2020年2月，歐盟可持續(xù)核能技術(shù)平臺(tái)（SNE-TP）發(fā)布了新版《可持續(xù)核能戰(zhàn)略研究議程》草案，介紹了歐洲核能的未來(lái)展望和歐洲部署的核能戰(zhàn)略，并提出了歐洲核能領(lǐng)域未來(lái)將優(yōu)先研究和開(kāi)發(fā)的主題，涉及反應(yīng)堆技術(shù)、使能技術(shù)和交叉領(lǐng)域技術(shù)三大技術(shù)主題領(lǐng)域以及非技術(shù)性交叉領(lǐng)域。

1 歐洲核能的未來(lái)

在為人類提供其所需能量方面，當(dāng)今世界面臨著巨大的挑戰(zhàn)。世界人口和福利標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)上升，導(dǎo)致能源需求不斷增加，且超過(guò)了提高能源效率所帶來(lái)的收益。同時(shí)，我們正面臨全球變暖的威脅，這很大程度上應(yīng)歸功于滿足人們能源需求的方式。

近年來(lái)，國(guó)際上許多機(jī)構(gòu)研究證明，核能在當(dāng)前低碳能源中占到了重要比例，并且在未來(lái)低碳經(jīng)濟(jì)和社會(huì)中將起到關(guān)鍵作用。許多研究發(fā)現(xiàn)，核能在能源結(jié)構(gòu)中的份額下降了，而整體能源需求預(yù)計(jì)將大大增加，這就導(dǎo)致對(duì)核能發(fā)電需求的增加。

核能為歐盟提供了26％的電力和一半的低碳電力，并且符合歐盟能源政策的三大核心要求：環(huán)境可持續(xù)性、供應(yīng)安全性和靈活性以及經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力。核能除了為經(jīng)濟(jì)創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和創(chuàng)造價(jià)值外，還為社會(huì)帶來(lái)許多其他好處。歐洲反應(yīng)堆生產(chǎn)的放射性同位素已廣泛用于醫(yī)藥、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和研究中。

SNE-TP在歐盟戰(zhàn)略能源技術(shù)規(guī)劃（SET-Plan）框架下成立，旨在整合和提升歐洲核裂變能研發(fā)能力以推動(dòng)歐洲先進(jìn)核能技術(shù)發(fā)展，助力歐洲實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)2050年轉(zhuǎn)型目標(biāo)，并使歐洲在民用核能領(lǐng)域保持技術(shù)和行業(yè)領(lǐng)先地位。SNE-TP的研發(fā)框架涵蓋了核能系統(tǒng)發(fā)展的三大重要支柱：輕水堆、快堆以及熱電聯(lián)產(chǎn)。圖1為SNE-TP實(shí)現(xiàn)綜合愿景的暫定路線圖。

2 未來(lái)歐洲核能領(lǐng)域的優(yōu)先研發(fā)主題2.1 反應(yīng)堆技術(shù)（1）反應(yīng)堆的建造和運(yùn)行

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：識(shí)別和分析金屬部件老化機(jī)制，開(kāi)發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和預(yù)測(cè)工具以減緩其老化；加深對(duì)長(zhǎng)期輻照條件下混凝土性能的理解，并開(kāi)發(fā)監(jiān)測(cè)方法；開(kāi)發(fā)電纜狀態(tài)監(jiān)測(cè)和建模方法；基于物理建模和在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)反應(yīng)堆主要部件的數(shù)字化模型；使用人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、3D成像等先進(jìn)技術(shù)降低反應(yīng)堆的建造、維護(hù)、斷電等成本，并提高其安全性。

（2）在役檢查、資格認(rèn)證和無(wú)損監(jiān)測(cè)

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：為所有機(jī)械組件開(kāi)發(fā)帶風(fēng)險(xiǎn)指引功能的在役檢查系統(tǒng)；了解阻礙國(guó)家間認(rèn)證轉(zhuǎn)移的技術(shù)及其他障礙，開(kāi)發(fā)應(yīng)對(duì)方法或規(guī)程；設(shè)計(jì)可檢查性功能；驗(yàn)證無(wú)損檢測(cè)檢驗(yàn)?zāi)M軟件的準(zhǔn)確性；探索新的核電廠狀態(tài)無(wú)損監(jiān)測(cè)方法；設(shè)計(jì)高質(zhì)量、簡(jiǎn)單、可靠的組件接口。

（3）先進(jìn)反應(yīng)堆和下一代反應(yīng)堆

①M(fèi)YRRHA項(xiàng)目。MYRRHA是歐盟正在開(kāi)發(fā)的鉛鉍冷卻加速器驅(qū)動(dòng)研究堆，用于驗(yàn)證雙重燃料循環(huán)中高放廢物的嬗變。該項(xiàng)目將重點(diǎn)進(jìn)行如下研究：燃料和材料認(rèn)證研究，包括混合氧化物燃料與冷卻劑的相互作用、瞬態(tài)過(guò)程中燃料棒失效極限、包殼腐蝕、鉛鉍合金冷卻劑中材料的機(jī)械性能以及耐腐蝕涂層等；冷卻劑化學(xué)控制，包括冷卻劑自身控制、反應(yīng)堆系統(tǒng)中放射性物質(zhì)的釋放和捕捉以及反應(yīng)堆部件清潔；熱工水力，包括研究流形以及潛在的滯留和分層、湍流傳熱建模、地震的熱工水力效應(yīng)和誘發(fā)晃蕩的潛在影響以及潛在冷卻劑凍結(jié)過(guò)程研究；組件測(cè)試，包括驗(yàn)證所有運(yùn)行條件及瞬態(tài)條件下堆芯的完整性和可冷卻性、通過(guò)對(duì)流固耦合引起的壓降和振動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)值評(píng)估以評(píng)估事故場(chǎng)景中的故障風(fēng)險(xiǎn)、異常情況（如地震）下安全棒和控制棒的插入時(shí)間和可靠性評(píng)估、反應(yīng)堆主泵液壓設(shè)計(jì)的原理驗(yàn)證測(cè)試以及葉輪和軸承防腐蝕測(cè)試以及燃料處理機(jī)的原理驗(yàn)證和可靠性測(cè)試；加速器可靠性研究，包括進(jìn)一步提高加速器部件的可靠性并開(kāi)發(fā)快速容錯(cuò)恢復(fù)方案；儀表與反應(yīng)堆控制研究，包括測(cè)試和評(píng)估反應(yīng)堆的儀表與控制系統(tǒng)；仿真程序驗(yàn)證，涉及熱工水力、化學(xué)、中子學(xué)、機(jī)械性能等方面；安全性評(píng)估，尤其要考慮嚴(yán)重事故等極端情況。

②鈉冷快堆（SFR）。ASTRID是歐盟正開(kāi)發(fā)的鈉冷原型快堆，用于示范閉式燃料循環(huán)中的鈉冷卻劑技術(shù)?；谇捌诨A(chǔ)，將重點(diǎn)圍繞如下主題研究：設(shè)計(jì)與安全性研究，確定由ASTRID鈉冷快堆設(shè)計(jì)衍生出的商用1 000 MW快堆的功能描述和草圖，并探索如何使鈉冷快堆具備大型反應(yīng)堆的成本競(jìng)爭(zhēng)力；仿真和程序驗(yàn)證，包括堆芯多尺度和多物理現(xiàn)象建模、嚴(yán)重事故中物理現(xiàn)象建模以及反應(yīng)堆化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；燃料及材料鑒定，增加對(duì)高燃耗時(shí)燃料的認(rèn)知，以及對(duì)將奧氏體不銹鋼作為包殼材料時(shí)的性能評(píng)估；儀器檢查技術(shù)，開(kāi)發(fā)可直接在鈉冷卻劑中操作的傳感器和技術(shù)，尤其是用于速度測(cè)量的渦流流量計(jì)、中子測(cè)量（高溫裂變室盡可能靠近堆芯）、利用聲學(xué)傳感器進(jìn)行缺陷探測(cè)和目標(biāo)可視化。

③ALFRED項(xiàng)目。ALFRED是歐盟正在開(kāi)發(fā)的鉛冷示范堆，用于示范閉式燃料循環(huán)中的鉛冷卻劑技術(shù)。該項(xiàng)目將重點(diǎn)進(jìn)行如下研究：開(kāi)發(fā)解決冷卻劑腐蝕的策略和技術(shù)，包括材料開(kāi)發(fā)、冷卻劑化學(xué)以及表面處理等；燃料處理以及在役檢查和維修；其他主題，包括燃料冷卻劑相互作用、冷卻劑中裂變產(chǎn)物研究、嚴(yán)重事故的進(jìn)程及現(xiàn)象學(xué)研究等。

④氣冷快堆（GFR）。GFR將重點(diǎn)圍繞如下主題進(jìn)行研究：燃料系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，尤其關(guān)注正常和意外條件下燃料的材料特性和性能研究；陶瓷或難熔包殼材料的選取、開(kāi)發(fā)和測(cè)試；利用現(xiàn)有計(jì)算工具和核數(shù)據(jù)庫(kù)驗(yàn)證氣冷快堆設(shè)計(jì)；極端條件下余熱排出系統(tǒng)的電氣保障；制定應(yīng)對(duì)嚴(yán)重事故的策略。

⑤高溫反應(yīng)堆（HTR）。HTR的技術(shù)成熟度相對(duì)較高，將重點(diǎn)圍繞如下主題研究：冷卻劑出口溫度為750～850 ℃的高溫反應(yīng)堆示范和許可；HTR與熱電聯(lián)產(chǎn)及其他終端應(yīng)用的結(jié)合；燃料制造的高性能、低成本質(zhì)量控制，以及用于替代燃料循環(huán)或超高溫反應(yīng)堆的新型結(jié)構(gòu)和功能材料的開(kāi)發(fā)和測(cè)試，尤其是難熔金屬和陶瓷復(fù)合材料；完善最大限度減少核廢物的技術(shù)，如對(duì)受照石墨進(jìn)行凈化和再循環(huán)，或?qū)|(zhì)石墨中的TRISO顆粒進(jìn)行分離或再循環(huán)。

⑥熔鹽堆（MSR）。MSR將重點(diǎn)圍繞如下主題研究：熔融鹽成分的物理和化學(xué)表征；液體燃料行為分析與開(kāi)發(fā)；結(jié)構(gòu)材料鑒定；系統(tǒng)儀表和控制；原型MSR的組件設(shè)計(jì)規(guī)則修改建議；開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)燃料處理概念；堆外和堆內(nèi)模型開(kāi)發(fā)；開(kāi)發(fā)MSR示范堆。

（4）小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）

①輕水堆（LWR）。LWR方面將重點(diǎn)圍繞如下主題研究：堆芯，其重點(diǎn)是在無(wú)可溶硼設(shè)計(jì)中使用可燃毒物；容器及其內(nèi)部零件，開(kāi)發(fā)緊湊型熱交換器及相關(guān)制造工藝；使用非能動(dòng)安全系統(tǒng)應(yīng)對(duì)各種意外情況；嚴(yán)重事故處理策略，尤其將注意堆芯保留策略以及堆芯老化和熔化的應(yīng)對(duì)；縮短現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間；研究由于采用一個(gè)監(jiān)控室監(jiān)控多個(gè)模塊的方式引起的人為因素問(wèn)題；概率安全分析；許可方面，開(kāi)發(fā)通用的水冷SMR安全分析方法以及設(shè)計(jì)評(píng)估方案。

②先進(jìn)模塊化反應(yīng)堆。該領(lǐng)域主要圍繞如下方面進(jìn)行研究：實(shí)現(xiàn)SMR批量制造的相關(guān)研究，包括簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、緊湊型設(shè)計(jì)、更適合制造的設(shè)計(jì)以及盡量使用商業(yè)化元件；與工業(yè)應(yīng)用結(jié)合的相關(guān)研究，包括確保工業(yè)過(guò)程與反應(yīng)堆運(yùn)行中的事故不會(huì)互相影響，以及通過(guò)開(kāi)發(fā)負(fù)荷跟蹤模式、儲(chǔ)熱技術(shù)和改變熱量和電力生產(chǎn)比例使反應(yīng)堆能夠滿足工業(yè)應(yīng)用中波動(dòng)的電力需求。

2.2 使能技術(shù)（1）核電廠安全

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：開(kāi)發(fā)擴(kuò)展現(xiàn)有概率安全評(píng)估范圍的方法；研究長(zhǎng)期和多單元的安全功能喪失；開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證確定性和概率性安全分析的高級(jí)工具和方法；在電廠中集成新設(shè)備，評(píng)估其影響并降低其可能產(chǎn)生的壓力；支持歐洲其余反應(yīng)堆裝置運(yùn)行，尤其關(guān)注設(shè)計(jì)擴(kuò)展工況事故和停堆工況；評(píng)估非能動(dòng)安全系統(tǒng)執(zhí)行指定功能的安全性和可靠性；建立數(shù)字儀表與控制系統(tǒng)可靠性的評(píng)估方法并與概率安全評(píng)估集成一體；研究容器內(nèi)外熔體或碎片的可冷卻性；緩解安全殼內(nèi)氣體爆炸的風(fēng)險(xiǎn)；評(píng)估事故源項(xiàng)并緩解其風(fēng)險(xiǎn)；開(kāi)發(fā)乏燃料池事故緩解工具。

（2）燃料開(kāi)發(fā)、燃料循環(huán)和乏燃料管理

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：開(kāi)發(fā)安全經(jīng)濟(jì)的燃料，包括開(kāi)發(fā)新型先進(jìn)耐事故燃料（ATF）；提高燃料的循環(huán)利用率；改進(jìn)裝配設(shè)計(jì)和制造；改進(jìn)用于驗(yàn)證燃料性能和安全的計(jì)算和驗(yàn)證程序；改進(jìn)輻照后檢驗(yàn)（PIE）的方法；確保關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)設(shè)施（如研究堆和熱室）的可用性；處理和貯存泄漏的燃料組件；了解乏燃料和貯存系統(tǒng)過(guò)去十年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，優(yōu)化貯存系統(tǒng)，以減少對(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期貯存后的燃料和貯存桶的處理；針對(duì)一些具有挑戰(zhàn)性的燃料（如高燃耗、多次循環(huán)的MOX燃料）和先進(jìn)燃料（如ATF），開(kāi)發(fā)先進(jìn)的后處理和回收技術(shù)；利用先進(jìn)一體化計(jì)算工具來(lái)開(kāi)發(fā)綜合廢物管理策略。

（3）核電廠退役

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：通過(guò)設(shè)計(jì)、材料選擇、操作措施、有效的拆除技術(shù)以及開(kāi)發(fā)先進(jìn)的廢物處理和調(diào)節(jié)技術(shù)，最大限度地減少核廢料的產(chǎn)生；開(kāi)發(fā)高效拆卸技術(shù)用于拆除結(jié)構(gòu)與組件，包括遠(yuǎn)程拆卸技術(shù)；制定廢物最小化的退役策略，包括將材料安全釋放到環(huán)境中、回收或再利用以及利用可靠且成本效益佳的方式將其處置至極低放射性水平；學(xué)習(xí)現(xiàn)有退役經(jīng)驗(yàn)，并確認(rèn)廢物管理和退役的最佳實(shí)踐；開(kāi)發(fā)用于廢物清單評(píng)估以及工廠和設(shè)施評(píng)估的表征技術(shù)，以協(xié)助退役計(jì)劃實(shí)施。

（4）社會(huì)、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)方面

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：從經(jīng)濟(jì)角度提高核能的競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)先進(jìn)的確定性概率安全評(píng)估方法來(lái)提高可用因子以及優(yōu)化安全裕度和功率提升率，改進(jìn)非能動(dòng)安全功能以提高運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性；提高核電在社會(huì)和政治方面的接受度，增進(jìn)民眾對(duì)核電的了解，在技術(shù)上與其他低碳能源技術(shù)進(jìn)行對(duì)話和結(jié)盟以解決共同面臨的跨領(lǐng)域研究問(wèn)題，開(kāi)展泛歐交流活動(dòng)讓公民可以自我教育并做出獨(dú)立決定；提高核電在不斷變化條件下的適應(yīng)能力，分析包括電網(wǎng)干擾在內(nèi)的間歇性外部負(fù)載對(duì)現(xiàn)有和新核電站安全功能的影響，分析新型危害（如無(wú)人機(jī)襲擊、網(wǎng)絡(luò)病毒等）對(duì)核電廠安全功能的影響，與旨在減少溫室氣體排放的可再生能源和其他能源技術(shù)進(jìn)行技術(shù)對(duì)話和整合。

2.3 交叉領(lǐng)域技術(shù)（1）數(shù)字化、建模與仿真

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證多尺度、多物理場(chǎng)（如材料科學(xué)、熱工水利和化學(xué)）和多相分析工具；開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證不確定性量化方法；開(kāi)發(fā)確保整個(gè)反應(yīng)堆壽期內(nèi)數(shù)字連續(xù)性的方法，包括支持運(yùn)行和維護(hù)的方法；通過(guò)數(shù)據(jù)分析確定可靠的指標(biāo)，用于診斷反應(yīng)堆的運(yùn)行和維護(hù)狀況以及確定組件的剩余壽命；將網(wǎng)絡(luò)安全集成到數(shù)字化過(guò)程中，以消除整個(gè)壽期中的數(shù)字風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)加強(qiáng)人工智能的開(kāi)發(fā)與利用；加強(qiáng)對(duì)虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工具的開(kāi)發(fā)和利用，特別是在支持反應(yīng)堆設(shè)計(jì)、運(yùn)行和維護(hù)方面。

（2）材料

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：LWR方面，開(kāi)發(fā)先進(jìn)的斷裂力學(xué)方法和新的環(huán)境輔助疲勞評(píng)估方法，以縮小現(xiàn)有LWR組件安全評(píng)估的安全裕度范圍；先進(jìn)堆方面，最為關(guān)鍵的是示范材料的建造，以解決耐高溫以及與液態(tài)金屬和氦冷卻劑兼容等問(wèn)題；交叉領(lǐng)域方面，更加廣泛應(yīng)用先進(jìn)制造方法、研究物理機(jī)理和開(kāi)發(fā)相關(guān)模型、開(kāi)發(fā)輻照后具有更好的耐高溫和耐腐蝕性能的材料、開(kāi)發(fā)材料性能鑒定的相關(guān)方法（尤其是焊縫和接頭、內(nèi)部應(yīng)力評(píng)估和在線監(jiān)測(cè)）以核材料測(cè)試基礎(chǔ)設(shè)施的使用和維護(hù)。

2.4 非技術(shù)性交叉領(lǐng)域（1）研究基礎(chǔ)設(shè)施

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：收集、更新和維護(hù)國(guó)際研究基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)營(yíng)組織合作；為這些基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)創(chuàng)造良好的財(cái)務(wù)基礎(chǔ)。

（2）協(xié)調(diào)一致

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：擴(kuò)大考慮進(jìn)行在役檢查和壽命管理的范圍；將歐洲電力公司要求文件（EUR）與所有適用西歐核安全監(jiān)管協(xié)會(huì)（WENRA）參考水平的國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）標(biāo)準(zhǔn)和EC修訂的核安全指令進(jìn)行比對(duì)；歐盟通用預(yù)許可過(guò)程應(yīng)包括技術(shù)內(nèi)容的詳細(xì)說(shuō)明。

（3）教育、培訓(xùn)和知識(shí)管理

該領(lǐng)域?qū)⒅攸c(diǎn)關(guān)注如下主題：發(fā)展多學(xué)科的知識(shí)和技能；確保核領(lǐng)域職位的穩(wěn)定供需。

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核科技動(dòng)態(tài) 2020年第3期