核工业的未来丨对话MIT核反应堆实验室负责人胡玲文博士

八、美国政府积极支持、公私实体联系紧密，共同致力前沿技术开发

就研发而言，美国政府对于这方面的支持是比较大的，美国政府每年都有相应的预算，具体为能源部落实。无论是国家队还是民营企业，如果有较好的发展项目，都有机会获得政府的资金支持。美国目前有数家民营企业在从事小堆的开发，但是发展到了一定程度，它们都有机会申请政府资助和政策支持等。NuScale首堆选址国家实验室，就是政府支持的一种形式。

美国国家层面对于小堆等先进堆发展也是积极支持的，一方面是能源部对核能初创公司的经济补贴，也就是提供资金支持，另一方面是美国能源部下属的国家实验室对于核能初创公司开放，他们可以利用实验室的设施，这个对于发展新技术是非常有利的，也就是美国政府其实从资金和技术方面都在鼓励私人资本参与到小堆发展中来。这一点，美国的私企和国家研究机构联系更为紧密，这对于核能开发而言，是积极的。美国在这方面做的很好，无论是提供设施还是资金。美国政府就把我们（MIT）的反应堆和国家的其它反应堆都放到一个机构下面。工业界如需要，就可以向能源部申请支持。能源部还能给一部分资金支持，如支持从事燃料、材料研究的相关企业利用反应堆进行辐照照射试验。MIT反应堆也接受了工业界的辐照研究申请，相关经费很多都是从能源部来的。

九、核能的未来的发展方向

美国越来越多的民营企业家致力于环境问题，并积极作出改变。已经充分认识到核能在环境与气候中的积极作用，因此积极投资核能开发。未来10年是否有突破性进展，取决于国家和相关研究团体是否有魄力建设新式反应堆，新技术都是要经过实际考验。参考GPS等诸多前沿科技的军民融合发展路线，核能应当继续保持战略前沿性部署。

对话实录

时间/地点：1月30日下午2点，北京国贸大酒店咖啡厅

嘉宾：Dr.HuLin-wen胡玲文博士，MIT核反应堆实验室负责人

“中国面临的一个重要机遇便是在不断建设核电站的过程之中不断积累经验、不断学习、不断发展，维持一定的核电站建设速度，培养一支最新的核工业职业人员队伍，对于核电安全发展、高效发展、低成本发展极为有利。”

NPRV：请您谈谈中国以及世界核能发展的总体形势。

胡博士：我个人认为，核电是非常重要的能源形式，在能源混合结构中举足轻重。就能源安全角度而言，一个国家必须选择混合能源结构，包括煤、天然气、核能、水能等传统能源及太阳能风能可再生能源等各种形式的能源供给方式，并且做到很好地宏观调控。核能的其中一个优点即是可用作电网的基负荷。虽然目前而言中国的基负荷多为煤电承担，但是其对环境的破坏作用，已经为全世界所共识。核电作为基荷，天然气充当调峰任务是一种很好的搭配。

总体而言，中国核能的发展形势是喜人的，核电占当前电力份额3％左右，到2030年，这个比例大概是10%。而美国现目前的核电份额是20%。但是中国的核电基本上呈线性增长。据我所知，中国目前在运核电机组38台，大概还有20台在建，还有更多的处于规划之中，是目前在建核电机组最多的国家。中国在核电建造方面积累了大量的近期的经验，这些经验非常有利于降低核电站的建造成本。与之相反，世界其他国家近期无在建核电站，甚至很长一段时间没有建造核电站的案例，形成了从业人员断层现象，这直接提高了他们未来建造核电站的成本，对于核电发展无益。中国面临的一个重要机遇便是在不断建设核电站的过程之中不断积累经验、不断学习、不断发展，维持一定的核电站建设速度，培养一支最新的核工业职业人员队伍，对于核电安全发展、高效发展、低成本发展极为有利。

中国发展核能还有个优势，中国有类似十三五规划这样长期发展规划，对于发展策略上升到国家长期政策方面，这对于核能这种大型工业是非常有优势的，可以支持其长期发展，而美国则不一样，政府四年一期，政策多变，这对于美国的核能发展可不是一件好事，政策的不连续可能会对核能的长期发展有不利影响。

“核能的可持续发展需要发展压水堆之外的反应堆，例如熔盐堆、高温气冷堆，以满足不同地点、不同应用的需要，以及安全方面的考虑。核能多元化发展是未来的战略方向。”

全球而言，水堆占据了核电站的主要份额。水堆的特性大家也清楚，运行温度在300摄氏度左右，而且处于高压之下，其功率循环特性要求厂址必须靠近主要水源。同时因为功率很大，基本上建设在大城市附近。例如，中国核电站基本分布在沿海一带。因此，对于内陆水资源稀缺的地方，不太适合建设这种水堆，而需要发展一种不受水资源分布限制的其它类型反应堆，如小型模块化反应堆。

核能的可持续发展需要发展压水堆之外的反应堆，例如熔盐堆、高温气冷堆，以满足不同地点不同应用的需要，以及安全方面的考虑。举个例子，比如高温堆、石墨堆，均可在常压下运行，非常重要的一点是不会发生失压失水事故。对于水堆，这类事故可能导致非常严重的事故。另外，钠冷增殖堆也是高温运行。高温运行的另一个好处是可以采用不同的功率循环模式，热效率好于水堆。另一方面其高温可以应用其他的工业过程，例如海水淡化和制氢等，最后高温堆和熔盐堆不需要水冷却，也就意味不受水资源分布的限制了，这样其建造地点不受限制，可以在缺水地区建造满足当地的能源需要，这样而言，符合未来的能源发展趋势。

核能的多元化发展有利于世界各地核能欠发展的国家，他们有不同的需求。而美国，由于充足而廉价的天然气，近期对核能的需求不会太大，核能多元化发展是未来的战略方向。

NPRV：您觉得美国以NuScale为代表的小型模块化反应堆（SMR）竞争力如何呢？

胡博士：美国发展小堆相比发展大型反应堆是有优势的。虽然总体上小堆成本可能还是比天然气发电成本要略高一些，但相比动辄几十亿美元建造成本的大型反应堆，已经降低了不少。近期的案例，大型反应堆在建设之初，可能市场预测和计算下来，经济效益还不错，但是随着工期拖延和成本上升，已经让投资者望而却步。对于小堆，首先它的成本不会这么高，同时，它能联动数台一起运转，单机功率输出相对较低，即便发生事故，也更易控制，后果也相对较轻。NuScale在发展之初，就考虑了建造成本问题，因此选用了成熟的水堆技术。这样可以最大化的利用水堆建造、运行、设计以及燃料制造相关的技术和设施。目前而言，NuScale的小堆发展态势很好，也获得了NRC许可。

我们（MIT）致力于小堆的研发，一是因为它安全性更好，需要突破或者拓展的新技术较少。二是可以把它的换料周期设计得很长，5-10年不换料。这很适合人口稀疏的偏远地区，是其相对较为安全的能源形势。

从技术传承这一点来说，我认为清华大学的高温气冷堆是一个了不起的创新。它采用了不同形式的核燃料，即燃料小球和相应的球床气冷技术。这种高性能的燃料设计和相关技术，有拓展到其它反应堆技术上的潜力。这是着眼于未来的战略部署。而我们反应堆所采用的燃料，今后也是一个很好的发展方向。

“我们提供了更为便捷的测试手段。当这一半的堆芯在运行工况与实际工况近乎一致的情况下，我们针对管道、系统、材料的测试是有效力的。我们因此避免了在整堆环境下进行测试，经过测试后小型堆可以直接建造，节省更多时间和成本。”

NPRV：关于您正在从事的次临界设施的开发，我们有看到，有报导（如《科技日报》）说您在MIT做次临界设施时跨过了原型堆那一步，能具体谈谈吗？您这个设施和传统的加速器驱动次临界设施（ADS）区别在何处？

胡博士：我把这个设施称之为便携式反应堆，它设计得很小，大概一两公尺宽。在进行必要的测试时，可以将一半的反应堆放在我们MIT反应堆堆芯旁边。在屏蔽层打开之后就能接受MIT的反应堆的中子，形成两个设施的中子耦合。而这一半的堆芯不算是一个反应堆，因为它没有办法临界。所以我想利用这个方法去测试，这样我就不需要去申请一个新的执照、甚至申请一个新的型号或一整座反应堆。也就是将许可证申请这一步省去了。

对于小堆而言，更容易进行数值模拟。在精确模拟的基础上，我们提供了更为便捷的测试手段。当这一半的堆芯在运行工况与实际工况近乎一致的情况下，我们针对管道、系统、材料的测试是有效力的。我们因此避免了在整堆环境下进行测试，经过测试后小型堆可以直接建造，节省更多时间和成本，这充分利用了这个次临界设施的（安全）属性。

当然，这也有所限制，我们基于热堆热谱做的测试，对于快堆而言，可能就不适用。需要经过详细的计算，但起码要保证两个堆能谱大致相当。

ADS需要用到加速器驱动的中子源，其主要作用是燃烧核燃料。此外，设施是耗电耗能设施。

NPRV：您这个小堆次临界设施需要换料吗？

胡博士：我们这个小堆设计是不需要换料的，它有增殖特性，可以一直运行下去。

NPRV：您提出的这个小堆概念，目前有工业上的合作伙伴吗？

胡博士：目前还没有。因为这个小堆概念是我们提出来的，我们不是小型公司，很多小型公司的小堆设计方案不愿和别人分享，因为他们有投资人。我们很乐意提出的这个小堆方案和大家一起做相关的研究，无论是谁先建造出来。我的态度是开放的，包容的。我希望就基础研究而言共同开发，至于实际工程谁先拔得头筹，这与自身实际状态有关系，不是我关心的问题。我在MIT拿到一些经费，这些经费有助于推动相关的研究继续，我也希望找到合作者，这次来华，有意去了清华大学，看是否有合作机会。但是目前还没有（启动合作）。

“拥有实际工程经验对于核反应堆设计开发非常重要。”

NPRV：您能谈谈中美熔盐堆方面的合作情况吗？

胡博士：中科院开发熔盐堆，和MIT保持了一些合作，但是资金不是太大，我是MIT参与组织者之一。当时的合作，主要是帮助他们做一些基准例题的核算，他们没有小堆（熔盐堆）许可方面的经验，大致内容就是这样。

我了解到，上海方面，其设计方案换了很多种，刚开始立项的时候应该是想设计一种在线换料，但后来发现不太可行，那个技术难度太大了。中国之前没有进行过熔盐堆方面的研究，即使美国在上世纪60年代研究熔盐堆时也没有选择在线换料设计方案。所以那个时候我和他们沟通后用高温燃料小球这个方法。而我们自己的反应堆设计时，选择的紧凑燃料设计，将燃料放在石墨中间，我们没用球状燃料。中国将在甘肃建设的熔盐堆可能会选择和高温堆一样的球状燃料，因为他们在这方面的技术日趋成熟。

特别提一下孙凯超，他是我们这边做核反应堆计算的工程师，我们堆芯换料的时候都是他在负责相关的计算。他拥有丰富的工程经验，也是和中科院合作的主力之一，他帮他们指出了一些问题。拥有实际工程经验对于核反应堆设计开发非常重要。如果没有实际工程经验，你虽然进行了大量数值模拟，但可能没办法判断其中的差错。

“美国的私企和国家研究机构联系更为紧密，这对于核能开发而言，是积极的。”

NPRV：我们也从新闻关注到美国和英国对小堆这一块投资比较大，相关各方面的企业也比较多，而且技术也比较领先。就核能开发而言，因为中美的体制不完全相同，美国更多的是依赖于私人资本。但中国更多的是依赖国家队，诸如上海的熔盐堆，也包括现在中美合作的行波堆，这方面中国基本上没有民营资本。美国和英国在开发小堆方面，政府为代表的公共资本，或者公共政策方面的支持情况如何呢？

胡博士：就研发而言，美国政府对于这方面的支持是比较大的，美国政府每年都有相应的预算，具体为能源部落实。无论是国家队还是民营企业，如果有较好的发展项目，都有机会获得政府的资金支持。美国目前有数家民营企业在从事小堆的开发，但是发展到了一定程度，它们都有机会申请政府资助和政策支持等。NuScale首堆选址国家实验室，就是政府支持的一种形式。

美国国家层面对于小堆等先进堆发展也是积极支持的，一方面是能源部对核能初创公司的经济补贴，也就是提供资金支持，另一方面是美国能源部下属的国家实验室对于核能初创公司开放，他们可以利用实验室的设施，这个对于发展新技术是非常有利的，也就是美国政府其实从资金和技术方面都在鼓励私人资本参与到小堆发展中来。这一点，美国的私企和国家研究机构联系更为紧密，这对于核能开发而言，是积极的。美国在这方面做的很好，无论是提供设施还是资金。美国政府就把我们（MIT）的反应堆和国家的其它反应堆都放到一个机构下面。工业界如需要，就可以向能源部申请支持。能源部还能给一部分资金支持，如支持从事燃料、材料研究的相关企业利用反应堆进行辐照照射试验。MIT的反应堆也接受了工业界的辐照研究申请，相关经费都是从能源部来的。

“这方面而言，MIT等美国高校的优势就很明显了，我们的反应堆就在我们办公室隔壁，可以随时去操作和学习，对于学生和年轻人很有优势，也很有帮助。”

NPRV：请您再谈谈中美核科学教育上的一些差异？

胡博士：我从台湾清华大学毕业到MIT后，发现MIT早在1958年就建造了一台反应堆。那座反应堆就在MIT校园里，在上世纪八十年代进行过一次全面升级，距今已经60多年了。对于MIT的学生而言，他们有机会直接参与核能相关的开发。我想对于很多学生，他们可能学核工程很多年，却没有机会在真正的核反应堆上实際操作，或做一些实验研究。MIT的学生是有机会直接操纵反应堆、进行反应堆功率控制等机会的。

我们的学生可以还可以在反应堆上做一些反应性相关方面的研究，进行高温材料的照射，其温度可加到1300多摄氏度，模拟核燃料元件的辐照情况，也可以进行聚变材料研究等。从我的角度而言，美国教育领先的地方就是有很多这样的公开资源，可以让学生学到很多东西。

NPRV：您对我们年轻的核专业学生有何建议？

胡博士：实际经验、实物操作都将对学习和研究大有裨益。实验室和实际工程，仿真模拟和真实试验等应该是紧密联系的。诸如之前提到的熔盐堆的设计开发，一个有实际工程经验的人，才更可能识别参数设计、计算是否合理，没有实际操作经验的人是很难判断的。这这方面而言，MIT等美国高校的优势就很明显了，我们的反应堆就在我们办公室隔壁，可以随时去操作和学习，对于学生和年轻人很有优势，也很有帮助。年轻人在这种环境更有可能对科学研究充满好奇心。如果可能，建议中国学生多注重实际操作。

“核应急响应机制受国家层面的文化影响。”

NPRV：能请您谈谈美国在大学、科研院所的管理体系、思想上跟中国的差异吗？如实验室的研究设施是否向公众、私人资本开放，这是否关乎文化上的差异？

胡博士：我觉得文化上的差异造成了两国的不同。例如日本福岛事故发生的时候，日本的核能科技一直做得很好。我以前跟日本人合作的时候，他们是很脚踏实地的民族。福岛事故发生的时候，他们在层层上报，最后是他们的最高领导决定要做什么事情，他们本质上就是要保护公司的利益。这种层层上报，不能越级的决策风格，导致事故的严重性不能获得及时的决策响应，最终导致那么一场核电大灾难的发生，这种核应急响应机制受国家层面的文化影响太深，日本、中国以及韩国等亚洲国家是脚踏实地，重视基础的亚洲文化，这对于发展积累而言非常有优势，然而这种注重层次感的另一面，对于需要紧急决策时就有弊端了。中国2017年出台了核安全法规，未来对于核应急可能更有帮助。

我觉得公众的科普教育很重要。比如说燃煤发电，大概有1~2万人因为煤，汽车尾气而造成呼吸道的问题，比如气喘。对于这种代价公众可能并没有直接认知，但是对于核电站事故情况则相反：福岛海啸中死掉的人接近两千人，撤退中老年人死掉了1500，真正因为辐射死掉的人不到两百人。核能的代价部分应该在正确的宣传指导下，为公众合理接受。台湾的媒体已经发现在废核之后，增加了燃煤，空气污染更加严重。然后要增加天然气，台湾自己没有天然气，进口需要增加天然气的储存仓，储存仓如果发生爆炸也很严重，所以人家不让它建。所以不管是什么样的发电方式，都是会有风险的。

你看燃煤，燃煤也有很多废料，它只不过是排放到大气层中，煤燃烧后还会有一些沉渣，那些沉渣剩下的一部分是有放射线的，有很多重金属，燃煤废料的体积比核能更多，只是大家没有觉得这是一种伤害。

NPRV：美国的公众对核能的接受程度都比其他国家高很多。

胡博士：我觉得主要是因为美国都没有发生什么事故，像三里岛这样的事故也没有造成人员死亡，没有严重后果，它都是封起来的，可是花了很多钱去清理。美国民众比较信任政府，如果发生什么事情的话，他们都会知道的。

“Thatistherightthingtodo！”

NPRV：现在小堆的发展环境很好，很多公司的小堆的技术都在持续推进，你比较看好哪些技术或公司？

胡博士：我没有仔细研究他们的技术，我觉得最重要的一点是因为私人产业，尤其是比尔盖茨，他有充足的资金做长期投资他觉得自然环境很重要，很多人都是希望做出改变，所以他就愿意去支持做这件事情。他也许一开始就知道他的这个投资风险很高，他是他就觉得应该要去支持，thatistherightthingtodo。我是看好在美国有一些富足的技术领导者们对环境很关注，他们觉得需要去支持核能的发展。他们认认为促进低碳能源发展对于未来很有必要，纷纷支持核能初创公司，例如比尔盖茨和亚马逊的老总分别注资泰拉能源以发展行波堆，发展聚变堆等。这些人并非为了资本回报，仅仅是出于社会责任感。

NPRV：未来10年内会有突破性的技术吗？

胡博士：很难讲，这个需要有人有魄力去愿意把它建起来，纸上谈兵是不够的。

NPRV：关于军民融合您有什么建议？

胡博士：我是觉得以前很多军中研发出来的产品，以后就变成民用，像GPS，这些都以前战略研发出来的产品（技术不分军用和民用）。核能需要做一些长期发展，战略前沿的部署。

鸣谢：感谢胡博士百忙之中抽出宝贵时间和核能研究展望NPRV聊核能相关的话题，难能可贵的是，期间胡博士因感冒身体多有不适。胡博士基于其深厚的研究工作经历对核行业的思考，对我们颇有启发。谨以此分享业界。