雲起·策問|對話鄭明光：善用核電 解密“核廢料”何去何從

《雲起·策問》聚焦ESG綠色能源和實體經濟創新實踐，講述光環背後的故事，記錄時代人物、傳播創新精神，致敬科學的力量。

當前，全球2/3以上的國家和地區提出雙碳戰略願景，覆蓋了全球經濟總量的70%以上。未來，圍繞碳達峰、碳中和將掀起一場新的科技創新與産業變革浪潮，低碳零碳産業體系將成為各國經濟發展新的核心競爭力。作為全球第二大經濟體，綠色發展是中國實現高質量發展的內在要求，也是建設人與自然和諧共生的現代化的必要條件。2023全球能源危機加劇，環保要求日趨嚴格，世界各國的能源轉型之路不斷加速，如何在風雲變化的局勢中填補巨大的低碳能源缺口？面對電力系統脫碳大勢，低碳、高能量密度的核電再次成為全球重要經濟體能源戰略中的關鍵選項，核電發展正處於“史上最大的戰略機遇期”。

核能是一把雙刃劍，高放射性物質泄漏會對人類和環境造成不可逆的危害。但另一方面，“善”用核能也可造福於民。核電是目前唯一可以大規模替代化石能源的基核電源，其具有能量密度大、碳排放量低、運行穩定、幾乎不受氣候等因素影響等優勢，有利於整個電網的安全與消納。據國際能源署（IEA）預測，到2050年，在全球90%的可再生能源電力中，核能所提供的份額可達到30%。

近年來，以“華龍一號”批量化建設和“國和一號”成功研發建設為標誌，我國核電技術研發和工程應用躋身世界前列。“國和一號”即CAP1400壓水堆技術，是中國在引進、消化吸收第三代先進核電AP1000非能動技術的基礎上，通過再創新形成的具有完全自主知識産權的第三代核電型號。

2020年9月28日，國家電投正式發佈“國和一號”，標誌著該技術終於完成研發。國家電投也由此掌握了第三代非能動核電技術。

第三代核電是當今世界核電發展的主流技術。中國目前主要發展的三代核電技術包括歐洲壓水反應堆（EPR）、美國西屋AP1000、俄羅斯改進VVER，以及“華龍一號”和“國和一號”，中國擁有後兩者的自主知識産權。

作為全球最大的非能動壓水堆核電站，“國和一號”單機組輸出功率約1500兆瓦，年發電量可以滿足超過2200萬居民的年用電需求。在山東省威海市榮成石島灣核電站，“國和一號”示範工程一期兩台機組的建設工作正在推進中。

解密“核廢料”何去何從，關鍵在於科學認識與客觀看待核電。我國是怎樣處理和利用核乏燃料的，“國和一號”靠什麼把六百餘家專精特新企業聚合在一起，以形成強大産業鏈體系的，未來核電産業又會有怎樣的發展趨勢？

帶著這些問題，主持人李策走進國家電投上海核工程研究設計院，對話國家電投首席科學家、國家科技重大專項“國和一號”總設計師鄭明光。

嘉賓簡介：鄭明光，國家科技重大專項大型先進壓水堆專項技術總師，國家電力投資集團有限公司首席科學家、核能總工程師，國和一號總設計師，國際原子能機構總幹事核能事務顧問組主席，世界核協會理事，國際質量科學院院士。

以下為精選節目對話實錄：

核安全進一步提高 乏燃料得到充分利用

李策：與火電相比，核電更安全、更經濟、更高效。正確處理核廢料是大國責任的體現，在這個方面我們國家是怎麼處理的？現在有沒有好的技術突破？

鄭明光：放射性廢料，我們現在不能叫廢料，而是叫“核乏燃料”。

首先，核電的事故風險問題，是核電工程、核技術領域裏相關專家一直思考的問題。總體上來説，目前核電的事故風險已大範圍降低，先進的三代核電的一般堆芯熔化頻度，大概是二代核電的1/100到1/400，即相對二代核電來講，它的堆芯熔化概率大幅度降低。第二，大規模放射性釋放的概率基本排除，我們新設計的反應堆堆芯都實質性地消除了大規模放射性釋放的可能性。所以在事故風險上對環境的影響已大幅度降低。

第二個大的問題，放射性的廢物。總體來説，合理用芯過程中肯定會産生放射性廢物，這些廢物的形式包括廢氣、廢液、固體的廢物。廢氣通過再擴散排放，一般來講對環境不會有影響；廢液也是通過衰變或一定的處理後，對環境的排放不會引起相關的生態變化。像秦山核電運行了30多年。秦山核電附近的與核電站造成的放射性的變化只佔本地的1%到2%左右，對整個核電站周邊環境的放射性程度基本上沒有影響。所以整體的核電安全指標、性能要求都是非常嚴格的，這方面可以放心。放射性的固體廢物有適當的解熔處理手段。每年先進堆對環境的影響非常小，將來可以在沙漠等地集中存放，遠離居民區，保證不對環境，不對居民産生危害。

放射性乏燃料在核電裏面是受到特別關注的。乏燃料不是廢料，因為它裏面90%以上是鈾-238，這些鈾-238將來可以再生利用，裏面可能是0.8%左右的鈾-235，還有不足1%的钚-239，都可作為核電的核材料、核燃料，將來進行重復使用。

那麼當前的問題主要是乏燃料的處置技術不夠先進、不夠到位，處置費用也相對比較高。每個核電站在運行過程中，每度電中都要拿出相應的錢投入到國家基金裏，未來對於這些乏燃料的處置，無論是開發技術還是出資整個工藝研究，包括相應乏燃料的處置，都會投入費用來進行這方面的工作。

未來，隨著反應堆數目的增加，乏燃料總量也會相應增加。這方面的技術從國家層面已經開始佈局，目前已有國家相關的重大專項來研製新型的乏燃料處置工藝。

總體上來講，乏燃料應該要重復利用。我們目前的反應堆設計也考慮Mox原料。Mox原料就是鈾燃料加其中的钚燃料，就是從乏燃料裏面提取的钚-239，將來重復到新的反應堆燃料的使用，以保證燃料發展的可持續性。像快堆的研究主要是研究相應的增殖機理。這裡面也有相應的钚-239産生，隨後再用化學辦法提取，最後燃料的可持續性能夠得到進一步的增強。

所以核工業體系從整體上來講，隨著技術的發展，隨著核電發展規模的增加，事故的風險控制會進一步加強，核安全會進一步提高，放射性廢物總量會進一步減少，乏燃料會得到充分的利用。

核電走向小型化發展 

鄭明光：當前總體上來講，我認為今後的30年，水堆應該是電網電力發展的主力機型。大型先進壓水堆將來的30年至50年，對於清潔低碳轉型，特別是對於火電的局部退出，對於整個電網的穩定運行，是至關重要的。

那麼三五十年後，這個核電技術會向小型化發展，這是一個趨勢。小型化的堆可能還有多用途的堆。那麼對於這種堆的整個轉變來説，不同的使用場景、應用需求，堆的形式可能不一樣，比如説高溫氣冷堆、鈉冷快堆、鉛鉍堆，不同場景的堆的介質、冷卻劑可能都會發生變化，但這些區域基本上都還是裂變堆。

裂變堆從整體的發展的判斷估計，就是大堆小堆，各種不同的需求的堆，還會發展一兩百年。一兩百年後，聚變技術應該會有新的突破。目前來看，從李建剛院士、彭先覺院士，他們在做一些聚變研究，從方法理論研究上面取得了比較多的進展，但在工程應用上，我覺得還比較遙遠。所以聚變技術的持續研究是將來核領域裏解決根本問題，解決最終能源需求問題的必由之路，因而聚變的技術研究還是要持續不斷。但在此之前的一兩百年時間，我認為還是主要考慮裂變技術，來提供強大、穩定的能源支撐。

核電發展回歸商品軌道 安全與經濟是重中之重

李策：核電的安全性和經濟性都非常重要，它既作為電力商品屬性，還要有經濟上的競爭性。目前來看，能源産業，或者説核電産業，有哪些市場機會？你有什麼樣的觀察和體會？

鄭明光：少量發展核電是國家能力、國家專利的需求；大規模發展核電更多的就是能源的需求。所以核電發展最終肯定要回歸能源作為商品的軌道。

目前我們所開發的核電，從整體的安全性上能夠滿足社會發展的需求，從整體的經濟性上也比較具有競爭力。那麼這個競爭力的態勢主要還是取決於兩點。第一，核電的整個技術和設計是我們自己掌控，技術不受制於人；第二，我們通過長期的努力，在材料設備上完全解決了自主化和國産化的問題，所以核電的設備，不會哪天斷供、價格發生很大變化，或是碰到企業壟斷等。

所以在我們國家重大專項整個設備開發的進程中，我們每一種設備都培養了多家企業，具備提供同一種設備的能力，這樣就形成了一種比較良性的，能夠促進技術發展，能夠控制好價格，同時保證供給，保證質量的設備供貨商企業。

這些企業體系的建設，也就是我們現在國資委給國家電投的産業鏈鏈主的榮譽。通過重大專項以後，産業體系就得到了完全的建立，後續隨著核電型號的發展，以型號技術牽引産業鏈體系的升級，都是相互支撐的。技術引領産業發展，産業支撐型號落地，這樣的互惠能使整個設備的可靠性得到保證，而設備可靠性的保證，設備具有一定的競爭力，能使整個核電形成的發電能量，包括核電電價方面也具競爭力。

所以核電從整個經濟性來説，首先安全有保證。安全上出事故，那麼核電的經濟性就全毀了。第二，核電在技術上要形成一個非常好的競爭格局，技術要先進，設備供應價格要合理。同時，我國的産業鏈體系方面，包括建設隊伍、運行管理隊伍，相對來説都是安全、有序、高效的，而且業主也比較積極。相信隨著能源多樣化，特別是熱電聯供以後，核電的經濟性、功能成本將會進一步降低。相比化石能源，它肯定具有更大的經濟競爭力，相比清潔低碳的風電太陽能，它更加穩定、可靠，更可以作為安全的矩陣電源。

舉國機制支持 高新特尖支撐

李策：我們從核電産業上也看到了核電人自立自強、自主研發的精神。1970年2月8日，國務院總理周恩來批示，從長遠看，要解決上海和華東地區的用電問題，必須要發展核電，728工程應運而生。到您領銜的“國和一號”，其實是把700余家甚至更多的企業聚合在了一起，那麼“國和一號”是靠什麼把那麼多的專精特新企業聚合在一起的？

鄭明光：還是靠我們舉國機制的優勢。第一，國家重大專項，對於黨中央、國務院來講，經過週密策劃思考，整個國家經過充分遴選後，最終形成的項目。所以大家對重大專項的參與，有高度的積極性。同時也有一種榮譽感與責任心在其中。

所以在重大專項整個課題發佈時，特別是提出課題發佈需求時，大家的參與度、積極性非常高漲。但重大專項確實來説難度很大，儘管我們是引進、消化、吸收技術，但是（美國的）AP1000技術在全球是領先的。AP1000相關設備在整個工程實施過程中，主泵的整個試驗花了六年半時間，很多的關鍵設備，像儀控系統研製試驗都花了很長時間。説明一個新技術，一個新型號的形成是要花很長時間持續研究，才能夠形成這個型號的能力。

所以整個團隊（研發重大專項）也是千辛萬苦，很多試驗研究花了相當多的力氣，也經歷過很多失敗，不斷失敗，不斷研究，最後取得了成功。像我們大鍛件、U型管、主泵的研製，在我們整個設備製造、産品試驗裏面沒有發生，但是我們也發生過很初級的問題。通過這些問題的實踐，使我們的裝備製造能力，國産化的設備的研製水平，使我們對於很多的機理性的認識有了非常多的增強。

這裡除舉國機制外，更重要的是大家對於重大專項的參與熱情。中間也包括一大批民營企業，像寶銀成功研製出原來一直需要進口的U型管；陜西特橡研究出相關的特種密封件；大西洋研究出了相關的滿足特殊需求的焊材；浙江倫特解決了堆內測量的一個大難題——堆內測量核心的探測器系統。這些高新特尖技術隨著民營企業幾十年的積累所達到的水平，在國家整體技術要求，特別是型號的牽引之下，已經完成了國家使命。

這些民營企業特別了不起。這些企業通過重大專項，通過後續核電項目的不斷錘煉，他們確實能夠在自身領域中，材料設備能力慢慢走向世界前沿，與國家大型製造企業形成了非常好的支撐。因為大企業做小材料，一般在管理成本等各方面都比較高，但是小的企業，他對於自身專長的領域更有專注力，更有製作能力，從某種程度上更能把控住質量，控制技術的傳承。所以會發展得更好。

核電行業還有廣泛的發展空間

李策：我們經常會聽到一個詞叫“談核色變”，那麼對於老百姓而言，我們應該怎麼來看待核廢料的危害？核電産業青年人肯定也是主力軍，那麼對於青年團體你有什麼樣的寄語？

鄭明光：乏燃料本身就是一個可再生利用的材料，它裏面有90%以上的鈾-238、0.8%的鈾-235、1%左右的钚-239，這些材料通過核處理以後都可以重復使用。

現在關鍵問題是核處理的成本還比較高，未來在這個領域，如果有更進一步的技術發展，這些乏燃料的問題可以得到根本的、徹底的解決。至於其他的風險問題，事故風險已經非常低了，我們堆芯的熔化頻度比一般的二代堆已經要低100-400倍，大規模放射性釋放的可能性已經徹底排除。所以未來的核電對環境，對公眾不應該造成明顯的或實質性的危害，大家都可以放心。

那麼對於年輕人來講，核電行業相對來説，第一是穩定，它屬於能源工業；第二，核電總體能級、效率、可利用率高，所以只要核電站保證安全，它的經濟性肯定是比較好的。目前核電行業總體上的人才規模，人群隊伍，生活水平等各方面，都較為領先，所以我也希望有更多的青年立志於核電的發展，立志於核能事業，加入到相關的核電行業內參與相關工作。

而且核電行業未來會越來越大，特別是核技術的應用服務。這個領域裏將來有很大的發展空間，包括國家電投為了要建造一個新型的試驗研究堆，對於核電很多的基礎材料展開研究，展開中子理論研究，在此基礎上可能還會生成大量的同位素，用於醫藥，包括長週期、短週期的醫藥藥品，來提高老百姓的健康生活水平。

所以總體來説，核能的兩大物質，能量和放射性。能量利用好了可以造福於民，利用不好搞原子彈氫彈肯定是毀滅人類，大家都不希望。放射性利用好了就可以進行中子的選用，包括放射性治療、放射性的照相等，當然放射性利用不好，對人類也會産生一定的危害，關鍵問題在於我們的認知，關鍵問題在於我們科學的態度，關鍵問題在於我們科學儀器的精準測量，保證環境，保證老百姓的安全。（製片人：李策，統籌：湯艾一）