徐銤談核電

核電曾被認(rèn)為是最低碳的能源，面對(duì)落空的“十二五”核電裝機(jī)目標(biāo)，未來應(yīng)如何保證我國對(duì)國際碳減排、應(yīng)對(duì)氣候變化的承諾？在核電成為“國家名片”后，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三代、四代核電技術(shù)未來前景如何？人類的終極能源——核聚變何時(shí)才能實(shí)現(xiàn)？本刊日前采訪了中國工程院院士、中國核工業(yè)集團(tuán)總公司“快堆”工程首席專家徐銤。他認(rèn)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(dāng)下，應(yīng)下力氣研發(fā)基于自主產(chǎn)權(quán)的三代、四代裂變技術(shù)，并加速推進(jìn)建設(shè)，方有可能完成“十三五”目標(biāo)和節(jié)能減排任務(wù)�！　�

核電不能再低調(diào)　　

《能源評(píng)論》：在應(yīng)對(duì)全球氣候變化壓力下，與無限風(fēng)光的風(fēng)電、光伏相比，核電發(fā)展似乎一直都很低調(diào)，您如何看待核能與低碳發(fā)展的關(guān)系？　　

徐銤：一般認(rèn)為，水電、太陽能、風(fēng)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(shè)備、系統(tǒng)、整體的角度考慮，把電廠的建設(shè)、運(yùn)維包括在內(nèi)，則每種新能源發(fā)電都存在一定的碳排放。國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)發(fā)布的報(bào)告顯示，每生產(chǎn)一千瓦時(shí)電力，煤炭發(fā)電需要排放357克碳當(dāng)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(fēng)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(shí)電力排放的碳當(dāng)量最少，原因就在于，核電的能量密度特別高，只需要一點(diǎn)點(diǎn)燃料，就能釋放出很多能量，所以同等規(guī)模裝機(jī)，需要分?jǐn)偟奶寂欧抛匀痪蜕佟Ｒ虼�，從積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化，推動(dòng)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(yùn)行地位�！　�

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

徐銤：對(duì)，發(fā)展核電是能源清潔化的有效途徑，尤其是對(duì)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(diǎn)議題，如何在與發(fā)達(dá)國家的博弈中，在碳排放交易體系的規(guī)則制定中，維護(hù)作為發(fā)展中國家的權(quán)益，成為我國當(dāng)前面臨的一個(gè)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(gè)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(dá)到了75%。但是，核電在我國電力供應(yīng)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(rèn)為我國核電發(fā)展的合理目標(biāo)為：2020年裝機(jī)規(guī)模達(dá)到7000萬千瓦，核電裝機(jī)占電力總裝機(jī)的4.6%；2030年達(dá)到2億千瓦，占電力總裝機(jī)的10%；2050年達(dá)到4億千瓦，占電力總裝機(jī)的16%。從目前的項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度來看，2020年目標(biāo)已經(jīng)落空�！　�

按照“十三五”規(guī)劃，到2020年，我國運(yùn)行核電裝機(jī)容量會(huì)達(dá)到5800萬千瓦，在建3000萬千瓦。要實(shí)現(xiàn)“十三五”規(guī)劃目標(biāo)，我國應(yīng)該進(jìn)一步加快核電研發(fā)和建設(shè)速度。　　

安全不僅是技術(shù)問題　　

《能源評(píng)論》：在福島核事故后的一段時(shí)期內(nèi)，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(rèn)為，安全問題是否是核電發(fā)展的一個(gè)制約因素？　　

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

事故發(fā)生后，確實(shí)有一部分國家停止了核電站的建設(shè)計(jì)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(yán)格地質(zhì)勘探的，不會(huì)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(jiān)定的反核派。盡管大力發(fā)展“風(fēng)光發(fā)電”，但德國棄核導(dǎo)致的電力缺口依然很大。這也造成了一個(gè)尷尬而滑稽的局面：德國一方面關(guān)停國內(nèi)的核電，一方面又向法國購買核電�！　�

《能源評(píng)論》：但是，安全問題其實(shí)一直是核電發(fā)展的談?wù)摵诵�，有哪些措施可以進(jìn)一步提高核電站的安全性？　　

徐銤：當(dāng)然，安全性怎么強(qiáng)調(diào)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(gè)方面，一個(gè)是地質(zhì)條件，一個(gè)是氣候條件，還有一個(gè)是水文條件。確保這三個(gè)方面都滿足建設(shè)要求，核電安全就有了外部保障�！　�

另一方面，從核電技術(shù)上，也有必要進(jìn)一步加強(qiáng)安全性。最近，國際原子能機(jī)構(gòu)修訂了核電站安全標(biāo)準(zhǔn)，更加明確地提出來三點(diǎn)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(dòng)的余熱導(dǎo)出系統(tǒng)。福島核電站發(fā)生事故的次要原因就是因?yàn)椴捎昧四軇?dòng)的余熱導(dǎo)出系統(tǒng)，結(jié)果外部電源被海嘯破壞掉之后，余熱沒辦法導(dǎo)出，導(dǎo)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(huì)發(fā)生泄漏。這三條要求其實(shí)原來一直都有，現(xiàn)在規(guī)定得更加清楚明確。　　

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

徐銤：這些安全性要求，第三代核電技術(shù)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(jī)撞上去也不會(huì)導(dǎo)致放射性物質(zhì)泄漏等等�！　�

法國、美國、俄羅斯都已經(jīng)擁有第三代技術(shù)了，我國自己研制的“華龍一號(hào)”也屬于三代核電，并已實(shí)現(xiàn)出口。在技術(shù)方面，我國其實(shí)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(yùn)行方面還需積累更多經(jīng)驗(yàn)。　　

《能源評(píng)論》：對(duì)于備受關(guān)注內(nèi)陸核電問題，您認(rèn)為是否存在安全性問題？　　

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

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

四代更比三代強(qiáng)　　

《能源評(píng)論》：與二代、三代技術(shù)相比，第四代核電技術(shù)有哪些突破？　　

徐銤：首先是在安全性上進(jìn)一步提高，我國實(shí)驗(yàn)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(yīng)急。其次，四代堆還力求實(shí)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(yùn)營成本等目的。　　

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

徐銤：現(xiàn)有壓水堆技術(shù)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�？於褎t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?yàn)樵谒拇�堆中，只有它�?jīng)過很多年實(shí)踐驗(yàn)證了其可行性。自1946年在美國建成第一座實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)，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(huì)把核燃料元件的包殼腐蝕掉，導(dǎo)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(shù)。鉛冷快堆還有一個(gè)弊端，就是輻照之后會(huì)釋放一種高放射性廢物釙210，半衰期長達(dá)138年，而且它是游走性的，對(duì)環(huán)境來說是一個(gè)大問題�！　�

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

徐銤：目前，示范快堆正在設(shè)計(jì)階段，站址福建霞浦也正在進(jìn)行前期準(zhǔn)備工作，2017年年底就可以投入建設(shè)，預(yù)計(jì)2023年建成并裝料開始啟動(dòng)。經(jīng)過一段試運(yùn)行后，再總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、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(jìn)展順利，到2028年，120萬千瓦的商用快堆就可以建成�！　�

《能源評(píng)論》：三代堆也才剛剛進(jìn)入商用階段，如果鈉冷快堆能夠在2028年實(shí)現(xiàn)商用，到時(shí)候會(huì)不會(huì)出現(xiàn)三代堆與四代堆相互競(jìng)爭的局面？　　

徐銤：實(shí)際上，不會(huì)存在相互競(jìng)爭問題。只要國內(nèi)外鈾資源能提供，三代堆會(huì)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(píng)論》：您剛才提到，未來要建設(shè)120萬千瓦的商用大堆，對(duì)目前核電發(fā)展的另一個(gè)方向小型化，您如何評(píng)價(jià)其應(yīng)用前景？　　

徐銤：國際上有相關(guān)研究，例如美國的GE公司正在研發(fā)模塊化小型反應(yīng)堆。我國也在供暖、船舶等領(lǐng)域進(jìn)行試驗(yàn)示范。大型鈉冷快堆增殖能力強(qiáng)，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(dá)到1.5。這樣，就可以很快地積累起新的燃料再建新堆，反應(yīng)堆倍增時(shí)間在十年以內(nèi)。我曾經(jīng)做過測(cè)算，如果按照這個(gè)速度盡快地?cái)U(kuò)建，到2090年左右，核電就能夠供應(yīng)我國所有的用電需求�！　�

《能源評(píng)論》：一般來看，先進(jìn)的技術(shù)往往成本會(huì)比較高。您認(rèn)為，鈉冷快堆在經(jīng)濟(jì)性方面會(huì)有競(jìng)爭力嗎？　　

徐銤：經(jīng)濟(jì)性更多體現(xiàn)在商用環(huán)節(jié)，而且與應(yīng)用規(guī)模有一定關(guān)系。在我國鈉冷快堆目前還在發(fā)展過程中，實(shí)驗(yàn)堆、原型堆時(shí)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(shè)備的可靠性，三才考慮經(jīng)濟(jì)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(jì)性。到商用堆階段相應(yīng)的成本會(huì)下降，規(guī)模效應(yīng)也可以保證建造費(fèi)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(cè)算，鈉冷快堆的建造成本應(yīng)該會(huì)略高于二代堆，但比三代堆AP1000要低一些。當(dāng)然，這些都要在推廣的條件下來對(duì)比，僅以制造費(fèi)用為例，傳統(tǒng)壓水堆由于壓力關(guān)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(fèi)用非常高。中國實(shí)驗(yàn)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(píng)論》：有觀點(diǎn)認(rèn)為，可控核聚變才是人類能源的終極未來。您對(duì)核聚變的發(fā)展前景怎么看？　　

徐銤：對(duì)不起，核聚變不是我的專業(yè)。核聚變其實(shí)已經(jīng)研究了許多年，與核裂變研究差不多同時(shí)起步，但是進(jìn)展非常慢。在“國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)計(jì)劃”設(shè)立10多年來，各國聯(lián)合攻關(guān)。到目前為止，仍不能向反應(yīng)堆持續(xù)加入氘和氚進(jìn)行連續(xù)反應(yīng)�，F(xiàn)在看來，真正商用的話，絕不是三五十年的事�！　�

《能源評(píng)論》：現(xiàn)在的問題在哪里？是否會(huì)影響人們對(duì)現(xiàn)有裂變技術(shù)應(yīng)用的信心和進(jìn)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(shí)現(xiàn)穩(wěn)定約束持續(xù)反應(yīng)，熱核聚變可能就會(huì)進(jìn)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(shí)現(xiàn)商業(yè)利用�！　�

除了耐高溫材料外，另一個(gè)核心問題是如何維持強(qiáng)磁場(chǎng)。王淦昌院士曾懷疑，核聚變用磁約束的辦法沒有前途，因?yàn)橐?guī)模小了沒有意義；規(guī)模大了，很難讓磁場(chǎng)在保持強(qiáng)大磁力的同時(shí)，還要維持超高的溫度。因此，人們?cè)趯?duì)核聚變憧憬的同時(shí)，不能停下對(duì)現(xiàn)有核裂變技術(shù)的研發(fā)、推廣、應(yīng)用的步伐。正如世界著名核物理學(xué)家EnricoFermi所言：“會(huì)建增殖堆的國家就永遠(yuǎn)解決了能源問題”。