各国争相布局的第四代核电，距离大规模应用还有多远？

“先进的小型模块化反应堆、第四代核能系统以及热核聚变堆，已经成为全球先进核能技术研发焦点。”

4月26-28日，中国核能可持续发展论坛2023年春季国际高峰会议在京召开。4月27日，中国核能协会专家委主任、中国工程院院士叶奇蓁在会上发布的《先进核能技术发展报告》（下称《报告》）提及上述结论。

根据第四代核能系统国际论坛（GIF）的推荐，六种四代（先进）堆型分别为钠冷快堆、超高温气冷堆、铅冷快堆、熔盐堆、超临界水冷堆和气冷快堆。作为GIF的成员国，中国主要参与了气冷快堆外的另五种堆型的合作研发。

第四代核能系统的目标是使核电具有更好的经济竞争性、安全和可靠性，要求燃料利用率高、废物产生量小，以及拥有防扩散和外部侵犯的能力，是核能下一步发展的方向。

4月26日，中国核能行业协会核能智库工作委员会主任黄峰在峰会上表示，随着技术、经济条件的成熟以及天然铀资源因素的制约，2035年前后，钠冷快堆等先进核能系统将有望迎来重要的商业化发展机遇。

钠冷快堆是以液态金属钠为冷却剂，由快中子引起核裂变并维持链式反应的反应堆，可将天然铀资源利用率从目前的约1%提高至60%以上。

钠冷快堆也是目前运行经验最丰富的先进核能系统，全球范围内运行时间累计达到400堆年。

《报告》指出，俄罗斯在钠冷快堆技术和建设上处于全球领先地位，中国、印度、法国、日本、美国和韩国等国也在钠冷快堆方面制定了建设计划。

“俄罗斯别洛亚尔斯克核电站4号机组（BN-800快堆）最新换料后，已成为世界首座全堆芯装载MOX燃料的快堆。”《报告》显示，该机组也是世界范围内功率最大的快堆。

去年12月，中国小型钠冷快堆核电源研发工作取得重要突破，在国际上首次实现耦合斯特林发电系统的小型钠冷快堆核电源非核集成测试装置“一键启停堆”验证试验。

此外，根据国家批复的总体目标，中核霞浦核电600 MW示范快堆工程（CFR600）1号机组计划在2023年建成投产。《报告》表示，该机组的安装调试工作顺利开展。

由于高温和超高温气冷堆在核能制氢等综合利用领域的独特优势，也成为全球各国积极布局的堆型。

中国的石岛湾高温气冷堆核电站示范工程项目，是全球首座具有第四代核电技术主要特征的球床模块式高温气冷堆核电站。

该核电站已于2021年底实现并网发电，并于2022年首次实现双堆初始满功率运行。

在铅冷快堆方面，中国、俄罗斯、欧盟、美国、日本、韩国等国正在大力推动关键技术研究和型号设计工程，俄罗斯在工程化推进中处于领先地位。

“铅冷快堆具备优良的中子学性能、热工安全性能、低化学活性特性和紧凑的反应堆布置，在解决铅冷却剂中氧含量控制后，可作为大型商用电站、加速器驱动的嬗变系统，以及微小型核动力的优选技术路线之一。”《报告》称。

钍基熔盐堆技术属于热中子增殖堆，能将钍转化为可裂变的铀-233。中国的钍基熔盐堆研究进展近年来处于前列，2 MW实验堆进入临界调试阶段。

目前，欧盟、加拿大、中国、俄罗斯、日本等国的超临界水堆还处于概念设计阶段。

黄峰也在讲话中提出，自主三代压水堆核电技术仍将是2035年前后中国核电发展的主力堆型，机型以具有自主知识产权的“华龙”、“国和一号”三代大型压水堆为主。

华龙一号是中国具有完全自主知识产权的三代核电技术，由中国两大核电企业中核集团和中广核联合研发。

据“华龙一号”总设计师邢继4月27日在会上介绍，中核集团已建成四台“华龙一号”机组，在建四台，已核准四台，国内另有十台以上机组处于开工准备阶段。

今年3月27日，中广核“华龙一号”首堆正式投产。

2020年9月，国家电力投资集团（下称国家电投）在上海发布“国和一号”，即CAP1400压水堆技术。这指的是在消化、吸收、全面掌握引进的第三代先进核电AP1000非能动技术的基础上，通过再创新开发出的具有中国自主知识产权、功率更大的非能动大型先进压水堆核电机组。

国家电投核电运行总工程师郝宏生在会上透露，当前“国和一号”示范工程在山东威海的建设正在按计划推进中，有望在今年年底并网发电。

“先进三代核电技术经济性上更具有竞争力，同时设置完整的严重事故预防与缓解能力，消除了大规模放射性释放的可能性。”“国和一号”总设计师郑明光分析称，从短期来看三代先进压水堆仍然是今后几十年的发电的主力机型，不可替代。