四代核電專題報告：解決核能利用痛點，向“終極能源”過渡.pdf

四代核電專題報告：解決核能利用痛點，向“終極能源”過渡。行業趨勢：核能發展勢頭強勁，挑戰與機遇并存，四代核電呼之欲出。截至 2024 年，我國在運和在建核電總量約 1.13 億千瓦，規模升至世界第一，其中 在建機組規模保持世界第一。目前我國核電發展以三代核電為主，受限于三 代核電技術特性，在發展空間、應用場景等方面面臨挑戰。而四代核電是核 能利用發展的下一階段，針對三代核電面臨的各種問題提出了新的堆型設計， 也是可控核聚變實現之前向“終極能源”過渡的核能利用方式。

如何提高反應堆的安全性？——四代堆固有安全性。四代核電的一個重要特 征是各種堆型設計具有固有安全性，，即“從物理定律出發就可以理解的”， 依靠系統本身設計和材料特性，不依賴外部保護裝置，在正常工作和潛在異 常情況下均能“確定地”保持安全的特性。

如何解決燃料問題？——快堆、釷基熔鹽堆。三代核電屬于熱堆范疇，其主 要燃料鈾-235 在自然界天然鈾中的比重僅為 0.7%左右。四代核電中的快堆則 可充分利用天然鈾中占比 99.3%的鈾-238 作為反應原料，可以讓天然鈾的利 用率從目前不到 1%，提高到 60%以上，大幅延長鈾資源使用年限，緩解天然 鈾一次供給不足的問題。四代堆中的釷基熔鹽堆則可以改用釷作為燃料，我 國相對“富釷貧鈾”，釷基熔鹽堆可揚長避短，解決我國天然鈾稀缺問題。

如何解決乏燃料問題？——快堆嬗變。壓水堆會產生含有強放射性、長半衰 期的乏燃料，目前對乏燃料的主流處理方式仍是掩埋和儲存，無法完全解決 乏燃料問題且成本高昂。快堆具有嬗變能力，是處理乏燃料的重要手段。快 堆既可以利用壓水堆中剩余的堆后鈾等元素進行發電，還可以通過嬗變消耗 掉乏燃料中的長壽命錒系元素，減少環境影響。

如何增加核電廠址？——四代堆結合小堆或可成為內陸核電放開的重要契 機。四代核電的固有安全性使核電擴散性風險大幅降低，冷卻水需求也可減 少，也不存在極端情況需要引入大量外部冷卻水淹沒反應堆的準備。部分四 代堆具有小型化自然循環設計，適用聚焦偏遠地區供電，降低了廠址條件的 限制，還可以利用煤電廠址進行“煤改核”。

如何增加核電的利用場景？——四代堆提高蒸汽參數。核電運行能量利用效 率較低的一個重要因素是蒸汽參數較低導致能量損失大。從能量效率的 角度來看，直接使用熱能是更理想的能量利用方式，發電只是核能利用 的其中一種形式。四代堆依靠較高的運行參數可以進行供汽、制氫、制 氨等綜合利用，拓展核能綜合利用方式。