先進反應堆有助于為核電滿足氣候目標鋪平道路

先進反應堆有助于使核電成為更容易獲得、更加可持續和更負擔得起的低碳能源方案。這些反應堆具有更強的安全性能和優化成本效益的設計，預計將為提高經濟效益、簡化許可證審批程序和提高公眾接受度打開大門，最終有助于各國考慮采用核電實現其氣候目標。

“先進反應堆設計可運行60年或更長時間，并有望簡化許可證審批程序，因而符合減緩氣候變化的要求，而減緩氣候變化既需要快速實施，又需要長期可持續性。”原子能機構核電技術發展科科長Stefano Monti說，“公眾的參與和接受對于核電的未來至關重要，隨著反應堆設計從安全和經濟角度不斷改進，全球社會對這一重要的低碳電力來源的看法也將隨之改善。”

先進反應堆及相關燃料和燃料循環代表了核電技術的前沿。它們的設計建立在六十多年來核電研究、開發和經驗教訓的基礎上。

原子能機構與各國合作，以確定和應對與發展先進反應堆有關的挑戰，如技術創新和安全設計標準。這種支持包括開展協作研究項目和活動（如與國際專家舉辦講習班），以及與第四代核能系統國際論壇合作。第四代核能系統國際論壇是一項國際合作努力，成員目前包括13個國家，自2000年成立以來一直在開展研究和發展活動，以支持下一代核能系統。

先進反應堆的一些顯著特性包括：提高熱效率、最大限度地減少廢物、優化自然資源利用，以及能夠同時滿足核能的電力和非電力應用（如制氫）。這些特性擴大了運行潛力，極大地提高了核電廠的經濟性。

先進反應堆主要有兩類：“漸進型”和“創新型”。漸進型反應堆為低碳能源生產提供了一座堅固而直接的橋梁，而未來的創新型反應堆將進一步有助于各國走上低碳之路，同時大幅減少高放廢物，擴大核電的非電力應用。

目前，已有15座漸進型反應堆正在運行，更多漸進型反應堆即將陸續建成。韓國的APR1400反應堆和俄羅斯的VVER-1200反應堆均為具有更高效率和先進安全特性的壓水堆設計。APR1400反應堆除了正在韓國部署外，還有一座核電廠目前正在阿拉伯聯合酋長國建造，首臺機組將于2020年投入運行。

VVER-1200機組目前有三臺在俄羅斯運行，有幾座正在孟加拉國、白俄羅斯、俄羅斯本國和土耳其建造，還有幾臺建在白俄羅斯的機組預計將于2020年底進行調試。法國設計的EPR反應堆有兩臺機組在中國運行，還有幾臺在芬蘭、法國和英國在建，其設計目的是簡化電廠運行，同時提高發電能力。

中國的1090兆瓦（電）HPR1000反應堆，又稱“華龍一號”，正在中國各地建造，并計劃出口到其他國家，包括阿根廷和英國，首批機組預計在2020年底開始運行。該反應堆融合先進的能動和非能動安全系統，例如在失去電源時僅靠重力插入控制棒，以及采用可承受較高壓力的新型安全殼結構，最大限度地降低了發生核事故時的泄漏幾率。

1157兆瓦（電）AP1000壓水堆目前已在中國的兩座核電廠運行。這種反應堆的設計相對簡單，包括較少的閥門，并具有利用自然力的特性，例如加壓氣體、重力流、自然循環流和對流等具有安全相關的功能。還有幾座AP1000機組正在美國建造，計劃于2022年開始發電。

創新型反應堆仍在開發中，一些設計可能在2 0 3 0 年左右開始建造。它們的共同設計特點包括：發電和制氫等其他非電力應用所需的高運行溫度，以及高度可靠的固有安全特性，通過最大限度地減少廢物和優化自然資源利用來提高可持續性，以及提高實物保護和防擴散能力的特殊措施。

一些設計預計還包括諸如液態金屬或熔鹽等新型冷卻劑，使反應堆能夠在環境壓力和更高的溫度下運行，以提高效率。一些設計還可能采用閉式核燃料循環運行，目的是減少放射性廢物的數量、毒性和壽命。

BN-800鈉冷快堆讓我們看到了創新型反應堆的未來。BN-800，連同早期版本BN-600以及中國實驗快堆，是目前正在商業運行的三座快堆。BN-800自2016年10月起在俄羅斯運行，采用钚和鈾組合的混合氧化物燃料。許多創新型反應堆設計預計采用類似的物理原理運行，將核電技術的極限推向新的高度。了解更多快堆信息，請參見第14頁內容。

“雖然下一代核電反應堆離進入商業運行可能還有好幾年的時間，但在研發舉措方面不斷取得的進展非常令人鼓舞。”原子能機構核電處處長Dohee Hahn說，“隨著我們努力實現清潔能源的未來，很明顯，核電在使我們達到所需的目標方面將發揮重要作用。”

研究人員正在研究為核反應堆提供燃料的新方法。目的是最大限度地減少核廢物的影響，降低運行和維護成本，同時提高核電廠實績，進一步加強核安全。

一種方案是對乏燃料（即經過輻照后的核燃料）中剩余的鈾和钚進行多次再循環。這種回收的燃料可以為下一代核反應堆提供動力，更有效地利用資源，同時減少核廢物的數量和放射性毒性。通過多次再循環，反應堆有可能幾乎只靠回收的乏燃料而不用新開采的天然鈾資源運行。

耐事故燃料是正在為當前和未來的反應堆設計開發的一種有前途的新型燃料。這種燃料使用新的改進燃料和包殼（包圍燃料的外管），可以更好地承受反應堆中的溫度變化和極端工況。這意味著，例如，它可以比目前使用的燃料更長時間地承受反應堆堆芯中主動冷卻喪失。

對于先進反應堆，目前正在開發在反應堆堆芯中使用壽期更長的新型燃料，這意味著它們能提供更多的能量、產生更少的廢物。它們使用陶瓷化合物、金屬和合金形式的高原子密度鈾钚混合物，以提高反應堆實績。這使得這種燃料更適合在快堆運行過程中增殖或生成新的燃料。由于這些燃料所使用的材料類型也能高效地傳熱，因此燃料的整體溫度降低，變得更加均勻，從而提高了安全性。