2021年7月，國際原子能機構（IAEA）發(fā)布了最新版《國際核電狀況與前景》報告，強調了核電在緩解氣候變化和實現可持續(xù)發(fā)展方面的作用，概述了核電現狀與發(fā)展前景，重點介紹了影響核電未來部署的十個因素。《國際核電狀況與前景》自2008年開始每兩年發(fā)布一次，從2017年開始，改為每四年發(fā)布一次。

根據最新版《國際核電狀況與前景》，在過去十年間，核電裝機容量呈現逐步增長趨勢，通過新建反應堆或對現有反應堆升級改造而增加的新容量約23.7吉瓦（電）。截至2020年底，全球在運核動力堆有442座，總裝機容量為392.7吉瓦（電），其中約有89.5%是輕水慢化冷卻堆，6%是重水慢化冷卻堆，2%是輕水冷卻石墨慢化堆，剩余2%是氣冷堆。共有27個國家表示對核電感興趣，正在考慮、計劃或積極努力將核電納入其能源結構。

根據IAEA到2050年的高值預測，假定30年內現有核電機組廣泛長期運行，且新建核電達到500吉瓦(電)，核電裝機容量將增加到715吉瓦(電)。在低值估計中，到2050年，全球核電容量將減少7%，降至363吉瓦（電），占全球發(fā)電量的6%。然而，即使是低值估計，假設大約三分之一的現有核動力堆將在2030年前退役，而新反應堆將增加近80吉瓦(電)的容量，預計也會有大量的新核電廠建設。預計在2030年至2050年期間，新反應堆的新增容量將幾乎與退役反應堆容量相當。下文簡要介紹影響未來核電發(fā)展的十個因素。

一、資金與融資

開發(fā)新核電廠需要大量資金，雖然與利息相關的負債在核電廠壽期內會由發(fā)電產生的收入，但高度資本密集型項目還受到利率變化、建設工期以及其他一些不確定因素影響?，F已開發(fā)各種潛在的融資模式來解決其中一些不確定性。減輕核電廠壽期早期階段的風險，可以通過多種方式實現，例如，東道國政府向貸款人提供直接的主權擔保，或者核蒸汽供應系統(tǒng)供應商同意在項目中獲得股權。阿拉伯聯合酋長國的巴拉卡項目就采取了后一種方式，韓國電力公司持有納瓦能源公司和巴拉卡一公司18%的股權，而在芬蘭的漢希克維核電廠項目中，俄羅斯聯邦國家原子能公司獲得了34%的股權。對于最近在孟加拉國、白俄羅斯、埃及、匈牙利、伊朗和巴基斯坦等啟動核電和擴大核電國家的新建項目，供應商國和東道國政府選擇簽訂政府間協定以及提供政府貸款。

與大型反應堆相比，小型模塊堆可能具有一些優(yōu)勢，例如建設時間更短，前期資本費用更低，適用于較小的電網，以及可進行模塊擴展以逐步滿足需求。這些優(yōu)勢可能導致對目前用于大型核電廠的財務模式的重新審視。小型模塊堆在未來十年左右的成功示范可以鼓勵更多擴大核電和啟動核電國家考慮小型模塊堆。私人投資者對小型模塊堆技術的開發(fā)、示范和部署越來越感興趣。

另一項重要的責任涉及設施運行壽期結束時產生的費用，例如與設施退役和高放廢物長期管理有關的費用。與“前期”費用情況一樣，也必須從運營收入中提取準備金，以解決這些“后端”費用。后者可能占核電平準化成本的10%。管理核能使用的立法通常規(guī)定了在核電廠運行壽期的盈利階段預留支付后端費用的資金的要求?？刹扇《喾N不同方案，從要求業(yè)主在公司賬簿中留出適當的準備金，到要求將相關資金轉移給一個獨立的組織，由該組織負責這些資金管理和最終付款，以支付后端負債。

二、電力市場與政策

自2017年以來，全球電力市場的主要發(fā)展包括：風能、太陽能光伏發(fā)電等大量可再生能源持續(xù)部署成本不斷下降；由于各行業(yè)電氣化程度的提高，電力需求從經合組織國家轉移到非經合組織國家；政策導致碳定價大幅提高；以及排放交易計劃發(fā)生改變。此外，由于許多成員國承諾在本世紀中葉實現凈零排放，煤炭資產已成為一種負債，而金融機構也在逐步放棄對煤炭的投資。核能發(fā)電持續(xù)增長。

政府間氣候變化問題小組在2018年發(fā)布的《全球變暖1.5oC特別報告》和國際能源機構最近推出的《全球能源行業(yè)2050年凈零排放路線圖》均顯示，大多數實現凈零排放的軌跡包括核電，在未來三十年內，核能發(fā)電量將翻倍。原子能機構對2050年的預測表明，要實現《巴黎協定》的目標，到2050年至少需要將目前的核電容量增加一倍，這與國際能源機構的預測相一致。核電的一個明顯潛力在于它有能力幫助“難以脫碳”部門脫碳。由現有反應堆和先進反應堆生產的低碳熱能或氫可能成為各國成功實現凈零目標的關鍵。此外，核電在供應安全、可靠性和可預測性方面也具有明顯優(yōu)勢。

三、復原力

2021年2月，北美冬季風暴，加上各種因素共同作用造成的大停電，表明了擁有彈性能源系統(tǒng)的重要性。據預測，由于全球變暖，發(fā)生極端天氣事件的頻率會增加，強度也會越來越大。這些事件可能包括冬季風暴、強烈洪水或熱浪和干旱等，都會影響發(fā)電資產和電網基礎設施。雖然在過去的幾十年中核部門報告的天氣相關停電事件越來越多，但由于核電廠的設計可以在極端天氣條件下安全有效地運行，這些停電造成的發(fā)電損失相對有限。

在新冠疫情期間，成員國迅速采取行動，最大限度地降低疫情蔓延的風險，從而確保工作人員的安全和福祉，同時保持核電廠的業(yè)務連續(xù)性和適當的安全、安保和可持續(xù)性水平。沒有成員國報告稱因新冠疫情對其職工隊伍或供應鏈等基本服務的影響而導致任何核動力堆被迫關閉。有些核電廠通過取消非關鍵工作以盡量減少外部人員進廠，縮小了停堆范圍。還有一些核電廠延長了停堆時間，以便能夠以適應身體距離限制的慢節(jié)奏開展工作。還有一些核電廠將整個停堆工作都推遲到下一年。

四、先進反應堆和非電力應用

小型模塊堆預計通過高度模塊化實現技術競爭力，以降低建設成本和縮短建設工期，以及實現“批量生產的經濟性”。目前有72種不同技術準備程度的小型模塊堆設計，其中至少有25種計劃在2030年前進行示范。如果全球部署環(huán)境（包括燃料循環(huán)）完全啟用，那么小型模塊堆的貢獻將增加約1.6吉瓦（電）。然而，小型模塊堆技術仍然需要克服部署問題并達到商業(yè)競爭力，為此必須滿足幾個條件：展示具有新穎設計和技術的首創(chuàng)反應堆的安全和運行實績；訂單的連續(xù)性、相對于可替代方案的成本競爭力、強健的供應鏈、大規(guī)模可用的燃料循環(huán)以及可行的融資計劃；以及必須通過協調建立監(jiān)管框架（許可證審批路徑）。

第一座小型模塊堆已部署在俄羅斯聯邦的一個海上浮動動力裝置中，并從2020年5月開始商業(yè)運行，發(fā)電容量為70兆瓦（電）。關于陸基小型模塊堆，第一座模塊高溫氣冷堆目前即將完成熱試，即將于2021年底在中國并網發(fā)電。另一個例子是阿根廷的一體化壓水堆式小型模塊堆已處于建設后期階段（75%），目標是在2024年啟動和實現臨界，預期容量為30兆瓦（電）。

微型反應堆是另一種新興技術，其功率范圍在1兆瓦(電)到20兆瓦(電)之間，可以為工業(yè)偏遠地區(qū)或離網地區(qū)供電，提供電力彈性，作為柴油的替代品，并部署在甚至“正常”小型模塊堆都不適合的市場。

目前已有五座快堆在運行：俄羅斯的兩座在運快堆（BN-600和BN-800）和一座試驗堆（BOR-60）、印度的快中子增殖試驗堆和中國實驗快堆。2021年6月，俄羅斯聯邦開始建造BREST-OD-300快堆，這將是第一座鉛冷民用核能反應堆。如果成功，它將成為進一步發(fā)展核能的重要一步，通過燃料再循環(huán)和減少廢物足跡，提供更大的可持續(xù)性。其他國家也在這一領域取得進展。例如，中國正在建設兩臺大型示范快堆機組，并計劃最終部署商業(yè)快堆。印度正在完成其鈉冷原型快中子增殖堆的調試，這是該國正在計劃的幾座工業(yè)快堆的第一座。泰拉電力公司已宣布在懷俄明州一個即將退役的煤電廠原址上建造其第一座下一代核反應堆“Natrium”。日本正在其“核能x創(chuàng)新促進”計劃中開展可行性研究，作為其《快堆發(fā)展戰(zhàn)略路線圖》的第一階段。

在福島核事故之后，繼續(xù)在安全、建造技術和經濟方面進行水冷堆技術的創(chuàng)新。當今先進水冷堆設計中的安全系統(tǒng)具有不依賴電力的非能動特性，并包括更大的水庫存，以便在非計劃工況（例如全廠持續(xù)斷電）情況下能有數天而不是幾小時的處理時間。先進水冷堆的其他優(yōu)勢包括：廢物產生量更少、燃料利用率更高、可靠性更大、具有防擴散性以及能夠與電力應用和非電力應用相結合。在提高熱效率和經濟性方面，作為先進壓水堆和沸水堆設計的合理延伸，一些成員國正在開發(fā)的超臨界水冷堆概念突出了這種設計在經濟性、安全性和技術方面的有利特性。

熱電部門脫碳的需要導致人們越來越關注核能的使用，不僅用于發(fā)電，而且還用于其他能源密集型的非電力應用，例如海水淡化、地區(qū)供熱、工業(yè)工藝熱和燃料合成（包括制氫）。例如，2020年底，中國山東海陽核電廠開始為周邊地區(qū)提供地區(qū)供熱，預計每年可避免使用2.32萬噸煤，減少6萬噸二氧化碳排放。包括中國、法國、日本、波蘭、俄羅斯聯邦、英國和美國在內的許多國家越來越關注利用核能制氫，核能制氫的實際實施將取決于以價格、競爭者、總需求和消費地理分布為表現的市場條件。

核能和可再生能源是低碳發(fā)電的兩個主要選擇。核能-可再生能源復合能源系統(tǒng)在向電網提供可靠、可持續(xù)和負擔得起的電力以及向其他部門提供低碳能源方面，充分利用了每種技術及其運行模式的優(yōu)勢。在這種核能資源與可再生能源資源的整合中，可以生產并酌情儲存熱能、電能和其他能源產品或服務。除了電力之外，核能-可再生能源復合能源系統(tǒng)可以為各種應用提供能源，例如氫和碳氫化合物生產、地區(qū)供熱或冷卻、三次采油、海水或微咸水淡化，以及包括熱電聯產、煤制油生產和提煉以及化學原料合成在內的工藝熱應用。然而，為了實現全面可運行的緊密耦合的核能-可再生能源復合能源系統(tǒng)，需要解決和消除一些現有的差距，包括核能-可再生能源復合能源系統(tǒng)達到至少與目前單獨的核電廠相當的必要安全水平；運行和維護這些系統(tǒng)的人力資本發(fā)展；核能-可再生能源復合能源系統(tǒng)與電力市場和電網監(jiān)管的互動；以及核能-可再生能源復合能源系統(tǒng)的技術準備程度，這在很大程度上取決于每個子系統(tǒng)的技術準備程度以及耦合和運行方案。

在過去幾年中，核聚變技術取得了重大進展，使私營部門的參與更加廣泛，并創(chuàng)造了新的就業(yè)機會。國際熱核實驗堆正在穩(wěn)步推進，是朝著利用聚變能的目標邁出的關鍵一步。

五、燃料可持續(xù)性和創(chuàng)新燃料循環(huán)

根據新建核電廠的數量和現有核電廠的延壽，預計到2040年，世界鈾的年需求量在56 640噸鈾至100 225噸鈾之間。因此，在IAEA低值情景中，當前全球鈾供應需要與2019年的數值保持一致。相反，在IAEA高值情景中，鈾的年產量需要增加約41 000噸鈾。這將需要大量的勘探活動、創(chuàng)新和開發(fā)新的鈾礦。自2009年以來，在運鈾礦的初級產量平均占全球需求的87%。缺口一直由二次供應彌補，自2010年以來，二次供應一直在慢慢耗盡。許多主要鈾礦資源預計在21世紀30年代中期枯竭。考慮到建造和投產一座新礦山平均需要15年至20年，業(yè)界對中長期的供應安全表示擔憂。

先進技術燃料作為替代燃料系統(tǒng)技術正在開發(fā)中，以進一步提高商業(yè)核電廠在當前和未來反應堆設計中的安全性、競爭力和經濟性。歐洲、俄羅斯和美國開發(fā)的先進技術燃料包括用于燃料和包殼的新材料，有時需要更高濃度的鈾-235，以補償其包殼材料中子透明度的損失。因此，正在生產、開發(fā)和測試濃度高于5%但低于20%的高豐度低濃鈾燃料。為了提高經濟效益，還在提高卸料燃耗并延長核電廠的燃料運行周期，這也需要更高濃度的鈾-235。

由于小型模塊堆有多種類型，因此正在開發(fā)具有不同的設計、幾何形狀和富集度等特性的傳統(tǒng)和新型燃料。對于某些類型的小型模塊堆，燃料的設計和制造基于已知技術，但燃料需要的鈾-235濃度可能處于低濃鈾定義范圍中鈾-235濃度的最高值（鈾-235 濃度高于5%但低于20%的高豐度低濃鈾燃料）。

核燃料閉合循環(huán)是確保核電可持續(xù)性的主要動力?？梢詮姆巳剂现谢厥找琢炎儾牧希陨a新燃料。對氧化鈾燃料后處理并循環(huán)利用鈾和钚，是當今輕水堆的一種工業(yè)實踐，盡管目前很少有輕水堆獲得使用循環(huán)燃料的許可。在REMIX、CORAIL和MIX燃料中多次循環(huán)利用钚的工作正在取得進展。

六、放射性廢物處置

在世界各地幾十年的經驗和發(fā)展基礎上，各國正在利用經驗證的成熟技術，在放射性廢物管理的所有步驟中實施有效、安全、可靠以及防擴散（在涉及核材料時）的解決方案。過去十年中，一些國家在處置高放廢物方面取得了重大進展：有的即將正式提出處置場建議（加拿大和瑞士），有的正在制定深層地質處置設施建設和商用方案（法國和瑞典），還有的正在為在建設施中安置乏燃料辦理許可證申請（芬蘭）。

成員國的經驗表明，制定和實施廢物管理解決方案及其相關處置終點是可行的。然而，在許多情況下，源于過去國家實踐和歷史遺留問題的挑戰(zhàn)依然存在。廢物清單不完整和廢物表征含糊不清，會妨礙進一步的有效處理，限制對適當處置方案的選擇。過去對資源估計的不足阻礙了能力和設施的必要發(fā)展，而過去的處置實踐加深了人們認為放射性廢物管理“無法完成”的普遍看法。這導致了人們對廢物處置的負面看法，使決策者在承擔這一責任和提供合理實施解決方案的明確國家框架方面猶豫不決。

七、退役

雖然在過去的幾十年里推遲拆除是設施所有者采取的主要退役策略，但立即拆除的方案已越來越受到青睞。鑒于退役涉及將冗余設施改造為非能動安全狀態(tài)，能否進行項目實施在很大程度上取決于是否有足夠的財政資源和長期管理乏燃料和放射性廢物的適當制度。盡管目前還沒有最終處置乏燃料的設施投入使用，但乏燃料可以安全地貯存在貯存池或干法貯存設施中。

來自退役的很大一部分廢棄材料的放射性水平可以忽略不計，因此在許多情況下可以解除監(jiān)管控制，并重新用于其他目的。這種作法在一些國家效果很好，但并非在所有國家都有效。后一種情況包括公眾不接受重新使用來自核設施的材料，無論其放射性水平如何，都可能阻止這種材料的重新使用或回收。

八、人力資源開發(fā)

獲得和留住技能型人才，以確保在核設施壽期的所有階段都有一支稱職的職工隊伍，是核能界的首要任務之一。在不斷變化的全球格局中，核領域的人才吸引和保留受到技術創(chuàng)新、流動性增加和人口結構變化的進一步挑戰(zhàn)。同時，數字學習和混合學習等創(chuàng)新技術方案正付諸實踐，以使運行核電國家和啟動核電國家的新一代核職工隊伍更容易獲得核培訓、教育和能力建設。

九、許可證審批/監(jiān)管框架/方案

各國政府在為核電計劃制定適當的政策、計劃和法律框架方面的作用，有助于為安全、可靠和可持續(xù)地引進或擴大核能創(chuàng)造有利的環(huán)境。所有低碳能源都需要具體的政策來支持其部署。政策應體現在國家法律、制度和監(jiān)管體系中，以確保擁有穩(wěn)定和可預測的環(huán)境，并最大限度地擴大其影響。核電廠許可證審批需要對其設計和技術特性進行廣泛的安全、安保和保障評價。各國可以利用IAEA安全標準和安保導則支持其國家監(jiān)管框架的發(fā)展。評價小型模塊堆等先進技術的現有監(jiān)管導則和流程相對滯后，在某些情況下尚不可用。

十、公眾認識

公眾對與核電相關的利益和風險的認識，特別是對輻射風險、廢物管理、安全和擴散的關切，仍然是最影響公眾接受的幾個方面。與利益相關者建立牢固、積極和長期的關系是現有、新的和未來的核電計劃的關鍵因素。在各國評價小型模塊堆等新技術作為低碳電力和非電力應用選擇的可行性時，盡早、實質性和頻繁地讓利益相關者參與進來，也將有利于這些技術的的開發(fā)和部署。各利益相關者更好地理解核電在為電網特別是那些可變可再生能源所占比例較高的電網提供穩(wěn)定性方面的重要作用，可以使公眾更加接受核電。（中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院王玉薈）