徐銤談核電

核電曾被認為是最低碳的能源，面對落空的“十二五”核電裝機目標，未來應如何保證我國對國際碳減排、應對氣候變化的承諾？在核電成為“國家名片”后，擁有自主知識產(chǎn)權的三代、四代核電技術未來前景如何？人類的終極能源——核聚變何時才能實現(xiàn)？本刊日前采訪了中國工程院院士、中國核工業(yè)集團總公司“快堆”工程首席專家徐銤。他認為，作為我國低碳電力的生力軍、排頭兵，核電安全是可控的。當下，應下力氣研發(fā)基于自主產(chǎn)權的三代、四代裂變技術，并加速推進建設，方有可能完成“十三五”目標和節(jié)能減排任務�！　�

核電不能再低調　　

《能源評論》：在應對全球氣候變化壓力下，與無限風光的風電、光伏相比，核電發(fā)展似乎一直都很低調，您如何看待核能與低碳發(fā)展的關系？　　

徐銤：一般認為，水電、太陽能、風電、核電都屬于清潔能源。盡管這些清潔能源在發(fā)電過程中的二氧化碳排放量都為零，但是如果從設備、系統(tǒng)、整體的角度考慮，把電廠的建設、運維包括在內，則每種新能源發(fā)電都存在一定的碳排放。國際原子能機構(IAEA)發(fā)布的報告顯示，每生產(chǎn)一千瓦時電力，煤炭發(fā)電需要排放357克碳當量，光伏發(fā)電需要排放76.4克，水力發(fā)電需要排放64.4克，風能發(fā)電需要排放13.1克，核能只需要排放5.7克�！　�

核能每生產(chǎn)一千瓦時電力排放的碳當量最少，原因就在于，核電的能量密度特別高，只需要一點點燃料，就能釋放出很多能量，所以同等規(guī)模裝機，需要分攤的碳排放自然就少。因此，從積極應對全球氣候變化，推動低碳、綠色發(fā)展的角度來說，我國要加快發(fā)展核電，并賦予其基荷運行地位�！　�

《能源評論》：6月中旬發(fā)布的《中國制造2025—能源裝備實施方案》中，核電裝備被列為保障能源安全供應、推動清潔能源發(fā)展的創(chuàng)新行動重點之一，您如何看待核電的前景？　　

徐銤：對，發(fā)展核電是能源清潔化的有效途徑，尤其是對于我國，有著特別重要的意義。目前，我國是世界第一碳排放國。全球氣候變化已經(jīng)成為大國角力的焦點議題，如何在與發(fā)達國家的博弈中，在碳排放交易體系的規(guī)則制定中，維護作為發(fā)展中國家的權益，成為我國當前面臨的一個重大課題。增加談判籌碼的有效途徑是，我們盡快、盡可能的降低碳排放的增速。核電作為最清潔的能源，要發(fā)揮無可替代的重要作用。世界上有18個國家的核電占比都已經(jīng)超過了20%，全世界平均水平約為13%，核電大國法國甚至達到了75%。但是，核電在我國電力供應中占比只有2%左右，可以說，我國核電的發(fā)展空間很大、前景光明。　　

中國工程院曾經(jīng)發(fā)布了《中國能源中長期(2030~2050)發(fā)展戰(zhàn)略研究》，認為我國核電發(fā)展的合理目標為：2020年裝機規(guī)模達到7000萬千瓦，核電裝機占電力總裝機的4.6%；2030年達到2億千瓦，占電力總裝機的10%；2050年達到4億千瓦，占電力總裝機的16%。從目前的項目建設進度來看，2020年目標已經(jīng)落空。　　

按照“十三五”規(guī)劃，到2020年，我國運行核電裝機容量會達到5800萬千瓦，在建3000萬千瓦。要實現(xiàn)“十三五”規(guī)劃目標，我國應該進一步加快核電研發(fā)和建設速度�！　�

安全不僅是技術問題　　

《能源評論》：在福島核事故后的一段時期內，德國宣布棄核，引發(fā)很多國家重新審視核電發(fā)展戰(zhàn)略。您認為，安全問題是否是核電發(fā)展的一個制約因素？　　

徐銤：福島核事故只是一個特例，不具有普遍性。從地質條件來講，日本整個國家都坐落在地殼斷裂帶邊緣，地質災害頻發(fā)，本身就不適合建設核電站。大地震及由此引發(fā)的海嘯是導致悲劇發(fā)生根本原因�！　�

事故發(fā)生后，確實有一部分國家停止了核電站的建設計劃。但是，真正的核電大國，像法國、美國、俄羅斯，根本就沒有受到影響。在這些國家，核電站選址是經(jīng)過嚴格地質勘探的，不會出現(xiàn)像日本福島的那種情況�！　�

德國棄核，更多是出于一種政治考量，安全問題不是核心。原因在于，默克爾組成聯(lián)合政府，需要有綠黨參加，而綠黨是堅定的反核派。盡管大力發(fā)展“風光發(fā)電”，但德國棄核導致的電力缺口依然很大。這也造成了一個尷尬而滑稽的局面：德國一方面關停國內的核電，一方面又向法國購買核電�！　�

《能源評論》：但是，安全問題其實一直是核電發(fā)展的談論核心，有哪些措施可以進一步提高核電站的安全性？　　

徐銤：當然，安全性怎么強調都不為過。一方面，需要在前期選址上下足功夫，主要考察三個方面，一個是地質條件，一個是氣候條件，還有一個是水文條件。確保這三個方面都滿足建設要求，核電安全就有了外部保障�！　�

另一方面，從核電技術上，也有必要進一步加強安全性。最近，國際原子能機構修訂了核電站安全標準，更加明確地提出來三點要求。第一，在任何情況下都能馬上停堆。第二，需要具備非能動的余熱導出系統(tǒng)。福島核電站發(fā)生事故的次要原因就是因為采用了能動的余熱導出系統(tǒng)，結果外部電源被海嘯破壞掉之后，余熱沒辦法導出，導致了堆芯熔化。第三，高放射性的廢物一定要管制住，確保不會發(fā)生泄漏。這三條要求其實原來一直都有，現(xiàn)在規(guī)定得更加清楚明確。　　

《能源評論》：現(xiàn)在正在建設的第三代核電技術，能夠滿足上述要求嗎？我國的三代核電技術處于什么水平？　　

徐銤：這些安全性要求，第三代核電技術都能夠保證。比如堆芯熔化概率已經(jīng)低于1×10-5/堆年。再比如，更大、更厚的安全殼能夠保證商用飛機撞上去也不會導致放射性物質泄漏等等�！　�

法國、美國、俄羅斯都已經(jīng)擁有第三代技術了，我國自己研制的“華龍一號”也屬于三代核電，并已實現(xiàn)出口。在技術方面，我國其實一直處于追趕狀態(tài)，現(xiàn)在基本趕上國際最高水平，但是運行方面還需積累更多經(jīng)驗�！　�

《能源評論》：對于備受關注內陸核電問題，您認為是否存在安全性問題？　　

徐銤：從技術角度說，只需要解決三個問題：一是停堆控制，二是余熱導出，三是防高放泄露。這些在技術上都已不是問題�！　�

內陸核電發(fā)展的關鍵問題是，如何讓當?shù)乩习傩战邮�。實際上，在內陸和在沿海發(fā)展核電并沒有本質區(qū)別。以現(xiàn)在的技術水平而言，核電的安全是可以有保證的。這個時候，做好公眾的科普教育就很有必要。要加強核電企業(yè)、地方政府、當?shù)厝罕姷臏贤ń涣鳎�讓建設核電站是利國利民的好事，可以帶動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展、提升居民的生活水平成為共識�！　�

四代更比三代強　　

《能源評論》：與二代、三代技術相比，第四代核電技術有哪些突破？　　

徐銤：首先是在安全性上進一步提高，我國實驗快堆的堆芯熔化概率已經(jīng)低于1×10-6/堆年，而且在任何事故下都不需要廠外應急。其次，四代堆還力求實現(xiàn)大幅度地減少核廢料、充分利用鈾資源、降低核電站建造和運營成本等目的。　　

《能源評論》：在第四代核電技術的眾多堆型中，鈉冷快堆被稱為“一號種子選手”，相比于其他堆型，它有哪些優(yōu)勢？　　

徐銤：現(xiàn)有壓水堆技術使用的燃料主要是鈾235。然而，在自然界存在的鈾中，鈾235只占0.7%，99.3%的是另一種同位素鈾238，這就造成了現(xiàn)有核電站的鈾資源利用率只有1%左右。快堆則不同，它的核燃料為工業(yè)钚，主要是钚239，可以由中子轟擊鈾238得到，因此，壓水堆的乏燃料經(jīng)過后處理可以作為快堆的燃料使用，從而更加充分地利用鈾資源。通過燃料的增殖與循環(huán)，鈾資源利用率可以提高到60%~70%�！　�

鈉冷快堆之所以備受推崇，還因為在四代堆中，只有它經(jīng)過很多年實踐驗證了其可行性。自1946年在美國建成第一座實驗堆至今，世界上先后建成20多座鈉冷快堆。其他的堆型，都有過設計，但基本上沒有為民用建造、推廣過，有很多問題尚未解決。譬如鉛冷快堆，在高溫狀態(tài)下，鉛會把核燃料元件的包殼腐蝕掉，導致燃料泄露以及停堆事故，近20年來，才研究出控制材料腐蝕的技術。鉛冷快堆還有一個弊端，就是輻照之后會釋放一種高放射性廢物釙210，半衰期長達138年，而且它是游走性的，對環(huán)境來說是一個大問題。　　

《能源評論》：我國已有鈉冷快堆技術，按照“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，您預計，未來商用還需要多久？　　

徐銤：目前，示范快堆正在設計階段，站址福建霞浦也正在進行前期準備工作，2017年年底就可以投入建設，預計2023年建成并裝料開始啟動。經(jīng)過一段試運行后，再總結經(jīng)驗、優(yōu)化流程，就可以考慮示范快堆逐步推廣的事情了。如果進展順利，到2028年，120萬千瓦的商用快堆就可以建成�！　�

《能源評論》：三代堆也才剛剛進入商用階段，如果鈉冷快堆能夠在2028年實現(xiàn)商用，到時候會不會出現(xiàn)三代堆與四代堆相互競爭的局面？　　

徐銤：實際上，不會存在相互競爭問題。只要國內外鈾資源能提供，三代堆會繼續(xù)建造。鈉冷快堆開始階段需要壓水堆乏燃料后處理提供工業(yè)钚，工業(yè)钚提供的越多，鈉冷快堆就建的多，將來快堆增殖钚就多，堆就建的更多，如此可逐步將高碳燃料頂替下來，這是我們的希望�！　�

《能源評論》：您剛才提到，未來要建設120萬千瓦的商用大堆，對目前核電發(fā)展的另一個方向小型化，您如何評價其應用前景？　　

徐銤：國際上有相關研究，例如美國的GE公司正在研發(fā)模塊化小型反應堆。我國也在供暖、船舶等領域進行試驗示范。大型鈉冷快堆增殖能力強，根據(jù)國情，我還是建議發(fā)展更大型的鈉冷增殖快堆�！　�

舉例說，60萬千瓦的鈉冷快堆增殖比可能是1.1，也就是燒掉1公斤钚239，可以得到1.1公斤的钚239；120萬千瓦的快堆，增殖比能夠達到1.5。這樣，就可以很快地積累起新的燃料再建新堆，反應堆倍增時間在十年以內。我曾經(jīng)做過測算，如果按照這個速度盡快地擴建，到2090年左右，核電就能夠供應我國所有的用電需求�！　�

《能源評論》：一般來看，先進的技術往往成本會比較高。您認為，鈉冷快堆在經(jīng)濟性方面會有競爭力嗎？　　

徐銤：經(jīng)濟性更多體現(xiàn)在商用環(huán)節(jié)，而且與應用規(guī)模有一定關系。在我國鈉冷快堆目前還在發(fā)展過程中，實驗堆、原型堆時期，最為重要是安全性，一定要保證系統(tǒng)的安全可靠。到示范堆階段，一要保證安全性，二要保證設備的可靠性，三才考慮經(jīng)濟性問題。而等到真正的商用堆階段，要考慮安全性、可靠性和經(jīng)濟性。到商用堆階段相應的成本會下降，規(guī)模效應也可以保證建造費用有一定幅度的下降，具體成本收益數(shù)據(jù)，還需等到推廣商用后才能最終確定。不過，初步測算，鈉冷快堆的建造成本應該會略高于二代堆，但比三代堆AP1000要低一些。當然，這些都要在推廣的條件下來對比，僅以制造費用為例，傳統(tǒng)壓水堆由于壓力關系，要采用很多大型鍛件，所用鋼板都是200毫米厚的鋼板，制造費用非常高。中國實驗鈉冷快堆的壓力容器，我們稱為主容器，所用鋼板只需25毫米厚的鋼板圍起來焊接即可，不需要使用鍛件，成本就降低了很多�！　�

聚變前景不明朗　　

《能源評論》：有觀點認為，可控核聚變才是人類能源的終極未來。您對核聚變的發(fā)展前景怎么看？　　

徐銤：對不起，核聚變不是我的專業(yè)。核聚變其實已經(jīng)研究了許多年，與核裂變研究差不多同時起步，但是進展非常慢。在“國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃”設立10多年來，各國聯(lián)合攻關。到目前為止，仍不能向反應堆持續(xù)加入氘和氚進行連續(xù)反應�，F(xiàn)在看來，真正商用的話，絕不是三五十年的事�！　�

《能源評論》：現(xiàn)在的問題在哪里？是否會影響人們對現(xiàn)有裂變技術應用的信心和進程？　　

徐銤：熱核聚變目前的主流路線有托卡馬克、仿星器。但都存在不可控的問題。如果能實現(xiàn)穩(wěn)定約束持續(xù)反應，熱核聚變可能就會進入快速發(fā)展階段。如果總是打一槍停下來，再打一槍，再停下來，就沒有辦法實現(xiàn)商業(yè)利用。　　

除了耐高溫材料外，另一個核心問題是如何維持強磁場。王淦昌院士曾懷疑，核聚變用磁約束的辦法沒有前途，因為規(guī)模小了沒有意義；規(guī)模大了，很難讓磁場在保持強大磁力的同時，還要維持超高的溫度。因此，人們在對核聚變憧憬的同時，不能停下對現(xiàn)有核裂變技術的研發(fā)、推廣、應用的步伐。正如世界著名核物理學家EnricoFermi所言：“會建增殖堆的國家就永遠解決了能源問題”。