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工作研究
热堆-快堆-聚变堆
是全球主要核国家的选择
文 李林蔚 王墨 张海军
核能能够在本质上解决人类社会发展与能源需求的 家充分考虑到核能可持续发展与国家安全后的选择 ；核
矛盾，将推动人类进入下一个技术变革时代。我国核能发 聚变技术还在技术科研攻关阶段。人类对核能的认知和
展“三步走”战略于1983年提出，具有重要战略意义。国 利用是一个渐进的过程，热堆商业化解决眼前能源问题，
际发展核能的国家虽然没有明确提出核能发展“三步走” 快堆技术储备解决铀资源与放射性废物问题，聚变堆逐步
战略，但是俄罗斯、美国、法国等国家的核能发展战略都 实现科研技术突破，对长远解决能源问题具有重要意义。
绕不开热堆—快堆—聚变堆。 热堆、快堆、聚变堆逐步实现绿色安全可持续，符合
能源革命发展趋势。物联网、5G、区块链、人工智能等新
核能发展“三步走”战略符合自然发展规律 一代信息技术革命与非化石能源技术进步与成熟使能源
“三步走”战略中热堆、快堆利用的是核裂变能，聚变 供给发生重大变革，最终实现高效、绿色、可持续的新能
堆利用的是核聚变能。裂变反应堆根据引起裂变反应的 源供给结构。从能量密度出发，热堆、快堆、聚变堆的能
中子能量不同分为热堆（中子能量小于0.1 eV，热中子）和 量密度不断迈入新台阶，效率逐次提高。热堆发电过程中
快堆（中子能量大于100000 eV，快中子）。 不产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和烟尘颗粒物等，
从资源可利用角度看，热堆、快堆、聚变堆资源储备 是绿色低碳的能源，但是会产生一定量的放射性废物。相
量逐步提高。我国核能发展的第一步是以压水堆为代表 比于热堆，快堆更安全，而且可以裂变和嬗变长寿命高放
的热中子反应堆，利用的是铀-235，占自然界铀资源的 废物以及增殖核燃料，减少了放射性废物量，能够一定程
0.711%，可以解决“百年”核能发展问题。第二步是以发 度上实现铀资源可持续利用，核能“绿色安全可持续”性
展快堆为代表的增殖与嬗变堆，可以利用铀-238，占自然 得以提高。聚变堆能量释放更高效、环境友好、资源储备
界铀资源的中99.284％，最终形成一体化闭式循环先进快 更丰富，是理想能源形式。
堆核能系统，与热堆匹配发展，为人类“千年”核能发展问 俄罗斯
题提供解决方案。第三步是发展可控核聚变堆技术，聚变 俄罗斯核能发展路线图长久以来都是坚持短期内优
燃料在自然界中储量丰富，可以保证人类上百亿年的能源 化VVER技术，中期实现基于快堆的先进核燃料循环系统，
消耗，是理想的终极能源。 长期内掌握核聚变技术的战略。《俄联邦“核工业综合体
从技术成熟度维度看，“三步走”能够系统性、规划 发展”国家纲要》指出为确保俄罗斯技术的世界领先地
性实现能源长远发展。坚持系统观念，从顶层设计、战略 位，要通过研发和应用新的具有竞争力的技术来推动本国
引领能源发展。经过多年试验和探索，全球热堆的发展已 核工业持续创新发展，并通过纲要实施，研发不少于20项
大规模应用，可满足现在和未来短期内核电发展的基本 达到或超过世界先进水平的新一代核技术。俄罗斯正倾
需要，被许多国家作为能源安全保障和能源独立的有效方 力打造以压水堆、快堆、聚变堆为代表的核能技术，支撑
案 ；快堆则处于技术储备和前期工业示范阶段，是不少国 本国核能发展。
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