先進(jìn)反應(yīng)堆有助于使核電成為更容易獲得、更加可持續(xù)和更負(fù)擔(dān)得起的低碳能源方案。這些反應(yīng)堆具有更強(qiáng)的安全性能和優(yōu)化成本效益的設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)將為提高經(jīng)濟(jì)效益、簡化許可證審批程序和提高公眾接受度打開大門，最終有助于各國考慮采用核電實(shí)現(xiàn)其氣候目標(biāo)。

“先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)可運(yùn)行60年或更長時(shí)間，并有望簡化許可證審批程序，因而符合減緩氣候變化的要求，而減緩氣候變化既需要快速實(shí)施，又需要長期可持續(xù)性?！痹幽軝C(jī)構(gòu)核電技術(shù)發(fā)展科科長Stefano Monti說，“公眾的參與和接受對于核電的未來至關(guān)重要，隨著反應(yīng)堆設(shè)計(jì)從安全和經(jīng)濟(jì)角度不斷改進(jìn)，全球社會(huì)對這一重要的低碳電力來源的看法也將隨之改善?！?/p>

先進(jìn)反應(yīng)堆及相關(guān)燃料和燃料循環(huán)代表了核電技術(shù)的前沿。它們的設(shè)計(jì)建立在六十多年來核電研究、開發(fā)和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上。

原子能機(jī)構(gòu)與各國合作，以確定和應(yīng)對與發(fā)展先進(jìn)反應(yīng)堆有關(guān)的挑戰(zhàn)，如技術(shù)創(chuàng)新和安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這種支持包括開展協(xié)作研究項(xiàng)目和活動(dòng)（如與國際專家舉辦講習(xí)班），以及與第四代核能系統(tǒng)國際論壇合作。第四代核能系統(tǒng)國際論壇是一項(xiàng)國際合作努力，成員目前包括13個(gè)國家，自2000年成立以來一直在開展研究和發(fā)展活動(dòng)，以支持下一代核能系統(tǒng)。

先進(jìn)反應(yīng)堆的一些顯著特性包括：提高熱效率、最大限度地減少廢物、優(yōu)化自然資源利用，以及能夠同時(shí)滿足核能的電力和非電力應(yīng)用（如制氫）。這些特性擴(kuò)大了運(yùn)行潛力，極大地提高了核電廠的經(jīng)濟(jì)性。

精湛的設(shè)計(jì)

先進(jìn)反應(yīng)堆主要有兩類：“漸進(jìn)型”和“創(chuàng)新型”。漸進(jìn)型反應(yīng)堆為低碳能源生產(chǎn)提供了一座堅(jiān)固而直接的橋梁，而未來的創(chuàng)新型反應(yīng)堆將進(jìn)一步有助于各國走上低碳之路，同時(shí)大幅減少高放廢物，擴(kuò)大核電的非電力應(yīng)用。

目前，已有15座漸進(jìn)型反應(yīng)堆正在運(yùn)行，更多漸進(jìn)型反應(yīng)堆即將陸續(xù)建成。韓國的APR1400反應(yīng)堆和俄羅斯的VVER-1200反應(yīng)堆均為具有更高效率和先進(jìn)安全特性的壓水堆設(shè)計(jì)。APR1400反應(yīng)堆除了正在韓國部署外，還有一座核電廠目前正在阿拉伯聯(lián)合酋長國建造，首臺機(jī)組將于2020年投入運(yùn)行。

VVER-1200機(jī)組目前有三臺在俄羅斯運(yùn)行，有幾座正在孟加拉國、白俄羅斯、俄羅斯本國和土耳其建造，還有幾臺建在白俄羅斯的機(jī)組預(yù)計(jì)將于2020年底進(jìn)行調(diào)試。法國設(shè)計(jì)的EPR反應(yīng)堆有兩臺機(jī)組在中國運(yùn)行，還有幾臺在芬蘭、法國和英國在建，其設(shè)計(jì)目的是簡化電廠運(yùn)行，同時(shí)提高發(fā)電能力。

中國的1090兆瓦（電）HPR1000反應(yīng)堆，又稱“華龍一號”，正在中國各地建造，并計(jì)劃出口到其他國家，包括阿根廷和英國，首批機(jī)組預(yù)計(jì)在2020年底開始運(yùn)行。該反應(yīng)堆融合先進(jìn)的能動(dòng)和非能動(dòng)安全系統(tǒng)，例如在失去電源時(shí)僅靠重力插入控制棒，以及采用可承受較高壓力的新型安全殼結(jié)構(gòu)，最大限度地降低了發(fā)生核事故時(shí)的泄漏幾率。

1157兆瓦（電）AP1000壓水堆目前已在中國的兩座核電廠運(yùn)行。這種反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)相對簡單，包括較少的閥門，并具有利用自然力的特性，例如加壓氣體、重力流、自然循環(huán)流和對流等具有安全相關(guān)的功能。還有幾座AP1000機(jī)組正在美國建造，計(jì)劃于2022年開始發(fā)電。

創(chuàng)新促進(jìn)可持續(xù)性

創(chuàng)新型反應(yīng)堆仍在開發(fā)中，一些設(shè)計(jì)可能在2 0 3 0 年左右開始建造。它們的共同設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括：發(fā)電和制氫等其他非電力應(yīng)用所需的高運(yùn)行溫度，以及高度可靠的固有安全特性，通過最大限度地減少廢物和優(yōu)化自然資源利用來提高可持續(xù)性，以及提高實(shí)物保護(hù)和防擴(kuò)散能力的特殊措施。

一些設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)還包括諸如液態(tài)金屬或熔鹽等新型冷卻劑，使反應(yīng)堆能夠在環(huán)境壓力和更高的溫度下運(yùn)行，以提高效率。一些設(shè)計(jì)還可能采用閉式核燃料循環(huán)運(yùn)行，目的是減少放射性廢物的數(shù)量、毒性和壽命。

BN-800鈉冷快堆讓我們看到了創(chuàng)新型反應(yīng)堆的未來。BN-800，連同早期版本BN-600以及中國實(shí)驗(yàn)快堆，是目前正在商業(yè)運(yùn)行的三座快堆。BN-800自2016年10月起在俄羅斯運(yùn)行，采用钚和鈾組合的混合氧化物燃料。許多創(chuàng)新型反應(yīng)堆設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)采用類似的物理原理運(yùn)行，將核電技術(shù)的極限推向新的高度。了解更多快堆信息，請參見第14頁內(nèi)容。

“雖然下一代核電反應(yīng)堆離進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行可能還有好幾年的時(shí)間，但在研發(fā)舉措方面不斷取得的進(jìn)展非常令人鼓舞。”原子能機(jī)構(gòu)核電處處長Dohee Hahn說，“隨著我們努力實(shí)現(xiàn)清潔能源的未來，很明顯，核電在使我們達(dá)到所需的目標(biāo)方面將發(fā)揮重要作用?！?/p>

新燃料提供更多的能源、產(chǎn)生更少的廢物

研究人員正在研究為核反應(yīng)堆提供燃料的新方法。目的是最大限度地減少核廢物的影響，降低運(yùn)行和維護(hù)成本，同時(shí)提高核電廠實(shí)績，進(jìn)一步加強(qiáng)核安全。

一種方案是對乏燃料（即經(jīng)過輻照后的核燃料）中剩余的鈾和钚進(jìn)行多次再循環(huán)。這種回收的燃料可以為下一代核反應(yīng)堆提供動(dòng)力，更有效地利用資源，同時(shí)減少核廢物的數(shù)量和放射性毒性。通過多次再循環(huán)，反應(yīng)堆有可能幾乎只靠回收的乏燃料而不用新開采的天然鈾資源運(yùn)行。

耐事故燃料是正在為當(dāng)前和未來的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)開發(fā)的一種有前途的新型燃料。這種燃料使用新的改進(jìn)燃料和包殼（包圍燃料的外管），可以更好地承受反應(yīng)堆中的溫度變化和極端工況。這意味著，例如，它可以比目前使用的燃料更長時(shí)間地承受反應(yīng)堆堆芯中主動(dòng)冷卻喪失。

對于先進(jìn)反應(yīng)堆，目前正在開發(fā)在反應(yīng)堆堆芯中使用壽期更長的新型燃料，這意味著它們能提供更多的能量、產(chǎn)生更少的廢物。它們使用陶瓷化合物、金屬和合金形式的高原子密度鈾钚混合物，以提高反應(yīng)堆實(shí)績。這使得這種燃料更適合在快堆運(yùn)行過程中增殖或生成新的燃料。由于這些燃料所使用的材料類型也能高效地傳熱，因此燃料的整體溫度降低，變得更加均勻，從而提高了安全性。