第四代核反應(yīng)堆是目前正在研發(fā)的、在反應(yīng)堆設(shè)計(jì)和燃料循環(huán)方面有重大創(chuàng)新的下一代反應(yīng)堆，其主要特征是安全可靠性高、燃料利用率高、廢物產(chǎn)生量小、具有更好的經(jīng)濟(jì)性、具備多用途功能、有利于防止核擴(kuò)散。近年來(lái)，以快堆、高溫氣冷堆等為代表的第四代核能系統(tǒng)受到國(guó)際核能界的高度關(guān)注。美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯、日本、中國(guó)、韓國(guó)、歐盟等紛紛開(kāi)展了第四代核能系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)，旨在掌握第四代核能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，搶占未來(lái)先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新的制高點(diǎn)，進(jìn)而占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)。
與美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等核能發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)在第四代核能系統(tǒng)關(guān)鍵核心技術(shù)研究開(kāi)發(fā)方面還存在較大差距，尤其在當(dāng)前國(guó)際形勢(shì)風(fēng)云變幻，美國(guó)調(diào)整對(duì)華核能政策、加大對(duì)我國(guó)在下一代先進(jìn)核能系統(tǒng)技術(shù)交流與合作限制的情況下，亟需加強(qiáng)對(duì)第四代核能系統(tǒng)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主研發(fā)，以破解核心技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵材料和裝備制造技術(shù)受制于人的局面。
01 加強(qiáng)頂層規(guī)劃，研究制定中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)路線圖
我國(guó)自十多年前啟動(dòng)第四代核能反應(yīng)堆技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)以來(lái)，在“863”、“973”、核能開(kāi)發(fā)、重大專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃以及第四代核能系統(tǒng)國(guó)際合作框架等的支持下，先后開(kāi)展了高溫氣冷堆、鈉冷快堆、超臨界水冷堆、鉛冷快堆和熔鹽堆五種堆型的研究開(kāi)發(fā)，取得了一系列研究成果，為進(jìn)一步深入研究打下了基礎(chǔ)。
當(dāng)前，應(yīng)加強(qiáng)頂層規(guī)劃，遠(yuǎn)近結(jié)合、內(nèi)外兼顧，從國(guó)家層面上加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃，理順國(guó)內(nèi)自主研發(fā)、國(guó)際合作開(kāi)發(fā)、工程建設(shè)和技術(shù)儲(chǔ)備之間的關(guān)系，研究和發(fā)布國(guó)家核能中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃，提高中長(zhǎng)期先進(jìn)核能技術(shù)儲(chǔ)備保障能力。針對(duì)核能復(fù)雜性、系統(tǒng)性和長(zhǎng)期性等特點(diǎn)及安全性的特殊要求，整合核能上下游科技資源，形成合力。政府主管部門(mén)牽頭組織先進(jìn)核能反應(yīng)堆核燃料循環(huán)的評(píng)估機(jī)制，在現(xiàn)有研究開(kāi)發(fā)工作的基礎(chǔ)上，研究制定我國(guó)第四代核能系統(tǒng)發(fā)展技術(shù)路線圖，適時(shí)聚焦我國(guó)第四代核能系統(tǒng)的研究方向，明確發(fā)展路徑，2035~2040年實(shí)現(xiàn)第四代核反應(yīng)堆首堆商業(yè)應(yīng)用示范, 2050年全面實(shí)現(xiàn)第四代核能系統(tǒng)的目標(biāo)要求，使四代核能在供熱、制氫、冶金、化工、海水淡化等方面具備規(guī)模建設(shè)條件。
02 開(kāi)展技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)，防范技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)
技術(shù)成熟度（TR）又稱(chēng)技術(shù)就緒度，是指技術(shù)相對(duì)于項(xiàng)目或系統(tǒng)預(yù)期目標(biāo)的成熟程度。技術(shù)成熟度作為一種系統(tǒng)的、規(guī)范的技術(shù)成熟程度的量化評(píng)價(jià)方法，一方面可以用于比較技術(shù)當(dāng)前成熟狀態(tài)與預(yù)期目標(biāo)間的差距；另一方面可作為一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，衡量不同技術(shù)、項(xiàng)目之間的成熟狀態(tài)，使管理機(jī)構(gòu)掌控項(xiàng)目進(jìn)展情況、控制項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、協(xié)助工程轉(zhuǎn)階段把關(guān)和制定技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃等。鑒于技術(shù)成熟度在技術(shù)研發(fā)和科研管理中發(fā)揮的顯著作用，其已被美、英等國(guó)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織等多家機(jī)構(gòu)認(rèn)可和使用。
第四代核能系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)十分復(fù)雜而又艱巨的系統(tǒng)工程，涉及核科學(xué)、機(jī)械制造、數(shù)字控制、運(yùn)行維護(hù)、工程建設(shè)等多個(gè)重要技術(shù)領(lǐng)域，具有研發(fā)周期長(zhǎng)、經(jīng)費(fèi)投入大、研制風(fēng)險(xiǎn)高等特點(diǎn)，建議在有關(guān)主管部門(mén)的指導(dǎo)下，根據(jù)國(guó)家能源局于2018年3月發(fā)布的《核電技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)規(guī)范（NB/T 20511-2018）》，分別對(duì)目前我國(guó)第四代核能反應(yīng)堆與燃料循環(huán)的研發(fā)、設(shè)計(jì)等進(jìn)行技術(shù)成熟度評(píng)價(jià)。通過(guò)評(píng)價(jià)，識(shí)別出研發(fā)、設(shè)計(jì)和工程建設(shè)中的核心關(guān)鍵技術(shù)，確定關(guān)鍵技術(shù)清單，聚焦重點(diǎn)問(wèn)題，及時(shí)修正和調(diào)整科研規(guī)劃，明確各階段研發(fā)目標(biāo)，將有限的資源投入到需優(yōu)先開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)上，防范技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。
03 建立國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)核燃料循環(huán)與新型材料的基礎(chǔ)研究
國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是服務(wù)于國(guó)家發(fā)展重大戰(zhàn)略、以提高國(guó)家自主創(chuàng)新能力為使命的國(guó)家綜合科研基地。核領(lǐng)域國(guó)家實(shí)驗(yàn)室則是搶占科技創(chuàng)新制高點(diǎn)、促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新攻關(guān)的重要載體。
在今年1月舉行的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)提出，要瞄準(zhǔn)世界科技前沿，聚焦國(guó)家戰(zhàn)略需求，調(diào)整優(yōu)化重大科技項(xiàng)目，抓緊布局國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，重組國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室體系，培育國(guó)家戰(zhàn)略科技力量�！盎A(chǔ)研究是科學(xué)體系的源頭，加快科技創(chuàng)新，必須把基礎(chǔ)研究擺在更加突出的位置。”
核科學(xué)技術(shù)是高新尖技術(shù)，涉及學(xué)科范圍廣，學(xué)科交叉多、綜合集成度高，是高科技領(lǐng)域的代表。通過(guò)建立核領(lǐng)域國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，可以加大核科技創(chuàng)新資源統(tǒng)籌力度，促進(jìn)創(chuàng)新要素集聚，瞄準(zhǔn)“卡脖子”問(wèn)題，大力開(kāi)展關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，加快突破行業(yè)發(fā)展瓶頸，搶占世界核科技創(chuàng)新制高點(diǎn)，引領(lǐng)我國(guó)科技整體快速進(jìn)步。
在當(dāng)前以及未來(lái)幾十年，核能仍將為我國(guó)保障能源供應(yīng)、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對(duì)氣候變化發(fā)揮關(guān)鍵作用，先進(jìn)核能技術(shù)也是促進(jìn)我國(guó)核電“走出去”戰(zhàn)略實(shí)施，促進(jìn)裝備業(yè)“走出去”的關(guān)鍵基礎(chǔ)，保障國(guó)防安全和能源安全的重要手段。
以快堆和先進(jìn)后處理（濕法或干法）為代表的第四代核能系統(tǒng)，既能大大提高鈾資源的利用率，又能實(shí)現(xiàn)核廢物的最少化。世界核能的未來(lái)與閉合核燃料循環(huán)密不可分，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，核能將成為真正的可再生能源。
在第四代核能系統(tǒng)內(nèi)，反應(yīng)堆內(nèi)服役環(huán)境極其惡劣，核燃料及相關(guān)設(shè)備、部件長(zhǎng)期處于高溫、高腐蝕的服役條件，經(jīng)受強(qiáng)中子輻照和冷卻劑腐蝕后，材料性能會(huì)急劇下降。依托國(guó)家核領(lǐng)域重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，集中優(yōu)勢(shì)資源開(kāi)展基礎(chǔ)性、前沿性研究與科技創(chuàng)新，研究開(kāi)發(fā)耐高溫、耐腐蝕，具有良好輻照性能的反應(yīng)堆用結(jié)構(gòu)新材料；開(kāi)發(fā)性能優(yōu)于耐事故燃料（ATF）的新型核燃料；開(kāi)發(fā)使乏燃料中的鈾、钚及次錒系元素等返回使用的先進(jìn)后處理工藝技術(shù)并使其工程化，是我國(guó)核能領(lǐng)域當(dāng)前亟需突破的重大問(wèn)題。同時(shí)，其基礎(chǔ)研究成果也可應(yīng)用于進(jìn)一步改善當(dāng)前二代反應(yīng)堆、三代反應(yīng)堆的安全性與經(jīng)濟(jì)性，補(bǔ)齊我國(guó)在先進(jìn)核燃料與包殼材料、先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料、后處理方面的短板。
在第四代核能系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)順應(yīng)世界能源數(shù)字化、清潔化的趨勢(shì)，加大人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與核能技術(shù)及其全產(chǎn)業(yè)鏈的融合，提升研發(fā)效率，引領(lǐng)能源革命。
04 建立第四代核能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系
國(guó)務(wù)院辦公室在2018年8月印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)核電標(biāo)準(zhǔn)化工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》中指出：安全高效發(fā)展核電是我國(guó)能源戰(zhàn)略的重要組成部分。核電標(biāo)準(zhǔn)化是支撐我國(guó)核電安全和可持續(xù)發(fā)展的重要保障，是促進(jìn)核電“走出去”的重要抓手，對(duì)推動(dòng)我國(guó)由核電大國(guó)向核電強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)具有重要意義。核電行業(yè)的快速發(fā)展，核電標(biāo)準(zhǔn)化工作也迎來(lái)了重要機(jī)遇期和關(guān)鍵窗口期。
在國(guó)家有關(guān)政府部門(mén)的大力支持下，我國(guó)在鈉冷快堆、高溫氣冷堆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的制定方面已經(jīng)取得了重要話語(yǔ)權(quán)，參加了第四代核反應(yīng)堆部分國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)的起草和制定工作。然而，第四代核能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)研制還未完全納入到我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)體系中，進(jìn)展明顯滯后于科研開(kāi)發(fā)，更缺少自主化、系統(tǒng)性考慮，在多個(gè)系統(tǒng)存在科學(xué)技術(shù)短板，標(biāo)準(zhǔn)制定總體上仍然處于“跟跑”狀態(tài)。
核能要發(fā)展、標(biāo)準(zhǔn)需先行。只有制定與我國(guó)現(xiàn)有工業(yè)體系與技術(shù)水平相適應(yīng)的、與國(guó)際接軌的自主技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立銜接配套、易于復(fù)制和推廣的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展機(jī)制，才能實(shí)現(xiàn)真正意義上的核電自主化，才能更好地支撐核電“走出去”。更為重要的是，只有建立具有國(guó)際先進(jìn)水平的自主核電標(biāo)準(zhǔn)體系，才能掌握核電標(biāo)準(zhǔn)話語(yǔ)權(quán)，我國(guó)才能真正成為世界一流的核電強(qiáng)國(guó)。
建立第四代核能技術(shù)的自主標(biāo)準(zhǔn)體系，建議考慮以下幾個(gè)方面：
在時(shí)間安排上應(yīng)盡早啟動(dòng)，力爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范研制與第四代核能技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)、工程示范同步安排部署。要充分發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范、引領(lǐng)和支撐作用，推動(dòng)核電技術(shù)和裝備進(jìn)步，促進(jìn)我國(guó)核電安全和可持續(xù)發(fā)展。
要立足第四代核能技術(shù)研發(fā)的創(chuàng)新成果，并根據(jù)其特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、示范工程等實(shí)踐，利用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范將技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容加以固化，開(kāi)發(fā)建立適合四代核能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。
在建立和完善標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的過(guò)程中，要加強(qiáng)各系統(tǒng)堆型技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，借鑒國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，保證自主標(biāo)準(zhǔn)的通用性和適用性。
要做好第四代核能技術(shù)與第三代核電標(biāo)準(zhǔn)的銜接，在關(guān)注不同堆型特殊性的同時(shí)，擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。
要加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)研究，積累基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)資料，同時(shí)利用現(xiàn)代化數(shù)字手段和智能技術(shù)，開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的應(yīng)用結(jié)果評(píng)價(jià)，最終建立一套“自主、統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、先進(jìn)”、與我國(guó)核電未來(lái)發(fā)展水平相適應(yīng)的核能標(biāo)準(zhǔn)體系。
05 多渠道資金支持，提升技術(shù)創(chuàng)新能力
核能開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，基礎(chǔ)研究投入高、回報(bào)慢且不易量化，但卻決定了其在國(guó)家戰(zhàn)略中的核心地位和長(zhǎng)遠(yuǎn)競(jìng)爭(zhēng)力。在基礎(chǔ)研發(fā)階段，應(yīng)更多利用財(cái)政的資金投入，支持新材料、新技術(shù)、新工藝等共性技術(shù)的科技攻關(guān)，開(kāi)展基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性的科技創(chuàng)新活動(dòng)，提升科技創(chuàng)新能力，引領(lǐng)國(guó)家核科技進(jìn)步，并對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈能力加以保障，為核能技術(shù)創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)研發(fā)能力支持。
