全球核能发展重回“快车道”

近两年，包括英国、日本、美国、法国在内的多个国家加快了发展核电的步伐，部分国家还将核能纳入国家能源战略发展的新布局之中。

（来源：能源评论•首席能源观 文/成功 李吉辉）

国际能源署今年1月发布的《核能新时代之路》报告显示，核电发电量已占全球发电量的近10%，是仅次于水电的第二大低排放电力来源。目前，全球在建核电装机容量已超7000万千瓦，达到过去30年来的最高水平，有40多个国家和地区正在制定扩展核能项目的计划。

从这些国家推出的核能政策规划中，可以看出哪些行业发展方向？又有哪些技术需要关注？

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多国调整核能发展政策

根据国际原子能机构动力堆信息系统的数据，截至2024年7月1日，全球共有416台机组在运行，装机容量为37470万千瓦，略超过2018年的峰值。全球有59座反应堆（装机容量预计为6000万千瓦）正在建设中，这些反应堆分布在13个国家，包括美国、法国、土耳其、日本、韩国等。截至2023年12月底，我国在建核电机组26台，总装机容量3030万千瓦，在建机组装机容量占全球在建机组总装机容量的39.63%。

从2023年开始，部分国家调整核电发展的政策，其中，日本、英国和美国的政策值得关注。

日本在2023年4月发布的《未来核政策方向与行动指南（草案）》提出，在保证安全的前提下，最大限度利用可再生能源与核能，具体举措包括集各方力量推进核能重启运营，推进安全管理改革，加强相关部门、机构和组织之间在核电站安全方面的合作体系，开发并建设具有新安全机制的下一代创新核反应堆，通过创新技术提高核电站安全性，同时构建核能研发体系，并对下一代创新核反应堆定期评估，推进聚变能创新战略，培育相关产业并加速研发。今年2月，日本政府公布最新修订的《能源基本计划》，提出到2040年，核能在日本电源结构中的占比将达到20%，核能在该国能源装机结构中的占比为8.5%。

英国能源安全和净零排放部在2024年1月发布《民用核电2050路线图》，明确了“从2030年到2044年，每五年交付3～7吉瓦的装机规模，以实现2050年24吉瓦的核电装机容量”的目标。《路线图》还提出，要加快核电技术研发创新，加快发展本国核燃料循环技术，具体的举措包括推进高温气冷反应堆项目示范，优先投资反应堆、放射性核素供应等。

2024年11月，美国提出新的核能发电装机目标：到2035年增加3500万千瓦的新产能，到2040年实现每年1500万千瓦的装机增长。为实现上述目标，美国计划建造新的大型吉瓦级反应堆和小型模块化反应堆，并通过许可证更新、电力升级和重新启动退役的反应堆来扩展和扩展现有反应堆。同时，美国还将开发组件供应链，发展燃料循环供应链，并加强乏核燃料管理。今年5月，美国政府表示，将通过核管理委员会专项快速审批机制、减免许可费用40%、援引《国防生产法》调配铀资源等手段，为小型模块化反应堆与微型堆商业化铺路。

在多国调整核电政策的同时，金融机构也在改变既有投资思路，推动核能项目发展。6月11日，世界银行行长彭安杰正式宣布解除自1959年以来的核能项目融资禁令，并将重点支持延长现有核电站寿命、升级电网基础设施，加速开发小型模块化反应堆。欧盟的主要投资机构欧洲投资银行也从今年开始直接对新核电项目进行融资。

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打造多元化核能技术路线

在多国推出的核能发展政策中，“加快推动核能技术研发”等类似表述多次出现。核反应堆技术主要涵盖核裂变技术和核聚变技术，近年来，这两条技术路线不断取得突破，实现了从实验室到工程验证乃至落地的过程。

核裂变技术中，大型压水堆是当前国际核能发展的主流商用技术，其优势主要体现在非能动安全系统、燃料高燃耗设计以及堆芯结构优化三方面。下一步，大型压水堆将通过非能动安全系统与智能化技术协同增强事故应对能力，降低单位建设成本，具备调峰及非电应用潜力也将是这项技术发展的重要方向。

小型模块化反应堆一般指单台额定电功率300兆瓦以内的核反应堆，这项技术的优势主要包括模块化建造、一体化反应堆压力容器设计、自然循环冷却等方面，具备体积小、运输便捷、快速部署和固有安全性强等特点。未来，小型模块化反应堆可参与电网调峰稳压，成为多能互补能源系统中的重要组成部分。

第四代核能系统主要包括钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆、超高温气冷堆、超临界水冷堆和熔盐堆六种典型堆型。尽管类型多样，但在共性关键技术领域存在相通的研发重点与挑战，且已取得积极进展。

近年来，全球聚变能实验在近年也陆续从试验阶段加快向工程验证阶段迈进。我国在等离子体高参数运行、三维非平面模块化线圈制造和双亿度聚变实验等方面取得一系列世界领先成果。美国、德国、法国也相继推进关键装置升级和高约束实验，在等离子体稳定性控制和新构形装置研制等方面取得重要成果，全球聚变能竞赛全面提速。日本于2024年11月12日正式启动聚变能示范电厂项目，预计将在2025年完成初步设计。加拿大一家公司则正在建设聚变示范装置，目标是到2026年实现科学盈亏平衡。

人工智能的发展推动了从核能材料研发到反应堆设计的全流程革新。多国科研机构和企业纷纷部署人工智能模型，用于等离子体控制、材料开发和装置设计等关键环节，显著提升了研究效率和精度。今年2月，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所、安徽大学、清华大学合作推出首个专注于核聚变任务的大模型羲核启明；3月17日，日本首次用人工智能预测并控制等离子体约束磁场状态，显著提升高速动态调控能力。

高温超导材料和新型结构材料的创新也在提升聚变技术的商用潜力。2024年7月10日，德国马克斯·普朗克研究所通过激光诱导技术在更接近室温的条件下实现了超导现象。2024年8月19日，麻省理工学院通过在金属壁中添加具有较低氦嵌入能的纳米级颗粒，显著延长了核聚变反应堆内部结构材料使用寿命。2025年1月，俄罗斯开始利用增材制造方法研制钨铜复合材料，以用于托卡马克偏滤器。

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应加强价值体现和安全管理

根据国际原子能机构的预测，随着终端用途电气化程度的提高，从2023年到2050年，全球用电量预计将以2.8%的年均增长率增长；到2050年，电力在最终能源消费量中的份额预计将比2023年增长超过20个百分点，达到40%。核能发电装机容量将增长至2023年的2.5倍。实现上述目标的前提之一，是明确核能项目的定位，密切关注并提高核能运行的安全水平。

一方面，需明确核能定位，加大对保障电力系统安全和低排放作用的补偿力度。

作为一种调节资源，核能项目可以在系统负荷过重时发电，助力系统的安全运行。但是，目前大多数市场通过设定价格上限限制了核电项目的定价，导致运营方难以获得可调度容量收入。同时，电力市场也未充分补偿核电的低碳属性，碳价远低于实现净零排放所需水平。因此，完善市场机制，合理补偿核电的可调度性和低碳属性，并将核能纳入清洁能源补贴和支持政策体系，是核能项目发展的重要支撑。

另一方面，需全面关注在运与退役核电项目的安全问题。

同时近年来，部分国家核电厂可用性下降，例如，法国2022年3月可用性系数降至54%，是由计划外停堆等因素导致。美国核电厂可用性系数虽在2020年达到91%，但寿命分布与法国相似，同样面临挑战。核电厂安全退役至关重要，涉及从裂变材料移除到场区恢复的全过程。退役成本受多因素影响，存在不确定性，但大多数国家已要求公用事业公司提前安排足够资金，监管机构在资金管理机制和金额审批方面发挥重要作用。核电项目的安全管理不仅需要成本投入，还需在技术、监管、应急响应等多方面加强保障，以确保核电厂全生命周期的安全与可持续性。

核电站退役（包括从裂变材料关闭和移除到场区环境恢复的所有活动）对于安全管理放射性材料至关重要。退役成本受到诸多因素的影响，如退役时间表、核电厂地点、核废料的贮存和处置安排、所需净化水平、法律要求、成本上涨以及贴现率等。建议相关部门和企业应密切关注退役成本的变化趋势，在核电站规划建设阶段，充分预留资金应对成本上升，并在运行期间优化集资策略。

（作者成功供职于能研智库；李吉辉系中国矿业大学化学与环境工程学院副教授）