”：“双碳”时代的能源“密码”

核能是清洁低碳、安全高效的稳定基荷能源。“双碳”目标下，核能在低碳转型、能源安全等方面发挥着更重要的作用。面向“双碳”目标，核能中长期发展对铀资源供应保障、乏燃料安全管理等关键问题提出了新要求，积极发展快堆是应对核能发展挑战、支撑核能大规模发展的必经之路。当前，应加快推动“热堆—快堆—聚变堆”“三步走”发展，助力我国“双碳”目标实现。

“双碳”目标实现需要核能。核电运行稳定，换料周期长，是当前乃至未来一段时间内唯一可以大规模替代化石能源的基荷电源，也是全生命周期碳排放最少的电源，在清洁替代和能源生产与消费革命的转型中具有突出的优势。从我国当前的发展阶段来看，科学安全有序地推动能源转型、实现碳达峰碳中和目标离不开核能。从脱碳需求及电力装机电量平衡预测来看，2060年我国核能发电量占比需达到20%以上才能实现碳中和目标。

▲ 田湾核电站

热堆作为在运核电机组的主力堆型，将成为我国实现碳达峰碳中和的重要力量。在核能“三步走”技术路线的指引下，我国热堆实现了二代向三代升级，实现了规模化、批量化、国产化发展，形成的研发体系、人才队伍等为第二步快堆、第三步聚变的研发与设计建设奠定了良好的基础。截至2022年3月底，我国在运核电机组53台，总装机容量为5464.7万千瓦，位列全球第三;在建核电机组19台，总装机容量为2134.4万千瓦，多年位居全球首位。从1994年至2021年，我国热堆核电累计发电量是30810.91亿千瓦时，相较于燃煤发电，约减少了9.28亿吨标准煤、24.38亿吨二氧化碳排放、791.09万吨二氧化硫排放、688.72万吨氮氧化物排放，有效降低了二氧化碳的长期排放增速，将在我国碳达峰碳中和过程中发挥重要作用。

快堆是维持核能大规模可持续发展的必然选择。快堆的主要特点一是增殖核燃料，充分利用铀资源，快堆在运行时，新产生的易裂变核燃料钚多于消耗掉的易裂变核燃料，经过快堆及配套后处理技术的多次循环，铀资源利用率可以提高40倍以上;二是嬗变长寿命高放废物，减少储存风险，释放乏燃料安全管理压力。目前，我国快堆已经形成了完备的科研技术体系，示范工程有序推进，后处理示范工程按计划建设。面向“双碳”目标，应加快推动快堆发展，实现铀资源利用率最高和放射性废物最小化，尽早形成我国热堆、快堆协调发展的二元时代，助力碳中和目标实现。

▲ 中国实验快堆

人类终极能源的选择依旧是核聚变能源。聚变能源燃料储存丰富、固有安全性好、污染物极少、能效高，仍被世界各国认为是最终解决能源问题的选项，甚至能够进行太空远航、探索宇宙，是人类实现终极梦想的“终极能源”。美国、英国、日本、韩国等国家纷纷制定了核聚变长远发展计划，其中，美国、英国计划2040年实现聚变商业示范，日本提出2050年要建成核聚变原型发电站。我国实施了一系列聚变技术攻关，先后建成EAST、HL-2M等核聚变装置，工程技术不断提升，研究和技术水平取得了长足进步，聚变理论与物理实验、工程技术等方面达到了世界领先水平。总体来看，核聚变能商业化越来越近。

▲ HL-2M核聚变装置

核能是高科技战略产业，是兑现减排承诺的支撑，是非化石能源的主力，是实现“双碳”目标现实理性的选择。当前，应加快推动核能发展“三步走”，将快堆核能发展提上快车道，尽早实现热堆—快堆二元协调发展，助力“双碳”目标实现，积极推动聚变核能研发，掌握人类终极能源的“密码”。