核能能夠在本質(zhì)上解決人類社會(huì)發(fā)展與能源需求的矛盾，將推動(dòng)人類進(jìn)入下一個(gè)技術(shù)變革時(shí)代鼻发。我國(guó)核能發(fā)展“三步走”戰(zhàn)略于1983年提出，具有重要戰(zhàn)略意義粮戈。國(guó)際發(fā)展核能的國(guó)家雖然沒有明確提出核能發(fā)展“三步走”戰(zhàn)略，但是俄羅斯牙硫、美國(guó)亭圆、法國(guó)等國(guó)家的核能發(fā)展戰(zhàn)略都繞不開熱堆—快堆—聚變堆。
核能發(fā)展“三步走”戰(zhàn)略符合自然發(fā)展規(guī)律
“三步走”戰(zhàn)略中熱堆防徊、快堆利用的是核裂變能柏豆，聚變堆利用的是核聚變能。裂變反應(yīng)堆根據(jù)引起裂變反應(yīng)的中子能量不同分為熱堆(中子能量小于0.1 eV选芦，熱中子)和快堆(中子能量大于100000 eV这毁，快中子)。
從資源可利用角度看赌列，熱堆混闪、快堆、聚變堆資源儲(chǔ)備量逐步提高阅嘶。我國(guó)核能發(fā)展的第一步是以壓水堆為代表的熱中子反應(yīng)堆属瓣，利用的是鈾-235，占自然界鈾資源的0.711%讯柔，可以解決“百年”核能發(fā)展問題奠涌。第二步是以發(fā)展快堆為代表的增殖與嬗變堆，可以利用鈾-238磷杏，占自然界鈾資源的中99.284%，最終形成一體化閉式循環(huán)先進(jìn)快堆核能系統(tǒng)捏卓，與熱堆匹配發(fā)展极祸，為人類“千年”核能發(fā)展問題提供解決方案。第三步是發(fā)展可控核聚變堆技術(shù)怠晴，聚變?nèi)剂显谧匀唤缰袃?chǔ)量豐富遥金，可以保證人類上百億年的能源消耗，是理想的終極能源。
從技術(shù)成熟度維度看稿械，“三步走”能夠系統(tǒng)性选泻、規(guī)劃性實(shí)現(xiàn)能源長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。堅(jiān)持系統(tǒng)觀念寿宅，從頂層設(shè)計(jì)洒唇、戰(zhàn)略引領(lǐng)能源發(fā)展。經(jīng)過多年試驗(yàn)和探索卫糙，全球熱堆的發(fā)展已大規(guī)模應(yīng)用卸腐，可滿足現(xiàn)在和未來短期內(nèi)核電發(fā)展的基本需要，被許多國(guó)家作為能源安全保障和能源獨(dú)立的有效方案;快堆則處于技術(shù)儲(chǔ)備和前期工業(yè)示范階段欺靠，是不少國(guó)家充分考慮到核能可持續(xù)發(fā)展與國(guó)家安全后的選擇;核聚變技術(shù)還在技術(shù)科研攻關(guān)階段屿赶。人類對(duì)核能的認(rèn)知和利用是一個(gè)漸進(jìn)的過程，熱堆商業(yè)化解決眼前能源問題肾寡，快堆技術(shù)儲(chǔ)備解決鈾資源與放射性廢物問題差机，聚變堆逐步實(shí)現(xiàn)科研技術(shù)突破，對(duì)長(zhǎng)遠(yuǎn)解決能源問題具有重要意義耿愈。
熱堆倡超、快堆、聚變堆逐步實(shí)現(xiàn)綠色安全可持續(xù)纪尊，符合能源革命發(fā)展趨勢(shì)候殿。物聯(lián)網(wǎng)、5G献雅、區(qū)塊鏈碉考、人工智能等新一代信息技術(shù)革命與非化石能源技術(shù)進(jìn)步與成熟使能源供給發(fā)生重大變革，最終實(shí)現(xiàn)高效挺身、綠色侯谁、可持續(xù)的新能源供給結(jié)構(gòu)。從能量密度出發(fā)章钾，熱堆墙贱、快堆、聚變堆的能量密度不斷邁入新臺(tái)階贱傀，效率逐次提高惨撇。熱堆發(fā)電過程中不產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫府寒、氮氧化物和煙塵顆粒物等魁衙，是綠色低碳的能源，但是會(huì)產(chǎn)生一定量的放射性廢物株搔。相比于熱堆剖淀，快堆更安全纯蛾，而且可以裂變和嬗變長(zhǎng)壽命高放廢物以及增殖核燃料，減少了放射性廢物量足渔，能夠一定程度上實(shí)現(xiàn)鈾資源可持續(xù)利用留旱，核能“綠色安全可持續(xù)”性得以提高。聚變堆能量釋放更高效丹碑、環(huán)境友好格你、資源儲(chǔ)備更豐富，是理想能源形式寓鳄。
俄羅斯
俄羅斯核能發(fā)展路線圖長(zhǎng)久以來都是堅(jiān)持短期內(nèi)優(yōu)化VVER技術(shù)蔼处，中期實(shí)現(xiàn)基于快堆的先進(jìn)核燃料循環(huán)系統(tǒng)，長(zhǎng)期內(nèi)掌握核聚變技術(shù)的戰(zhàn)略跛孕∶埽《俄聯(lián)邦“核工業(yè)綜合體發(fā)展”國(guó)家綱要》指出為確保俄羅斯技術(shù)的世界領(lǐng)先地位，要通過研發(fā)和應(yīng)用新的具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)來推動(dòng)本國(guó)核工業(yè)持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展舟鲁，并通過綱要實(shí)施励螺，研發(fā)不少于20項(xiàng)達(dá)到或超過世界先進(jìn)水平的新一代核技術(shù)。俄羅斯正傾力打造以壓水堆坡沿、快堆糊探、聚變堆為代表的核能技術(shù)，支撐本國(guó)核能發(fā)展河闰。
熱堆以壓水堆VVER系列為主力堆型科平，不斷推動(dòng)壓水堆、沸水堆姜性、高溫氣冷堆等小型熱堆技術(shù)的研發(fā)瞪慧。自1964年前蘇聯(lián)新沃羅涅日核電站投運(yùn)世界上第一臺(tái)VVER型壓水堆核電機(jī)組以來，歷經(jīng)60年的發(fā)展部念，俄羅斯國(guó)內(nèi)現(xiàn)有超過一半的核電機(jī)組都采用該堆型技術(shù)弃酌。目前，俄羅斯研發(fā)出了VVER-1200型壓水堆技術(shù)儡炼，該技術(shù)采用了“能動(dòng)+非能動(dòng)”安全設(shè)計(jì)理念妓湘，符合國(guó)際上三代核電技術(shù)要求。根據(jù)《俄羅斯聯(lián)邦能源區(qū)域規(guī)劃》乌询，VVER堆型是國(guó)內(nèi)核電建設(shè)的主力堆型榜贴，同時(shí)，也是俄羅斯海外出口的主打品牌妹田，已通過了國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)和歐洲核電用戶組織認(rèn)證沈猜，我國(guó)田灣核電站7、8號(hào)機(jī)組玻温，徐大堡核電站3猴豁、4號(hào)機(jī)組都采用VVER-1200堆型。此外级闭，俄羅斯積極推動(dòng)小型壓水堆悲碰、沸水堆、高溫氣冷堆等在核動(dòng)力本洁、孤島供電等領(lǐng)域的發(fā)展泻磅。俄羅斯已經(jīng)建成4臺(tái)小堆，分別是裝載兩臺(tái)KLT-40S小堆的“羅蒙諾索夫”號(hào)浮動(dòng)核電站搔片，已經(jīng)為楚科奇地區(qū)供電供熱;裝載兩臺(tái)RITM-200小堆“北極”號(hào)破冰船順利完成首航煞松。
核能發(fā)展技術(shù)路線的中期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一體化快堆與閉式核燃料循環(huán)系統(tǒng)，形成合理比例的熱堆—快堆核電結(jié)構(gòu)脸缆，建成閉式核燃料循環(huán)體系芳争。俄羅斯發(fā)展快堆的主要目標(biāo)是提高核反應(yīng)堆運(yùn)行的安全性與解決放射性廢物問題。在快堆研發(fā)方面别粮，俄羅斯快堆堅(jiān)持“研究堆—示范堆—商用堆”的發(fā)展路線懈词，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他國(guó)家的快堆發(fā)展速度和規(guī)模，研發(fā)辩诞、建造及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較為豐富坎弯，在快堆領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)明顯。上世紀(jì)40年代后译暂，俄羅斯相繼研發(fā)出BP-1與BP-2快中子臨界裝置抠忘，BP-5(BP-10)、BP-60外永、BH-350快中子試驗(yàn)堆崎脉，BH-600快中子商用原型堆等。俄羅斯于2006年將BH-800(BN-800)快堆技術(shù)列入《俄聯(lián)邦核工業(yè)綜合體2007-2010年及2015年遠(yuǎn)景發(fā)展綱要》象迎，并開始大規(guī)模建造BN-800快堆核電站荧嵌。2011年以來，俄羅斯在《2010-2015年及2020年前新一代核技術(shù)聯(lián)邦目標(biāo)綱要》框架下實(shí)施“突破”項(xiàng)目砾淌，核心便是“研發(fā)和建設(shè)用于閉式燃料循環(huán)的不同功率快堆技術(shù)”啦撮。2015年12月10日，俄羅斯別洛雅爾斯克核電站4號(hào)BN-800快堆機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電汪厨。除上述大功率快堆外例是，俄羅斯還正在研發(fā)一系列小型快堆，包括多功能研究快堆蛙檐、鉛冷快堆和鉛鉍冷快堆狐怯。
核聚變作為終極能源目標(biāo)，俄羅斯一直保持較為領(lǐng)先的水平贪犁。俄羅斯是核聚變研究最早的國(guó)家之一颜肥，有世界第一個(gè)超導(dǎo)托卡馬克缭柄，并一直保持著較為領(lǐng)先的水平，但是由于經(jīng)濟(jì)問題退厕，目前仍強(qiáng)調(diào)作基礎(chǔ)的準(zhǔn)備工作软架。俄羅斯以參與ITER計(jì)劃為契機(jī)，籌劃本國(guó)未來核聚變能發(fā)展寸颇，提出在2035年前后建成聚變示范堆設(shè)想弄讥，在2050年前后建成商業(yè)聚變堆，堆型為聚變裂變混合堆础健。在俄羅斯《創(chuàng)新發(fā)展和技術(shù)現(xiàn)代化計(jì)劃》中將受控?zé)岷司圩兗夹g(shù)和創(chuàng)新等離子體技術(shù)的開發(fā)作為關(guān)鍵創(chuàng)新項(xiàng)目谋啃。俄羅斯一直積極參與ITER的研發(fā)，同時(shí)還和意大利共同建造IGNITOR蹂喻，和哈薩克斯坦研制KTM裝置葱椭，保持了聚變研究的活躍度。
美國(guó)
美國(guó)是全世界最早利用核能的國(guó)家叉橱，其核電技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位挫以。當(dāng)前，美國(guó)核電機(jī)組數(shù)窃祝、核電裝機(jī)容量和發(fā)電量都位列全球首位掐松。美國(guó)核能發(fā)展戰(zhàn)略是：熱堆具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展;不間斷研發(fā)快堆技術(shù)粪小，確保全球領(lǐng)先地位;核聚變技術(shù)作為未來能源大磺，科學(xué)技術(shù)研發(fā)進(jìn)程加快。
不斷提升核能經(jīng)濟(jì)性探膊、安全性杠愧，在能源市場(chǎng)中取得突破是美國(guó)長(zhǎng)久以來熱堆發(fā)展的基本方向。壓水堆逞壁、沸水堆因其經(jīng)濟(jì)性好成為了美國(guó)核電發(fā)展的主線流济，并不斷占領(lǐng)全球市場(chǎng)。上個(gè)世紀(jì)60年代债轰，美國(guó)壓水堆經(jīng)濟(jì)性得到證實(shí)后铆糙，隨后向全球進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓，法國(guó)丐闲、意大利械琴、日本、韓國(guó)等國(guó)家都是在美國(guó)幫助下實(shí)現(xiàn)自主化索官。目前全球440多座正在運(yùn)行或者建設(shè)的核電站近一半都源自于美國(guó)狰了。福島核事故后，美國(guó)提出具有更高安全性势瘤、更高功率的新一代先進(jìn)核電站乐标，研制出了先進(jìn)壓水堆(ABWR)捶臂、先進(jìn)非能動(dòng)式壓水堆1000(AP1000)。相比于“二代”或者“二代+”核電機(jī)組姚损，三代核電功率更大浑季、壽命更長(zhǎng)、建設(shè)周期更短掀哎、經(jīng)濟(jì)性更好、安全性更高旺坠。為進(jìn)一步強(qiáng)化防擴(kuò)散要求和改善經(jīng)濟(jì)性乔遮，美國(guó)政府提出第四代核電技術(shù)，計(jì)劃2030年左右投入應(yīng)用取刃。此外蹋肮，美國(guó)熱堆小型化研發(fā)技術(shù)居世界領(lǐng)先地位，大力推進(jìn)小型堆開發(fā)認(rèn)證工作璧疗，去年8月坯辩，紐斯凱爾動(dòng)力公司小型模塊堆(采用壓水堆技術(shù))設(shè)計(jì)獲美國(guó)核管會(huì)批準(zhǔn)。
堅(jiān)持快堆技術(shù)攻關(guān)崩侠。在快堆發(fā)展初期漆魔，美國(guó)設(shè)計(jì)并建造了一批小型試驗(yàn)快堆驗(yàn)證可運(yùn)行性、安全性却音、增值性等改抡，但是經(jīng)濟(jì)性阻礙了快堆商業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。美國(guó)能源市場(chǎng)是充分的自由競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)系瓢，受經(jīng)濟(jì)性影響阿纤，美國(guó)暫無商用快堆計(jì)劃，但是注重嬗變快堆的發(fā)展撼由。美國(guó)一直持續(xù)快堆基礎(chǔ)科研工作荡将，包括先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料與高性能燃料、超臨界二氧化碳能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)狭鳖、先進(jìn)模擬與安全分析技術(shù)您账。美國(guó)于2000年率先提出的并被普遍核能國(guó)家接受的6種四代堆中有3種是快堆，分別是鈉冷快堆三二、鉛冷快堆号找、氣冷快堆。2021年初会刀，美國(guó)能源部核能辦公室最新版《核能發(fā)展戰(zhàn)略愿景》中指出鈉冷快堆泥碳、鉛冷快堆可在更高溫度和更低壓力下運(yùn)行，是未來核能技術(shù)研發(fā)方向之一掏绍。為了解決美國(guó)改進(jìn)型反應(yīng)堆商業(yè)化研發(fā)能力缺口泰牵，核能辦公室正在開發(fā)多功能試驗(yàn)反應(yīng)堆(VTR)锭测，已制定出時(shí)間表和資金概況，以確保多功能試驗(yàn)反應(yīng)堆在2026年之前投入運(yùn)營(yíng)芥吟。多功能試驗(yàn)反應(yīng)堆即為鈉冷快堆侦铜，用于加速先進(jìn)核技術(shù)的測(cè)試。
美國(guó)是磁約束核聚變研究最發(fā)達(dá)的國(guó)家钟鸵，聚變從科學(xué)研究計(jì)劃逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉磫栴}钉稍。美國(guó)曾經(jīng)是聚變研究的領(lǐng)頭羊，投資最多棺耍，貢獻(xiàn)最大贡未，成果進(jìn)展豐厚。由于聚變工程挑戰(zhàn)大蒙袍，美國(guó)能源儲(chǔ)備強(qiáng)俊卤，對(duì)聚變能源的需求不是特別強(qiáng)烈，與歐盟相比害幅，美國(guó)只是長(zhǎng)期將聚變研究作為科學(xué)研究計(jì)劃消恍，而不是能源開發(fā)計(jì)劃。2018年以现，美國(guó)國(guó)家科學(xué)院發(fā)布了《美國(guó)燃燒等離子體研究戰(zhàn)略計(jì)劃委員會(huì)的最終報(bào)告》狠怨，建議美國(guó)應(yīng)繼續(xù)參與國(guó)際聚變發(fā)電項(xiàng)目——國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)，同時(shí)擴(kuò)大和推進(jìn)國(guó)內(nèi)核聚變能源研發(fā)工作邑遏。2021年2月虽柜，美國(guó)國(guó)家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)研究院發(fā)布《將聚變技術(shù)引入美國(guó)電網(wǎng)》報(bào)告威众，提出了一項(xiàng)設(shè)計(jì)财偶、建造和運(yùn)營(yíng)聚變?cè)囼?yàn)工廠的戰(zhàn)略計(jì)劃，目標(biāo)是在2035年至2040年之間實(shí)現(xiàn)發(fā)電哼股，使聚變能夠盡早為美國(guó)電力能源脫碳做出貢獻(xiàn)课枉，并為商業(yè)發(fā)展鋪平道路，使美國(guó)成為全球核聚變領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者荧肴。美國(guó)科學(xué)院《關(guān)于提供未來能源—聚變和等離子體》報(bào)告標(biāo)志著美國(guó)能源部核聚變能源科學(xué)首次進(jìn)入戰(zhàn)略規(guī)劃階段杆赃，將解決聚變能源問題。美國(guó)在組織對(duì)未來建設(shè)聚變堆所涉及的科學(xué)和技術(shù)問題做詳盡分析的基礎(chǔ)上恃定，重返ITER計(jì)劃宣忧。美國(guó)能源部制定了聚變能科學(xué)計(jì)劃，全面支撐其國(guó)內(nèi)聚變能設(shè)施建設(shè)與科學(xué)研究寞殿，并確定將制定一項(xiàng)致力于在未來35年內(nèi)建成聚變發(fā)電示范堆的研究開發(fā)計(jì)劃锤扣，兼顧國(guó)防和太空戰(zhàn)略等其他用途。
法國(guó)
法國(guó)是全球核電比例最高的國(guó)家。法國(guó)核電整體上短期內(nèi)以EPR系列作為主力堆型支撐法國(guó)國(guó)內(nèi)及全球市場(chǎng)發(fā)展;采用閉式核燃料循環(huán)策略遣妥，中期內(nèi)部署先進(jìn)的快堆及后處理技術(shù)擅编，實(shí)現(xiàn)閉式核燃料循環(huán);長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，持續(xù)發(fā)展核聚變技術(shù)箫踩。
法國(guó)核能通過壓水堆實(shí)現(xiàn)批量化爱态、標(biāo)準(zhǔn)化道路，能源系統(tǒng)中保持較高占比境钟。上個(gè)世紀(jì)锦担，法國(guó)分別從美國(guó)引進(jìn)單機(jī)功率為900MW和1300MW的壓水堆核電機(jī)組，走批量化慨削、標(biāo)準(zhǔn)化吆豹、自主化的發(fā)展道路。法國(guó)在運(yùn)核電機(jī)組與8臺(tái)機(jī)組出口海外的機(jī)組全部是壓水堆理盆。近年來，法國(guó)與德國(guó)合作自主研發(fā)了歐洲壓水堆EPR凑阶，研發(fā)之初猿规，法國(guó)就積極開拓海外市場(chǎng)。目前宙橱，全球EPR堆型投運(yùn)2臺(tái)機(jī)組么缴，是我國(guó)臺(tái)山1號(hào)、2號(hào)機(jī)組;在建4臺(tái)機(jī)組版掘，分別是芬蘭奧爾基洛托3號(hào)機(jī)組犁式、法國(guó)弗拉芒維爾3號(hào)機(jī)組、英國(guó)欣克利角C1號(hào)與2號(hào)機(jī)組昔疆。根據(jù)法國(guó)電網(wǎng)公司《未來能源2050》研究報(bào)告蚌汁，法國(guó)在2050年前新建核電機(jī)組以EPR2為主，小型模塊化核電為輔谤郑。
法國(guó)選擇閉式燃料循環(huán)策略鲸嫁，快堆與后處理技術(shù)都相對(duì)成熟先進(jìn)。法國(guó)政府多次在政策中聲明法國(guó)核燃料循環(huán)政策直呈，積極開展快堆技術(shù)攻關(guān)兜诞，實(shí)現(xiàn)熱堆—快堆匹配發(fā)展。法國(guó)作為核能發(fā)展的典型國(guó)家忽畏，壓水堆已經(jīng)大規(guī)模發(fā)展并長(zhǎng)期運(yùn)行惋涌，積累了大量乏燃料、長(zhǎng)壽命高放廢物赖钞，因此更重視嬗變快堆腰素。法國(guó)原計(jì)劃建設(shè)600MW先進(jìn)鈉冷工業(yè)示范堆，考慮到投資，該項(xiàng)目于2019年暫停耸弄，但是未來會(huì)朝著低功率的方向繼續(xù)推進(jìn)咧虎。即使法國(guó)在技術(shù)突破、經(jīng)濟(jì)性大幅提升后開始部署商用快堆電站计呈，在此之前將多余的钚用于壓水堆砰诵，根據(jù)后處理能力和钚的平衡來確定未來快堆比例以及所需的增殖比。
作為歐盟主要國(guó)家捌显，法國(guó)積極參與歐共體核聚變項(xiàng)目茁彭，主導(dǎo)核聚變技術(shù)。法國(guó)擁有Tore Supra和LMJ等先進(jìn)核聚變實(shí)驗(yàn)裝置扶歪。上個(gè)世紀(jì)九十年代理肺，法國(guó)參與的磁約束受控核聚變研究裝置JET取得的重要成果宣告了磁約束托卡馬克裝置上開發(fā)核聚變能的科學(xué)可行性在實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)得到證實(shí)，表明托卡馬克是最有可能首先實(shí)現(xiàn)聚變能商業(yè)化的途徑善镰。隨后妹萨，法國(guó)與其他國(guó)家啟動(dòng)ITER計(jì)劃，最終ITER裝置選址在法國(guó)南部的卡達(dá)哈什措瑞。法國(guó)政府長(zhǎng)期以來支持聚變能的研發(fā)剃杯，通過參加ITER的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)研究從而全面掌握ITER的知識(shí)和技術(shù)，培養(yǎng)一批聚變工程和科研人才虹喉，使法國(guó)核聚變能研究在整體上進(jìn)入世界前沿沽糕。
此外，日本啤糙、韓國(guó)启血、印度等有核國(guó)家盡管核能發(fā)展采用的技術(shù)路線有所差別，但是在戰(zhàn)略上都是率先實(shí)現(xiàn)熱堆的大規(guī)模應(yīng)用锉累，積極研發(fā)或部署商用快堆户载，支持“未來能源”核聚變能的發(fā)展。
(作者：李林蔚 王墨 張海軍 作者單位：中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院)
