2024上海先进核能产业发展白皮书.docx

《2024上海先进核能产业发展白皮书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2024上海先进核能产业发展白皮书.docx（61页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、y8mIr一,N艘m9嘤.Ea33SnW一I)K，眠S11,三JTPV?n11-ma笑楣(I).I1.8w3-8M1.gI1.1.)ffini-H-fm-f当前，全球正处于一个能源转型的关键时期,减碳逐渐成为应对气候变化的全球共识，树可有效减少碳排放，成为替代化石能源的常室,发康懒S也成为事关两安全的值要基石.放眼世界，各国际铝织和美国、俄罗斯等核能大国均在探索拓展先进核能技术的广泛应用,推动SS署安全可我的先进模块化/JWI示冠应用，限极开展第四代核能系统的研发和国际极舱合作,力占瞬施产业的制高点.我国痢用核能历经几十年的发展取得了巨大的迸步,成为目前核电发国最快的国东,在第四代核能系统（快

2、t、SSig气冷堆等）和先进小型Hr,以及核鬃变等领域取旧了显苦成果，正逐步从穆地大国跻身核能强国.上海是中国核电的S1.兴之地，是我国核电工程设计和装凿制造田地，拥存完整、综合实力很强的垓能梭电产业琏,正着力打造世界级核电产业实群.在此背景下,在上海市及济和信息化委员会指导下，我们编制了上海先迸产业发展白皮书，希S!与业界同仁共问推进上海先进核旎产业高白皮书阙述了先迸修将随念与内港,分析了当前先迸核他的主要方向和关键技术，沏当前全球以及我国先进核能发展格局及技术发展现状迸行了系庆性槌理.同时，基于上海在我国核能产业当中的核心地位,B皮书从极能产业规模.科创资源、企业集聚等角度，深度掠现了上海

3、先迸核能发展现状，深刻剖析了上海先进梭能发展面临的主要问题,并圉绕不同领域五点技术突破方向，从近期、中期、长期时间跨度提出了上海发展先进瞬的忌侬路忸t性规0厅上海先进蹴8下T发展举措.时间仓促，白皮书不足之处在所难免，我彳滤在后续持续强踪世界:进核能产业发展的前沿g挎,深化先迸磷产业的研究.4序言在人类社会发展的历史长河中,谯源始终是推动文明进步的击要2S石.每一次能源变革都深蒯地影响了世界的发展轨运梭能.作为一种高效且清洁的能源形式,自其诞生以来，就在全球能源版图中占据了举足轻亚的地位，可控核聚变更极认为是人类娥的终极梦想.T先进核能概念与内涵核能是国家知JiS强国的田要也成部分,在保障丽能

4、源安全.援解气候变化.实现低碳黄型发展等方面发攫重要作用.先进核能主荽刨初里模块化反应队第四代核解统以及安变雄,目前已经成为全球先速雌技术研发焦点和重要产业发展方向.1.小型模块化反应堆（SMR）2009年，国际原子钱机构（IAEA）将每个反应堆模块发电功率不超过300MW反应堆机组定义为小型反应堆.防后，美国能法部在IAEA小型反应堆机组概念基础上加入了模块化柢念,称为小型模块化反应堆,并对小型堆进一步细分，一般将发电功率IOMW以下的小城称为优用.相比三代E水城梭电等大型反应堆，小型堆具有安全性高、建设周期短、布置灵活.总投资小、用途广泛等特点，可满足多元化用途需求,陆上用途主要是作为传加

5、压水堆的补充，可更靠近需求例，为用户提供清洁身定的电力供应,海足区域供热、海水淡化、热电联供、梭能制氧等多场景应用需求：海上用途以满足大型期船动力、海洋平台能源需求为主,可服旁边远地区.岛建.海洋资源开发.温堆布置则更为灵活，可为偏远地区或小阳屿热电联供提供最佳K决方案，可替代柴油发电机.2、第四代核能系统2000年，第四代核能系统的主要目标体现在可持续住.安全住、经济惶防极扩胺性四个方面,其概念首先由美国能源部提出，后续逐步成立了第四代核能系统国际论坛（G1.F）,到2022年12月已经有中国、美国、俄罗斯、法国、英国、日本.韩国等14个成员国.G1.F提出6种第四代雌系蜕的推存技术,包括:

6、钠冷快堆（SFR）,铅冷快堆（1.FR）.存盐堆（MSR）、气冷快堆（GFR）,用高温气冷堆（VHTR）和超临界水堆（SCWR）,发展目标是2030年达5腋术实用化程度.第四代核能系统是未来低碳排放.高效率的新型能源，其安全、绿色.经济运行可以为我国.双碳”目标的实现2颊作用.、产业发展概况上海先进极曲业发得臼皮书先进核能产业核心技术目前,全球能源正处于向清洁低碳转里发展的正要时期.先迸楂旎技术为核箱低碳拓宽了综合应用场H,且提升了核能的安全慢和可持续发展要求.1、小型模块化反应堆技术在现有的小型堆设计中，压水i技术仍占好主导地位，采用成都、经过充分蛉证的技术,技术路线以君凑式和一体化为主,根

7、画AEAe新版（202咨版）的小型模块化反应堆手册，在18个会员国，有超过80种SMRiE在开发不啷善之中.（主要国家的4唯型号和研发状态见腑录一）小里模块化反应用需攻关的关犍技术包括一是关键设备研制技术，包括海；钳制棒驱动机构共性关注技术研究.海上小型堆换样关迎设备共性关J技术研究、直流蒸汽发生器共性关谜技术研究、内联;qm器共性关逑技术研先海洋条件下设密S定共性关通技术研究等；二是关键运推技术研究，包括小型堆运维关维技术研究、智能运维技术研究、在线监测和诊断技术研究、多地控制共性关猱技术研究等；三是示越工程两造技术，包括小型堆地下施工技术研究.模埃化制造安装技术与工T预制技术研究、反应增设

8、备装卸工艺验证及优化研究等；四是针对不同应用场景的专项技术，包括生联堆关注技术、空间堆关键技术、深海开发用反应用关键技术等.五是支持安全审评的共性关健技术，包括标准及安全审否技术研究.厂址适应性与选择方法研究、裂变产物行为和放射性源项研究、应急简化技术研究等.聚变堆方面，全球范压内对于可控核聚变的研究已及超过60年.过去20-30年，国际热梭聚受实验堆(ITER)计甥为推动该领域技术发展做出了电要贡献.ITER计划是当今世巩规模最大、影晌最深远的国际大科学工程之一，其目标是通过建造反应堆圾的托卡马克装置,迨证利用核壑变发电的科学和工程技术可行性,我国是ITERit划核心参与国之一.作为聚变能实

9、验地JTER要把上亿度由气和痛蛆成的高温等离子体约束在体积83KZ方米的“磁笼”中，持喇酗破百秒级甚至更高级别.近年来,随掂高温超导材料的械模工业化应用,宸温超导紧凑型核聚变芸置也为加快聚变能源商业化进程开辟了新的路径.2021年2月，美国田京科学院发布可控核爱变发晨路缎2(BringingFusiontotheUSGrid),提出酶设一台小型化聚变示范电站(ACompactFusionPi1.otP1.ant),并于2035年-204崎在美国实现聚攵发电入网.2022年12月13日,关国能源部宣布，HN1.劳佗斯利佛葛尔实览室研究的“惯性约束(激光极聚变)聚变塔取得了聚变能;争能塔兰的历史性

10、突破,为不久将来聚变能的示范及商业应用娓供了信心.结构材料；二是离性能汽轮机的研发以保证高效的气体热量传递IR1.E；三是由于高温.高压.气体流动传热带来的系统安全性问题,包括余热排出.承压安全壳设计等.此外,还包括堆芯给合iSi十端关材*确开发.(5)超高湿气冷堆(VHTR)超高温气冷城采用包厦型梭燃料，石墨作为慢化剂，气气作为冷却剂，可以采用一次循环和多次篦环方式.堆芯出口温度达950tC.高温和超高温气冷城由于其在核能制氢等综合利用领域的独特优势，成为全球各国枳极布局的领域,被认为是盘有前途和偎有效的制氢系统，发展目标是超高出口温度带来的多元化热应用和高发邨X率.超高温气冷堆主要面临以下

11、技术挑战：T在超高温、高燃耗、高通量情况下，根和艳高迁徙能力增加了族化硅层的破损概率,对燃料设计提出了更高的要求；二是在超高温运行环境下，需要给证石髭的隐定性和寿命问Si;三是因采用能动的安全系娩使得安全格降低；四是为发挥高温氯气的优势况环效率使得高性能血气轮机及相关部件的研发成为限有潜力方案;五是因高温高压的氧气冷却使得压力容器材料、热利都杭材料的研发成为Ifi点；六是研发适合于高温台亍的核电厂配套子项、产氢系统.e型,尤为适合我国曾资源丰富的国情.烙船推高温输出和地域活应性覆的特点，特别适合在我国西部与丰富的风能、光能资源构成“风光核氨储”新型低硬融合OU(J1.培盐堆主要面临以下技术挑战

12、：一是社铀燃料砧环过程涉及的啊系核叁睁态与动态分理化学特性.核物理与核化学的理论与技术；二是社油携料干法分离技术与批处理流程关键技术；三是模块化熔盐堆的中子物理、高温港盐沆体力学的理论与设计方法；四是市瑞照市高海熔越腐的住掠基合金、长寿命熔盐用用梭石置研制及其服役性施评估;五是核安全技术与旅控等关频技术.(4)气锹堆(GFR)气冷快堆采用贷合网粒型楂燃料、包曜颗地犊燃料或弼系混合物架包覆核燃料,以氟气作为冷却剂，采用闭式燃料循环，堆芯出口温度可达850C.气冷快堆的发覆目标是超高出口温度带枭的多元化热应用和高发电效率,更适于供热.制氢等多元化应用.谖技术存在高温高压系疣带来的S1.奈瓶态动力学

13、问题等困,耐高温材科研发需求和技术风睑,砌结果显示全球气冷快堆距窟工业示范应用还有较长的3,气冷快堆主要面临以下技术挑战：一是研发可经受高温和雉内竭照考脸的砌料、包壳材料和3、St变堆技术目前实现聚变的方式有两件,分别是磁约束和惯性约束.直约束梭娱变反应堆的关键技术有：一是强梯场的JiS,通过超导磁体产生强大且移定的松场,以便约束和控IW高温等离子体；二是等离子体控制,确保大规模聚变燃烧等离子体的稳毒运行.目前国际上主流的方案是使用先卡马克（Tokamak）技术路线来实现磁约束核聚变，代表性的试垃装置有国际热极聚变实脍堆ITER、欧盟JET和中国全超导正卡马克东方超环EAST、中国环流器三号等

14、.磁约束也是中国可控核5?变目前技术壬要的研究方向.惯性约束聚变反应是短脉冲式的，无法连续发生，其关键技术有：一是研发高钱量激光或粒子束系统，必须能够在极短的时间内（通常是纳秒或皮秒级别）将大员的能量集中到微小的燃料花上；二是小型燃料能的制造，其中涉及高精度的材料处理和制造技术.惯性约束核聚变研究目前仍处于建证构理原理和实施点火阶段，进展较快的是美国2008年建成的国家点火装（N1.F）.(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，技术基于现有的径水堆和超临界水冷化石燃料电,采用蝴氧化物为核场科.以越临界水作为冷却剂，采用一次通过式螭料a三环方式，堆芯出口温度为5irc,

15、R高可达SSO-C.超临界水冷堆发展目标是提高效率.简化设蕾,提高经艇.超无界水堆主要面临以下技术挑战:一是反应城材料因辐照导致的就蚀、幅解作用和水化学作用.强度等问题；二是反应堆的安全性问题,包括非陵动安全系统以及1芯淹没亭故时带来的正反应性等安全问寇;三是运行的稳定性及控制向期,包括中子、热工、自然比环相糖合的不三三JWSM国内外发展现状先进犊能产业能分析基于先进核能的核电产业糙包括核电技术的研发、新塘型堂号设计、装帝制造.速设安装.运行堆护、退役，同时还涉及到严格的安全和质量控制，以确保核电站的安全稳定运行.厘产OaWE一般来说，可以将梭电产业链分为上中下游三个环节.上游为梭电设计及梭燃料供应，主要包括型号研发设计、厂址咨询与规划、铀了地址勘探、油矿开采、铀的冶炼和加工、油浓缩、梭燃料元件制造等环节，不但起着引领整个产业错的