首頁 > 技術 > 核能發電 > 正文

如何搶占核能的“四代”高地?

2019-11-20 16:55:44 來源:中國核工業

第四代核反應堆是目前正在研發的、在反應堆設計和燃料循環方面有重大創新的下一代反應堆,其主要特征是安全可靠性高、燃料利用率高、廢物產生量小、具有更好的經濟性、具備多用途功能、有利于防止核擴散。近年來,以快堆、高溫氣冷堆等為代表的第四代核能系統受到國際核能界的高度關注。美國、法國、俄羅斯、日本、中國、韓國、歐盟等紛紛開展了第四代核能系統的研究開發,旨在掌握第四代核能系統的關鍵技術,搶占未來先進核能技術創新的制高點,進而占領國際市場。

與美國、法國、俄羅斯等核能發達國家相比,我國在第四代核能系統關鍵核心技術研究開發方面還存在較大差距,尤其在當前國際形勢風云變幻,美國調整對華核能政策、加大對我國在下一代先進核能系統技術交流與合作限制的情況下,亟需加強對第四代核能系統關鍵核心技術的自主研發,以破解核心技術研發設計、關鍵材料和裝備制造技術受制于人的局面。

01加強頂層規劃,研究制定中長期發展戰略和技術路線圖

我國自十多年前啟動第四代核能反應堆技術的研究與開發以來,在“863”、“973”、核能開發、重大專項計劃以及第四代核能系統國際合作框架等的支持下,先后開展了高溫氣冷堆、鈉冷快堆、超臨界水冷堆、鉛冷快堆和熔鹽堆五種堆型的研究開發,取得了一系列研究成果,為進一步深入研究打下了基礎。

當前,應加強頂層規劃,遠近結合、內外兼顧,從國家層面上加強統籌規劃,理順國內自主研發、國際合作開發、工程建設和技術儲備之間的關系,研究和發布國家核能中長期發展戰略和規劃,提高中長期先進核能技術儲備保障能力。針對核能復雜性、系統性和長期性等特點及安全性的特殊要求,整合核能上下游科技資源,形成合力。政府主管部門牽頭組織先進核能反應堆核燃料循環的評估機制,在現有研究開發工作的基礎上,研究制定我國第四代核能系統發展技術路線圖,適時聚焦我國第四代核能系統的研究方向,明確發展路徑,2035~2040年實現第四代核反應堆首堆商業應用示范, 2050年全面實現第四代核能系統的目標要求,使四代核能在供熱、制氫、冶金、化工、海水淡化等方面具備規模建設條件。

第四代核能系統發展技術路線圖建議

02開展技術成熟度評價,防范技術風險

技術成熟度(TR)又稱技術就緒度,是指技術相對于項目或系統預期目標的成熟程度。技術成熟度作為一種系統的、規范的技術成熟程度的量化評價方法,一方面可以用于比較技術當前成熟狀態與預期目標間的差距;另一方面可作為一種統一的標準,衡量不同技術、項目之間的成熟狀態,使管理機構掌控項目進展情況、控制項目技術風險、協助工程轉階段把關和制定技術開發計劃等。鑒于技術成熟度在技術研發和科研管理中發揮的顯著作用,其已被美、英等國和國際標準化組織等多家機構認可和使用。

第四代核能系統的研究開發是一項十分復雜而又艱巨的系統工程,涉及核科學、機械制造、數字控制、運行維護、工程建設等多個重要技術領域,具有研發周期長、經費投入大、研制風險高等特點,建議在有關主管部門的指導下,根據國家能源局于2018年3月發布的《核電技術成熟度評價規范(NB/T 20511-2018)》,分別對目前我國第四代核能反應堆與燃料循環的研發、設計等進行技術成熟度評價。通過評價,識別出研發、設計和工程建設中的核心關鍵技術,確定關鍵技術清單,聚焦重點問題,及時修正和調整科研規劃,明確各階段研發目標,將有限的資源投入到需優先開發的關鍵技術上,防范技術風險。

03建立國家重點實驗室,加強核燃料循環與新型材料的基礎研究

國家實驗室是服務于國家發展重大戰略、以提高國家自主創新能力為使命的國家綜合科研基地。核領域國家實驗室則是搶占科技創新制高點、促進協同創新攻關的重要載體。

在今年1月舉行的國家科學技術獎勵大會上,國務院總理李克強提出,要瞄準世界科技前沿,聚焦國家戰略需求,調整優化重大科技項目,抓緊布局國家實驗室,重組國家重點實驗室體系,培育國家戰略科技力量。“基礎研究是科學體系的源頭,加快科技創新,必須把基礎研究擺在更加突出的位置。”

核科學技術是高新尖技術,涉及學科范圍廣,學科交叉多、綜合集成度高,是高科技領域的代表。通過建立核領域國家實驗室,可以加大核科技創新資源統籌力度,促進創新要素集聚,瞄準“卡脖子”問題,大力開展關鍵核心技術攻關,加快突破行業發展瓶頸,搶占世界核科技創新制高點,引領我國科技整體快速進步。

在當前以及未來幾十年,核能仍將為我國保障能源供應、調整能源結構、應對氣候變化發揮關鍵作用,先進核能技術也是促進我國核電“走出去”戰略實施,促進裝備業“走出去”的關鍵基礎,保障國防安全和能源安全的重要手段。

以快堆和先進后處理(濕法或干法)為代表的第四代核能系統,既能大大提高鈾資源的利用率,又能實現核廢物的最少化。世界核能的未來與閉合核燃料循環密不可分,在可預見的未來,核能將成為真正的可再生能源。

在第四代核能系統內,反應堆內服役環境極其惡劣,核燃料及相關設備、部件長期處于高溫、高腐蝕的服役條件,經受強中子輻照和冷卻劑腐蝕后,材料性能會急劇下降。依托國家核領域重點實驗室,集中優勢資源開展基礎性、前沿性研究與科技創新,研究開發耐高溫、耐腐蝕,具有良好輻照性能的反應堆用結構新材料;開發性能優于耐事故燃料(ATF)的新型核燃料;開發使乏燃料中的鈾、钚及次錒系元素等返回使用的先進后處理工藝技術并使其工程化,是我國核能領域當前亟需突破的重大問題。同時,其基礎研究成果也可應用于進一步改善當前二代反應堆、三代反應堆的安全性與經濟性,補齊我國在先進核燃料與包殼材料、先進結構材料、后處理方面的短板。

在第四代核能系統的研究開發過程中,應順應世界能源數字化、清潔化的趨勢,加大人工智能、大數據、物聯網等技術與核能技術及其全產業鏈的融合,提升研發效率,引領能源革命。

04建立第四代核能技術的標準體系

國務院辦公室在2018年8月印發的《關于加強核電標準化工作的指導意見》中指出:安全高效發展核電是我國能源戰略的重要組成部分。核電標準化是支撐我國核電安全和可持續發展的重要保障,是促進核電“走出去”的重要抓手,對推動我國由核電大國向核電強國邁進具有重要意義。核電行業的快速發展,核電標準化工作也迎來了重要機遇期和關鍵窗口期。

在國家有關政府部門的大力支持下,我國在鈉冷快堆、高溫氣冷堆設計標準的制定方面已經取得了重要話語權,參加了第四代核反應堆部分國際安全標準的起草和制定工作。然而,第四代核能系統的標準研制還未完全納入到我國的標準體系中,進展明顯滯后于科研開發,更缺少自主化、系統性考慮,在多個系統存在科學技術短板,標準制定總體上仍然處于“跟跑”狀態。

核能要發展、標準需先行。只有制定與我國現有工業體系與技術水平相適應的、與國際接軌的自主技術標準,建立銜接配套、易于復制和推廣的技術產業化發展機制,才能實現真正意義上的核電自主化,才能更好地支撐核電“走出去”。更為重要的是,只有建立具有國際先進水平的自主核電標準體系,才能掌握核電標準話語權,我國才能真正成為世界一流的核電強國。

建立第四代核能技術的自主標準體系,建議考慮以下幾個方面:

在時間安排上應盡早啟動,力爭標準與規范研制與第四代核能技術的研究開發、工程示范同步安排部署。要充分發揮標準的規范、引領和支撐作用,推動核電技術和裝備進步,促進我國核電安全和可持續發展。

要立足第四代核能技術研發的創新成果,并根據其特點,通過實驗驗證、示范工程等實踐,利用標準和規范將技術創新內容加以固化,開發建立適合四代核能系統的標準。

在建立和完善標準、規范的過程中,要加強各系統堆型技術和標準的對比,借鑒國際先進技術和經驗,保證自主標準的通用性和適用性。

要做好第四代核能技術與第三代核電標準的銜接,在關注不同堆型特殊性的同時,擴大標準的兼容性。

要加強標準的基礎研究,積累基礎研究數據資料,同時利用現代化數字手段和智能技術,開展標準、規范的應用結果評價,最終建立一套“自主、統一、協調、先進”、與我國核電未來發展水平相適應的核能標準體系。

05多渠道資金支持,提升技術創新能力

核能開發周期長,基礎研究投入高、回報慢且不易量化,但卻決定了其在國家戰略中的核心地位和長遠競爭力。在基礎研發階段,應更多利用財政的資金投入,支持新材料、新技術、新工藝等共性技術的科技攻關,開展基礎性、戰略性、前瞻性的科技創新活動,提升科技創新能力,引領國家核科技進步,并對全產業鏈能力加以保障,為核能技術創新可持續發展提供基礎研發能力支持。

 

朋友圈熱傳垃圾分類列表 官方發聲:錯的!權威指南在這里朋友圈熱傳垃圾分類列表 官方發聲:錯的!

近期,一張包含103種垃圾的垃圾分類列表在網上熱傳,在濕垃圾干垃圾有害垃圾和可回收物這4個分類下,每一類都列出了20多種垃圾。因為內容詳[詳細]

猪的运气有什么规律