作者简介：欧阳予（1927），男，四川乐山人，中国科学院院士，核反应堆和核电专家。

世界核电国家的发展战略历程

与我国核电发展

欧阳予

(中国核工业集团公司，北京  100822)

[摘要]概述了世界上主要发展核电的国家的技术路线，发展战略历程及其经验与教训，当前国际上核电发展的动向及前景；我国核电中长期的目标与任务；我国核电自主化取得的成绩、具备的能力以及为赶上国际选进水平所做的努力；国核能开发利用的前景展望。

[关键词]核电；发展战略；发展规划；自主化；前景展望

[中图分类号]TO12  [文献标识码]A    [文章编号]1674—1617—（2008）03—0194—08

DevelOpment Strategy and process Of world nuclear power StateS  and

nuclear power develOpment in Chiaa

OUYANG Yu

(China National Nuclear Corporation，Beijing 100822，China)

    [Abstract]The paper briefly summarizes the technical lines，development strategies and processes，experiences and lessons 01 world majOr nuclear power states；world nudear power development tendency andprospect；the Objectives and missions Of China'S Medium-and Long-term Nuclear Power Development Program；China’s achievements made in nuclear power localization，capabilities already possessed，efforts made tO catch Up with world advanced level，and future outlook fOr development and utilization Of nuclear energy．

    [Key words]nuclear power；development strategyl development program；localization；future outlook

6我国核电已由起步进入发展阶段

我国是重视核能发电的。早在1956年制定的们956年至1967年科学技术发展远景规划》中就明确指出，“用原子能发电是动力发展的新纪元，是有远大前途的”,“在有条件下应用原子能发电，组成综合动力系统”。但是，由于受“文化大革命”的干扰，我国核电起步较晚。1974年3月31日周恩来总理主持中央专门委员会，批准了30万千瓦级的压水堆核电方案，作为科技开发项目列入国家计划，核电才开始起步。这就是“728工程”(秦山核电站)的由来。“728工程”是第一座由我国自主创新建成的核电工程，于1983年基本完成研究开发和工程设计，1985年3月20日正式开工建设，1991年12月15日并网发电，从而结束了我国大陆无核电的历史，实现了我国核电技术的重大突破。我国从法国成套进口的两台90万千瓦级的核电机组也于1987年在广东大亚湾开工，两套机组分别于1993年和1994年并网发电。秦山核电站和大亚湾核电站的建成发电，为我国核电发展打下了良好的基础。目前，我国大陆已有11套核电机组总装机容量911万千瓦在运行发电(见表1)，已超过了台湾省的总容量(6套机组，514万千瓦)。

国院于2007年10月发布的《核电中长期发展规划（2005—2020年）》的规定，到2020年，我国大陆核电装机容量将达4000万千瓦，在建容量1800万千瓦。其中“十五”末和“十一五”期间开工的约有16~18套机组，分布在浙江、广东、辽宁、山东、福建等省，现正在建的广东岭澳二期和浙江秦山二期扩建，将于“十一五”期内建成投产。其余机组将于“十二五”期间陆续投产。这些机组的厂址均在沿海地带。“十二五”期间除了继续在沿海地带建设核电站外，将开始在湖北、湖南、江西等省的内陆厂址建设核电站。核电在我国已由起步进入了发展阶段。从现在的发展势头来看，上述规划目标是能够完成的。

7我国已具有自主设计建造第二代核电的能力

回顾周总理在批准我国第一座自主创新建设的30万千瓦级压水堆核电方案(秦山一期)时指出06，建设这座核电站的目的不仅在于发电，更重要的是通过对它的研究、设计、建造、运行，掌握技术，积累经验，培训人员，为今后核电在我国的发展打下良好基础。今天，我们可以说，这个目的已达到了^[5] 。

    秦山一期核电机组已安全运行16余年，造就了一支技术和管理水平过硬的队伍，向其他核电项目输送了大量骨干人才。全厂安全文化水平不断提高，通过技术改进使机组性能和设备可靠性显著上升，创造了连续安全运行448天的优异成绩，积累了可贵的技术和经验 ^[6]。

在秦山30万千瓦核电机组的基础上进行改进提高的恰希玛核电站，是我国以总承包方式援建巴基斯坦的高科技出口项目，已于200年建成发电，运行良好。继此，巴基斯坦又要求我国再援建第二号机组，在技术和安全、经济指标上有进一步的提高。2004年3月双方已签订合同，目前正在实施中。2007年双方又签署了再援建4套核电机组的意向书。我国高新技术能出口国外并赢得声誉，这是国之光荣。

秦山二期核电工程是由两套电功率为65万千瓦的机组组成，也是由我国自主创新建成的。它在吸取秦山一期技术和经验的同时，参考从法国进品的大亚弯核电站，消化吸收其技术和经验，并适当引进了一些技术，采取“以我为主，中外合作”的方式，由我国自主设计建造成功。这是继秦山一期之后，我国核电自主化建设新的里程碑^[7] 。

    秦山三期工程虽然采用的是加拿大CANDU型重水堆核电机组，但我们对它的消化吸收和掌握很快，建设期间的质量、进度和投资三大控制都做得很好，其两套机组分别于2002年12月、2003年7月正式投入商业运行，总投资和建设周期均优于原计划指标。

    我国从法国引进、建于大亚湾的两套大型核电机组(单机功率98万千瓦)，投产发电以来，运行良好^[8]。以大亚湾核电站作基础进行改进的岭澳核电站两套机组也分别于2002年和2003年投入商业运行。岭澳核电站决算造价比预算造价低了10％，工期较计划缩短了两个月，工程质量优良。通过大亚湾和岭澳这4套核电机组的建设和运行，使我们积累了大型机组的技术和管理经验，增强了我国核电自主化的能力，为全面实现大型商用核电站的设计自主化和设备本土化打下了良好的基础。

    以上事实表明，我国主要依靠自己的力量自主创新，结合引进技术，不仅能设计建成核电站，也能运行和管理好核电站，这对于增强我国自主掌握高科技的信心，对振奋民族精神，都有深远意义。

总的来说，通过多年来的努力，我国已具有自主设计建造第二代核电机组的能力，并能加以改进。

8积极发展核电，增强自主创新

    党中央和国务院领导在多次广泛听取了各有关部门和专家意见后，做出了我国应积极推进核电发展的决定。这是十分英明正确的决策，因为核能具有其无法取代的优点：核能发电是一种清洁、安全、技术成熟、供应能力强、能大规模应用的发电方式；加快核电建设，提高核电在电力供给中的比重，有助于缓解电力增长与环境保护、电煤运输间的矛盾；发展核电能带动高科技产业和装备制造业的发展，对促进经济增长，调整能源结构，保障能源安全，实施可持续发展战略，都有重要意义。

国务院领导已经确定，今后我国核电发展应尽快实现大型机组的自主化、本土化，贯彻“采用先进技术，统一技术路线”的方针，结合我国具体情况，积极发展核电，增强自主创新。

我国核电队伍已有能力自主设计30万千瓦和60万千瓦级的核电机组，基本有能力自主设计100万千瓦级的核电机组。但我们的技术水平还属于国际上第二代压水堆核电的水平。为了核电的发展不停步，我们应当再继续建造一些改进的第二代机组；与此同时，也必须以提高核电的安全性和经济性为根本目标，争取早日实现我国核电的升级换代，即从第二代往第三代发展；通过自主开发与引进技术相结合，达到能自主设计和建造第三代百万千瓦级大型先进压水堆核电机组的目标，形成先进的、标准化的、能批量建造的产业  规模，以加快核电的发展。在此基础上还应不断改进、创新，开发出具有我国自主知识产权的中国品牌的先进的核电机组^[9]。为此，国务院领导已决定，以浙江三门和山东海阳两个核电项目作为第三代核电自主化的依托工程，引进美国西屋公司的APl000型先进压水堆核岛，合作设计建设4套核电机组。通过4套机组的合作设计建设和消化、吸收引进技术，使我国能独立自主设计建造和批量发展第三代百万千瓦级核电机组；并能进一步研究、开发、创新，在一定时期内设计出具有我国自主知识产权的中国晶牌的第三代大型先进核电机组，并着手建造第一台这样的商用示范机组，成功后逐步推广。为此，国家中长期科技发展规划纲要已将《大型先进压水堆和高温气冷堆核电站》列为重大专项[10]，全力加以保证。应该强调，自主创新始终是推动核电发展的主动力，这不仅是为第二代的改进提高，更是为了向第三代和第四代发展。

9核能发展的前景展望

 核能利用是解决能源问题必由之路，它在能源中的比例必将逐步加大，从而改善能源结构，并有希望在将来彻底解决人类对能源的需求。然而，核能的开发利用是一个循序渐进的长期进程，按其科技难度和实现产业化的前景展望，大致可分为三个阶段：第一阶段是热中子反应堆；第二阶段是快中子增殖堆；第三阶段是可控聚变堆。这三个阶段需要互相衔接，逐步进入实用，实现产业化。我国核能的开发利用应按此三阶段的步骤往前推进。

9．1热中子堆阶段

 目前，世界上有447座核电机组在运行发电，总装机容量约3．88亿千瓦，其中除4座是快堆外，都是热中子堆。这就是说，核能的产业化利用目前还处于第一阶段。热中子堆核电机组中，有268座是压水堆，占大多数。我国已建成发电的11套机组中9套是压水堆，两套(秦山三期)是重水堆，也都是热中子堆。我国政府已于1983年确定压水堆是我国发展核电的主力堆型，20多年来的经验证明，这一决定是正确的。压水堆具有技术成熟、结构紧凑、安全性较高、运行维修较方便等优点，今后相当长一段时间内压水堆都将是我国核电的主力堆型。但是，无论压水堆、沸水堆或重水堆核电机组，它们的汽轮机工作介质都是饱和蒸汽，温度不超过280℃，这就决定了它们的发电热效率只能达到约36％。从提高热效率出发，压水堆和沸水堆的发展前景是走向超临界水冷堆(SCWR，Supercritical Water-CooledReactor)。超临界水冷堆核电机组(见图1)的汽轮机工作介质是超临界水，直接来自反应堆，它同时也就是反应堆的堆芯冷却剂，其反应堆出口(汽轮机进口)处的压力约25 MPa，温度约510~550℃，机组热效率可高达44％一45％，因其水介质不改变相状，故无“压水堆”、“沸水堆”之分。与压水堆比较，超临界水冷堆不需要蒸汽发生器，与沸水堆比较，它不需要汽水分离器，从而使配套系统和设施明显简化。据估算，由于超临界水冷堆系统显著简化和热效率的提高，电站造价和发电成本将显著降低。超临界水冷堆的创新设计仍可大量沿用已积累的压水堆和沸水堆的技术储备和超临界火电站技术，但仍需做大量的研究开发工作才能落实设计，特别是堆芯性能和结构材料的研究开发尤为重要。

    国家973计划已将超临界水冷堆列为基础研究项目。

 另一有发展前途的热中子堆是高温气冷堆。在20世纪70年代，美国和德国已建成电功率为200—300MW的高温气冷堆核电站，但因其经济性不如压水堆、沸水堆和技术尚不够成熟等原因，未能达到商业化应用。80年代，德国推出了模块式高温气冷堆的设计概念，以模块式小型化和具有固有安全性为特征，成为国际上高温气冷堆的技术走向。美国、德国、俄罗斯、日本、南非都在积极研究，我国列入“863”规划的重点项目“10MW模块式实验高温气冷堆”(见图2)已于2002年在清华大学核研院内建成，它在技术上是走在世界前列的。在此基础上，我国中长期科技发展纲要的重大专项《大型先进压水堆和高温气冷堆核电站》中已规定，将建造一座电功率为20万千瓦的模块式示范性高温气冷堆核电机组，促使高温气冷堆向商用化目标推进，并走向超高温气冷堆 (VHTR，Very High Temperature Reactor)。VHTR冷却堆芯的氦气出口温度达1000℃，可用于制氢，也可用于石油、化工、炼钢等工艺供热，用于发电热效率可达50％。但高性能燃料元件技术、氦气透平直接循环发电及高温堆热制氢等技术尚有待克服。

9．2快中子增殖堆阶段

  热中子堆的主要缺点是核燃料利用率很低，在开采精炼出来的铀中，只有大约1％～2％的燃料能够在热中子堆中产生核能，其余约98％一99％的铀-238都将积压下来，要等到快中子堆才加以利用。

  快中子堆最大的优点就是能够充分利用核燃料，它在消耗裂变燃料来产生核能的同时，还能够生产相当于消耗量1．2～1．6倍的裂变燃料，使得热堆积压下来的铀-238的60％—70％能在快堆中利用。有鉴于此，我国“863高科技规划”已决定在中国原子能科学研究院建造一座热功率为65 MW、电功率为25 MW的实验快堆核电机组(见图3)，该工程现已进入调试，预计2009年建成。我国中长期科技发展规划纲要中已将快中子堆列为前沿技术项目，通过65 MW实验快堆的建设和运行试验以及相关的科研攻关，研究并掌握快堆设计及核心技术、相关燃料和结构材料技术，突破钠循环等关键技术，为建设示范性商用快堆核电站打下基础。快堆另一用途是焚烧长寿命和强放射性的裂变产物和锕系元素，处置高放废物。

 目前，世界上已经建成运行的快堆如法国的凤凰堆、超凤凰快堆、俄罗斯的BH一600快堆，都是用金属钠做冷却剂，这说明钠冷快堆在技术上是可行的。我国实验快堆也用钠冷。但是，钠的化学性质极为活泼，容易与氧或水产生剧烈的化学反应，因此在工艺系统和设备中要严防钠泄漏，严防钠与水和空气接触，这就大大增加了系统和设备的复杂性。也有专家考虑改用氦气或金属铅、铋做冷却剂，但都各有难度(如氦的传热能力远低于液态金属；铅、铋熔点高，与别的结构金属材料相容性差等缺点)，总之，目前钠冷快堆的工艺系统相当复杂，投资甚大，因此就冲淡了它在燃料上的优越性。其发电成本还不能与压水堆等相竞争。国际上要求第四代钠冷快堆是带有先进燃料循环系统的，这有利于提高经济性和安全性，防止核扩散。其他类型的快堆技术还很不成熟。如何使快堆技术成熟，工艺简化，降低成本，是21世纪快堆研究的主攻任务。估计到2030年左右，快堆有可能具有商用经济性，发挥其优点。

  应该特别注意的是，快堆能充分利用核燃料是以采用闭式燃料循环为前提的。快堆最合理的燃料是工业钚，而在快堆实现燃料自持循环之前，要靠热堆(在我国是压水堆)为它提供工业钚。因此，如何规模化地将压水堆卸出的乏燃料进行后处理，提出工业钚供快堆使用，并将其高放射性的裂变产物和长寿命的次锕系元素嬗变、处理、处置，以保护环境，是必须解决的重要问题。我国正在建造的乏燃料后处理中试厂将在这方面的研发上发挥重要作用。

  应该指出，上述超临界水冷堆、超高温气冷堆和带有先进燃料循环的钠冷快堆正是第四代国际核能论坛(GIF)选定着重开发的第四代6种先进堆型中的3种，国际上已在合作开发，我国既已参加GIF，应争取分担一定的研发任务，做到成果和知识产权共享。

9．3可控热核聚变堆阶段

 聚变堆是利用氢的同位素氘、氚等聚变成氦而释放核能的反应堆，氘即重水中的“重氢”，而地球上的水中有1／7 000是重水，总计含氘量有40万亿吨，故聚变反应堆成功后，水中氘足以满足人类几十亿年对能源的需求。然而，实现持续的可控聚变，难度非常大。关键问题是要把氘、氚原子核加温到至少几千万乃至上亿摄氏度(已是等离子体)，并把它们稳定地约束在一起。目前主要研究的有磁约束，激光惯性约束和μ介子催化等途径实现可控聚变。各国已建造多种类型的试验装置共200多台，向可控聚变目标探索，已露出胜利的曙光。我国已建成的新一代受控聚变研究装置HL—2A和低温超导磁约束聚变装置EAST标志着我国聚变研究进人大规模装置试验阶段，具备了在高层次上参与国际合作的基础。国际上的磁约束聚变试验装置已得到了输出功率大于输人功率的成果，原则上证实了可控聚变堆的科学可行性。为此，美国、俄罗斯、日本、欧共体等联合开发的国际热核聚变实验堆(1TER， International Thermofusion ExperimentalReactor)(见图4)已完成设计，决定在法国卡达拉舍(Catalache)建设，计划在2015年左右建成。专家估计，到2050年前后人类有可能实现原型示范的可控聚变堆核电站发电。核聚变堆要发展到经济实用的阶段还有一段相当长的艰辛的道路，但它的前景是光明的。我国中长期科技发展规划已将磁约束核聚变列为前沿技术项目，并已决定参加ITER项目的建设和运行，在科技前沿上与国际合作，与国内的可控聚变研究紧密结合，推动我国聚变核能利用的发展。  

10 结束语

 国际上，核电经历了20世纪八九十年代的低潮后，正在走向复苏。现在，越来越多的国家都有发展核电的呼声。科学发展观对保护环境(减少二氧化碳、二氧化硫等的排放)和合理利用资源的要求是发展核电的主要推动力，而安全性和经济性则是能大规模发展核电的前提和关键。

    我国核电已面临大好的发展机遇，国家《核电中长期发展规划(2005—2020年)》已明确了到2020年我国核电发展的目标和完成规划所应采取的措施^[11]；国家《中长期科技发展规划纲要》已将“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”列为重大专项，国务院已原则批准了本重大专项的总体实施方案。当前，国家各有关部门和单位正在按规划要求，充分利用我国已积累的核电技术和经验并充分吸取国际先进技术和经验，既自主计和建造一定数量的第二代改进的核电机组，又早日进入第三代先进核电机组发展阶段，并自主创新地创建具有自主知识产权的大型先进压水堆核电机组和高温气冷堆核电机组，更安全、更经济地优质高速发展核电。预期到2020年，我国在核电发展方面的成就将成为我国是自主创新型国家的标志之一。

  我国已建成的实验高温气冷堆和正在建设的实验快堆核电站以及为实现闭式核燃料循环系统所进行的研究开发工作，正推动着我国核能利用迈向更高的层次。我国在可控热核聚变方面取得的研究成果和积极参与国际合作的走向也是令人鼓舞的。

  总之，我国核能利用的发展前景将越来越广阔。但这终究是一个长期的、巨大的系统工程，既要解决近期为国民经济服务的大量技术课题，又要为下一步和长远发展进行系统的预研，开展基础研究和应用研究，牵涉到的学科范围也十分广泛和相互交叉。因此，必须远近结合，高瞻远瞩，全面考虑，统筹安排，认真落实，力争在较短时间内能迎头赶上国际先进水平。我们相信，在邓小平理论和“三个代表”重要思想的指导下，在科学发展观的指引和国家的统一规划下，经过努力，我国核能的开发利用必将结出丰硕成果。

 参考文献：

  [1]Advanced Light Water Reactor Utility  Requirements．Prepared for Electric Power

    Research lnstitute US，Issured 12／93．

  [2]European Utility Requirements For LWR Nuclear Power Plants．1955 DTN，Electricity de France， ENEL SPA， KEMA Netherland， B．V．Etc． Reviaon B，November，1995．

[3]USDOE．Discussion On Goals for Generation IV Nuclear Power Systems．Report from a workshop  held May 1～3，2000，Bethesda，Maryland，http：//geh-iv.ne.doe.gov／.

[4]USDOE．Final Final Generation IV Goals，prepared by the Nuclear Energy Research Advisory Comittee(NERAC)and the Generation IV International Forum(GIF)，May 2001.

http：／／gen-iv.Ne.doe.gov／.

[5]欧阳予，杜圣华．秦山核电工程[M]．北京：原子能出版社，2000。

[6]刘传德，谢莜莹．秦山核电站在我国核电发展中的示范作用[R]．

[7]康日新．坚持自主创新又快又好又安全地发展我国核工业[N]．中国核工业，2006，  (5)．

[8)沈俊雄．大亚湾核电站经验(6)[M]．北京：原子能出版社，1996．

[9]欧阳予．积极推进大型核电机组自主化．2004中国核能论坛汇编[C]，中国核学会核能动力分会，2004．

[10]国家中长期科技发展纲要(2006—2020年)[R]，科学时报，2006年2月10日，A5—A8版．

[11)国务院审议并原则通过《核电中长期发展规划 (2005-2020年)》的报道，人民日报，2007年3月24日，第1版．