國(guó)際社會(huì)關(guān)注我國(guó)先進(jìn)核裂變發(fā)電技術(shù)

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

4月27日，《中國(guó)核能發(fā)展報(bào)告（2025）》藍(lán)皮書(shū)發(fā)布，數(shù)據(jù)顯示，目前中國(guó)在運(yùn)、在建和核準(zhǔn)建設(shè)的核電機(jī)組共102臺(tái)，裝機(jī)容量達(dá)到1.13億千瓦，核電總體規(guī)模首次躍居世界第一。同日，國(guó)常會(huì)核準(zhǔn)5個(gè)核電項(xiàng)目10臺(tái)機(jī)組，全部采用三代核電技術(shù)，其中2臺(tái)采用CAP1000技術(shù)，我國(guó)自主核電新興技術(shù)正加速落地。本文圍繞中國(guó)重大科技專項(xiàng)“大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站”涉及的兩項(xiàng)重點(diǎn)核電技術(shù)，梳理其發(fā)展現(xiàn)狀，并分析和揭示國(guó)際社會(huì)對(duì)我國(guó)核電及上述重點(diǎn)技術(shù)的關(guān)注和評(píng)價(jià)情況，為我國(guó)核電發(fā)展提供參考。

一、重點(diǎn)先進(jìn)核裂變發(fā)電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

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

1、第三代壓水堆

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

除上述大型先進(jìn)PWR技術(shù)以外，小型模塊化輕水堆也受到關(guān)注。如美國(guó)核管理委員會(huì)（NRC）于2023年1月認(rèn)證了美國(guó)首個(gè)50兆瓦先進(jìn)輕水反應(yīng)堆設(shè)計(jì)，由美國(guó)NuScale電力公司開(kāi)發(fā)。美國(guó)能源部（DOE）聯(lián)合猶他州市政電力系統(tǒng)在愛(ài)達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室展示一個(gè)六模塊的NuScale VOYGR電廠。預(yù)計(jì)第一個(gè)模塊將于2029年投入運(yùn)行。

表1 大型先進(jìn)PWR主要類(lèi)型及其運(yùn)營(yíng)狀態(tài)

2、第四代超高溫氣冷堆技術(shù)

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

目前，全球已有兩座VHTR/HTGR核能項(xiàng)目在運(yùn)行，分別位于中國(guó)和日本。中國(guó)石島灣球床模塊式高溫氣冷堆核電站（HTR-PM）示范工程于2023年12月正式投入商業(yè)運(yùn)行，成為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的第四代核電技術(shù)。該反應(yīng)堆采用石墨作為慢化劑、氦氣作為冷卻劑，由兩個(gè)反應(yīng)堆模塊共同驅(qū)動(dòng)一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組。該核電站以清華大學(xué)10兆瓦高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)，反應(yīng)堆熱功率500兆瓦，核電站電功率212兆瓦，主蒸汽溫度566℃，發(fā)電效率可達(dá)40%~47%，未來(lái)采用氦氣直接循環(huán)方式可達(dá)50%。日本的高溫工程試驗(yàn)堆（HTTR）是石墨慢化和氦冷卻棱柱形反應(yīng)堆，于1998年首次達(dá)到臨界性，2001年滿功率運(yùn)行，并在2010年和2021年分別進(jìn)行了50天重啟運(yùn)行。2004年，HTTR實(shí)現(xiàn)最高出口溫度達(dá)到950℃，成為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的反應(yīng)堆。目前該項(xiàng)目重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模和穩(wěn)定高溫?zé)嶂凭G氫，擬于2028年下半年開(kāi)展實(shí)地測(cè)試。

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

二、國(guó)際社會(huì)對(duì)中國(guó)重點(diǎn)先進(jìn)核裂變技術(shù)的評(píng)價(jià)

中國(guó)核電工程的巨大成就引起了國(guó)際社會(huì)熱烈反響。本文調(diào)研了國(guó)際組織、國(guó)外知名智庫(kù)及研發(fā)機(jī)構(gòu)、知名媒體公開(kāi)的研究報(bào)告、新聞等對(duì)中國(guó)先進(jìn)核裂變技術(shù)的反應(yīng)及評(píng)價(jià)信息，并重點(diǎn)梳理和分析了國(guó)際社會(huì)對(duì)我國(guó)CAP1400和石島灣高溫氣冷堆示范工程的評(píng)價(jià)情況。

1、國(guó)際社會(huì)對(duì)中國(guó)核裂變技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展的總體評(píng)價(jià)

國(guó)際社會(huì)積極評(píng)價(jià)中國(guó)先進(jìn)核反應(yīng)堆設(shè)計(jì)和部署能力。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）、經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織核能署（OECD-NEA）、美國(guó)智庫(kù)信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會(huì)（ITIF）等國(guó)際組織和智庫(kù)報(bào)告顯示，中國(guó)在小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）的研發(fā)和投入使用方面處于全球領(lǐng)先地位，部署速度超出預(yù)期，推動(dòng)了全球核能技術(shù)的發(fā)展。ITIF同時(shí)指出，中國(guó)在大規(guī)模部署第四代核反應(yīng)堆的能力預(yù)計(jì)比美國(guó)領(lǐng)先10至15年。中國(guó)的核電創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在組織創(chuàng)新、系統(tǒng)創(chuàng)新和漸進(jìn)式創(chuàng)新方面，中國(guó)政府的支持政策（如重大專項(xiàng)牽引、全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、工程化驗(yàn)證）發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。根據(jù)2025年1月，國(guó)際能源署（IEA）在《通往核能新時(shí)代之路》報(bào)告中指出，核能技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)地位正逐步從發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體轉(zhuǎn)向中國(guó)和俄羅斯，尤其是自2017年以來(lái)，全球開(kāi)工建設(shè)的52座反應(yīng)堆中，有25座由中國(guó)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步證明了中國(guó)在全球核電領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。

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

主要經(jīng)濟(jì)體密切關(guān)注中國(guó)先進(jìn)核電系統(tǒng)的快速進(jìn)展和出口戰(zhàn)略，以美國(guó)為代表的核電大國(guó)尤其擔(dān)憂中國(guó)核電工程對(duì)全球能源格局的影響和技術(shù)主導(dǎo)權(quán)的掌控。2024年10月，美國(guó)國(guó)會(huì)研究服務(wù)局在《中國(guó)：核與導(dǎo)彈擴(kuò)散》報(bào)告中提出要警惕中國(guó)核電出口與“一帶一路”倡議的關(guān)聯(lián)，特別是在中國(guó)與沙特、阿根廷、埃及等國(guó)的核電項(xiàng)目合作中，擔(dān)心中國(guó)的技術(shù)滲透可能帶來(lái)的地緣政治影響。澳大利亞、法國(guó)和日本等對(duì)中國(guó)的第四代核反應(yīng)堆持謹(jǐn)慎合作的態(tài)度。澳大利亞自2016年加入第四代國(guó)際論壇以來(lái)，與中國(guó)、法國(guó)和日本等國(guó)共同參與核能系統(tǒng)的研發(fā)。法國(guó)在第四代核技術(shù)的部分項(xiàng)目上保持謹(jǐn)慎，但仍與中國(guó)在SMR和HTGR等技術(shù)上進(jìn)行積極合作。日本在技術(shù)路線和戰(zhàn)略目標(biāo)上與中國(guó)既有合作又有競(jìng)爭(zhēng)。

2、中國(guó)第三代先進(jìn)壓水堆的國(guó)際評(píng)價(jià)

CAP1000和CAP1400（“國(guó)和1號(hào)”）為具有中國(guó)代表性的第三代非能動(dòng)核電堆型。CAP1000是在引進(jìn)美國(guó)西屋公司AP1000的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適應(yīng)性優(yōu)化和國(guó)產(chǎn)化提升的型號(hào)。AP1000反應(yīng)堆設(shè)計(jì)獲得主要經(jīng)濟(jì)體認(rèn)可。美國(guó)核管理委員會(huì)在2006年授予設(shè)計(jì)認(rèn)證，并于2011年修訂更新，確認(rèn)其非能動(dòng)安全特性符合美國(guó)核安全標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)在2018年率先實(shí)現(xiàn)三門(mén)和海陽(yáng)核電站AP1000機(jī)組商業(yè)運(yùn)行，并在2024年批準(zhǔn)新增四臺(tái)機(jī)組，展現(xiàn)出對(duì)其安全性和經(jīng)濟(jì)性的高度認(rèn)可。英國(guó)核監(jiān)管辦公室在2017年完成通用設(shè)計(jì)評(píng)估，認(rèn)為AP1000設(shè)計(jì)滿足英國(guó)安全與環(huán)保要求，適合部署。歐洲公用事業(yè)要求組織于2007年授予認(rèn)證，確認(rèn)其符合歐洲核電標(biāo)準(zhǔn)。由于美國(guó)V.C. Summer和Vogtle核電項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中遭遇嚴(yán)重的項(xiàng)目管理問(wèn)題，政府審批流程復(fù)雜且耗時(shí)，導(dǎo)致成本大幅超支和工期延誤。而中國(guó)政府為引進(jìn)AP1000技術(shù)，提供了政策、資金和監(jiān)管多方面的支持，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了技術(shù)本地化，降低了建設(shè)成本，提高了自主可控能力。這種情況下，美國(guó)開(kāi)始反思大型核電項(xiàng)目的可行性，轉(zhuǎn)而關(guān)注小型模塊化反應(yīng)堆等新型核能技術(shù)。

世界核能協(xié)會(huì)評(píng)價(jià)CAP1000保持了AP1000的非能動(dòng)安全特性，并針對(duì)反應(yīng)堆（堆芯）、主泵、蒸汽發(fā)生器等設(shè)備、施工工藝標(biāo)準(zhǔn)化等方面進(jìn)行了重大改進(jìn)，國(guó)產(chǎn)化率提升至80%。IAEA原總干事天野之彌對(duì)中國(guó)成功研發(fā)設(shè)計(jì)的“國(guó)和一號(hào)”給予高度評(píng)價(jià)，并認(rèn)為這一成就對(duì)核能未來(lái)具有重要意義?！皣?guó)和一號(hào)”的管理和設(shè)計(jì)能力也受到國(guó)際認(rèn)可。根據(jù)挪威船級(jí)社（DNV）的官方認(rèn)定，“國(guó)和一號(hào)”示范工程項(xiàng)目的健康、安全與環(huán)境（HSE）國(guó)際標(biāo)桿評(píng)級(jí)達(dá)到了8.0級(jí)，這一評(píng)級(jí)表明該項(xiàng)目在HSE管理方面表現(xiàn)優(yōu)異。項(xiàng)目不僅提前完成了總包合同目標(biāo)和年度責(zé)任書(shū)目標(biāo)，而且HSE管理體系完善、運(yùn)行有效，充分體現(xiàn)了中國(guó)在核能項(xiàng)目中的高標(biāo)準(zhǔn)管理能力和技術(shù)實(shí)施能力。同時(shí)，“國(guó)和一號(hào)”也是全球首個(gè)滿足EPRI（電力研究協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字孿生核電站，這一創(chuàng)新標(biāo)志著中國(guó)在核電站數(shù)字化建設(shè)方面的突破。

3、中國(guó)第四代高溫氣冷堆技術(shù)的國(guó)際評(píng)價(jià)

IAEA高度認(rèn)可石島灣核電站技術(shù)安全性及全球領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。2023年5月26日，IAEA總干事格羅西訪問(wèn)中國(guó)并參觀了位于山東省石島灣的核電站。格羅西先生高度評(píng)價(jià)了中國(guó)在推動(dòng)核能和平利用方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，并表示：“就裝機(jī)容量和技術(shù)而言，中國(guó)在促進(jìn)和平利用核能方面居于領(lǐng)先地位。石島灣核電廠展示了這一令人矚目的發(fā)展?！彼a(bǔ)充道：“石島灣200兆瓦電的高溫氣冷堆擁有獨(dú)特的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，使其更加高效并具備內(nèi)在安全性，對(duì)于實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)具有巨大的潛力。”

國(guó)外知名媒體肯定中國(guó)高溫氣冷堆技術(shù)安全性及對(duì)推動(dòng)全球核電技術(shù)進(jìn)步的貢獻(xiàn)。2024年，清華大學(xué)在Joule雜志上發(fā)表題為《Loss-of-cooling tests to verify inherent safety feature in the world’s first HTR-PM nuclear power plant》的文章后，得到英國(guó)IFLScience、美國(guó)Power和日本Itmedia等多個(gè)知名科技新聞媒體、行業(yè)媒體以及《華爾街日?qǐng)?bào)》和《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》等綜合性媒體的廣泛報(bào)道。媒體關(guān)注的焦點(diǎn)集中在安全性和中國(guó)的核電部署能力，普遍認(rèn)為該項(xiàng)目推動(dòng)了全球核能技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，并使中國(guó)在核能領(lǐng)域獲得了領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。Power雜志以“核里程碑：中國(guó)HTR-PM展示固有安全性”為題報(bào)道了石島灣示范項(xiàng)目，認(rèn)為其固有安全性設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了高溫氣冷堆技術(shù)的重大飛躍，從而為核電的大規(guī)模部署提供了可靠的安全保障。德媒報(bào)道，中國(guó)HTR-PM項(xiàng)目的基礎(chǔ)是德國(guó)HTR模塊化反應(yīng)堆的概念，但德國(guó)未將其付諸實(shí)踐?！督?jīng)濟(jì)學(xué)人》報(bào)道稱“中國(guó)在核競(jìng)賽中擊敗了美國(guó)”。

國(guó)際核工業(yè)獨(dú)立評(píng)估小組懷疑中國(guó)高溫氣冷堆示范工程出現(xiàn)運(yùn)行效率問(wèn)題，疊加此前的多次建設(shè)延誤，推測(cè)其建設(shè)成本遠(yuǎn)高于預(yù)期。2024年《世界核工業(yè)狀況報(bào)告》指出，兩座高溫反應(yīng)堆模塊從開(kāi)工建設(shè)到2022年12月首次滿功率運(yùn)行耗時(shí)10年，是預(yù)期時(shí)間的2倍。此后，運(yùn)行記錄不佳。兩臺(tái)機(jī)組的標(biāo)稱容量已從200兆瓦降至150兆瓦（Reference unit power (net)），降幅達(dá)25%。

三、主要結(jié)論

總體上，國(guó)際社會(huì)對(duì)中國(guó)在核能技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展給予積極肯定和評(píng)價(jià)。中國(guó)在核裂變技術(shù)的研發(fā)、部署及安全監(jiān)管方面，展現(xiàn)了強(qiáng)大的技術(shù)能力和創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，尤其是在SMR和第四代核反應(yīng)堆的研發(fā)上領(lǐng)先全球。國(guó)際上充分肯定我國(guó)CAP1400和HTR-PM這兩項(xiàng)技術(shù)在核能發(fā)展歷程上的重大貢獻(xiàn)，特別是實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)堆的固有安全，這對(duì)核能規(guī)?；l(fā)展奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)然，部分美德媒體也反省認(rèn)為，中國(guó)這兩項(xiàng)技術(shù)并非原始創(chuàng)新，分別起源于美國(guó)和德國(guó)，但種種原因他們未付諸實(shí)踐，中國(guó)通過(guò)工程實(shí)踐和系統(tǒng)集成創(chuàng)新取得了成功。

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