2024上海先进核能产业发展白皮书.pptx

;;;;3、聚变堆

聚变堆是在人工控制下利用聚变产生能量，以其释放能量巨大、无核废料产生、辐射剂量低等特点，被视为解决人类能源问题的终极方案。当前国际研究较多的聚变堆有磁约束聚变和惯性约束聚变。磁约束核聚变利用磁场约束聚变等离子体，通过加热装置向等离子体输入能量，将等离子体加热到高温高压，使氘、氚等轻原子核发生聚变反应，其中托卡马克装置是研究最多的方案。惯性约束核聚变将装载氘氚的微型靶丸加热，使得内部氘氚受惯性力约束产生聚变反应。;;（2）铅冷快堆（LFR）

铅冷快堆采用包含铀238或超铀核素的金属体或氮化物作为核燃料，以铅/铋液态金属作为冷却剂，采用闭式循环，堆芯出口温度为550℃，有的甚至可达到800℃。铅冷快堆发展目标是实现快谱闭式燃料循环，长寿命核废料最小化，更适于供热、制氢等多元化应用。

铅冷快堆主要面临以下技术挑战：一是新型核燃料研发带来的材料的兼容性问题研究，包括燃料以及包壳等的研发；二是含铅运行环境带来的腐蚀控制问题研究；三是研究堆结构、支撑和换料的重新设计问题；四是核燃;;（6）超临界水冷堆

（SCWR）

超临界水堆是一种高温高压水冷反应堆，技术基于现有的轻水堆和超临界水冷化石燃料电厂，采用铀的氧化物为核燃料，以超临界水作为冷却剂，采用一次通过式燃料循环方式，堆芯出口温度为510℃，最高可达550℃。超临界水冷堆发展目标是提高效率、简化设备，提高经济性。;;;针对第四代核能系统，钠冷快堆方面，该型号是目前运行经验最丰富的先进核能系统（全球累计400堆年），俄罗斯在钠冷快堆技术发展和建设投入上处于领先地位，同时中国、印度、法国、日本、美国等也在钠冷快堆方面制订了建设计划。铅冷快堆方面，中国、俄罗斯、欧盟、日本、韩国等均在大力推动关键技术研究和型号设计工作，俄罗斯在工程化推进中处于领先地位，我国整体仍处于关键技术攻关阶段。熔盐堆方面，美国橡树岭国家实验室于上世纪六十年代建成实验堆（MSRE），并形成较为完整的技术报告，验证了熔盐堆的可行性。2011年以来，中国科学院开展的钍基熔盐堆核能系统研究逐渐达到国际领先，至2023年10月，2MWt液态燃料钍基熔盐实验堆已达到临界，进入功率调试阶段。气冷快堆方面，由于存在高温高压的系统带来的复杂瞬态动力学问题等困难，耐高温材料研发需求和技术风险，全球气冷快堆距离工业示范应用还有较长的距离，尚未建造过真正的气冷快堆。超高温气冷堆方面，全球已运行多座实验高温堆及其原型堆。我国清华大学研发设计的模块式HTR已处于示范工程建设，关键技术已基本突破；VHTR正在开展预研。超临界水堆方面，目前全球处于概念设计和关键技术研究阶段，尚无工程经验，还有赖于材料和热工水力等诸多问题的突破。;开展SUPERSTAR项目，主要研究小型自然循环铅冷快堆，并处于国际领先地位；美国西屋公司开展铅冷示范快堆(DLFR)项目研究，主要验证示范快堆技术的可行性。针对熔盐堆，在美国能源部

（DOE）的推动下，已有十多家公司从事熔盐堆的研发。2023年6月，KairosPower35MWt熔盐研究堆（Hermes）的初步安全分析报告通过美国核管会（NRC）的审评，近日已正式向美国核管会提出了在田纳西州建设Hermes2核电站的申请，以推动其商业化进程。针对超高温气冷堆，美国能源部开展的“下一代核电站”（NGNP)研究项目最终选择通用公司参与的棱柱型模块式反应堆（MHTGR）作为美国超高温堆研发的目标，目前还处于研发阶段。

在聚变堆方面，美国核聚变装置数量达到34台，居世界第一位，同时聚变产业企业数量高达25家，占全球聚变企业总数的58%。通用原子公司(GeneralAtomics)的国家聚变设施（DIII-D）是美国最大的磁聚变研究实验，普林斯顿大学等离子体物理实验室（PPPL）是美国主要的磁约束核聚变研究中心，洛斯阿拉莫斯国家实验室创新性地尝试了磁惯性约束技术路线，MIT和创业公司CommonwealthFusionSystems(CFS)合作开展磁约束核聚变项目SPARC，并获得了超过20亿美元的私人投资，占全球聚变总投资的32%以上。美国政府于2022年启动了商业核聚变十年远景计划。;2、俄罗斯;3、法国

法国核电在世界上占有很重要的位置，在役核电机组数量和总装机容量仅次于美国列世界第二位。法国具有相当完备的核电机械设备、电气设备、控制仪表设备等工业生产能力，同时拥有了一整套完整的包括铀资源开发、燃料元件制造、乏燃料后处理以及核废料处理和贮存等过程的核燃料循环工业体系，此外还建立了一套高效的核电站运行、维护和维修等服务体