云起·策问|对话郑明光：善用核电 解密“核废料”何去何从

《云起·策问》聚焦ESG绿色能源和实体经济创新实践，讲述光环背后的故事，记录时代人物、传播创新精神，致敬科学的力量。

当前，全球2/3以上的国家和地区提出双碳战略愿景，覆盖了全球经济总量的70%以上。未来，围绕碳达峰、碳中和将掀起一场新的科技创新与产业变革浪潮，低碳零碳产业体系将成为各国经济发展新的核心竞争力。作为全球第二大经济体，绿色发展是中国实现高质量发展的内在要求，也是建设人与自然和谐共生的现代化的必要条件。2023全球能源危机加剧，环保要求日趋严格，世界各国的能源转型之路不断加速，如何在风云变化的局势中填补巨大的低碳能源缺口？面对电力系统脱碳大势，低碳、高能量密度的核电再次成为全球重要经济体能源战略中的关键选项，核电发展正处于“史上最大的战略机遇期”。

核能是一把双刃剑，高放射性物质泄漏会对人类和环境造成不可逆的危害。但另一方面，“善”用核能也可造福于民。核电是目前唯一可以大规模替代化石能源的基核电源，其具有能量密度大、碳排放量低、运行稳定、几乎不受气候等因素影响等优势，有利于整个电网的安全与消纳。据国际能源署（IEA）预测，到2050年，在全球90%的可再生能源电力中，核能所提供的份额可达到30%。

近年来，以“华龙一号”批量化建设和“国和一号”成功研发建设为标志，我国核电技术研发和工程应用跻身世界前列。“国和一号”即CAP1400压水堆技术，是中国在引进、消化吸收第三代先进核电AP1000非能动技术的基础上，通过再创新形成的具有完全自主知识产权的第三代核电型号。

2020年9月28日，国家电投正式发布“国和一号”，标志着该技术终于完成研发。国家电投也由此掌握了第三代非能动核电技术。

第三代核电是当今世界核电发展的主流技术。中国目前主要发展的三代核电技术包括欧洲压水反应堆（EPR）、美国西屋AP1000、俄罗斯改进VVER，以及“华龙一号”和“国和一号”，中国拥有后两者的自主知识产权。

作为全球最大的非能动压水堆核电站，“国和一号”单机组输出功率约1500兆瓦，年发电量可以满足超过2200万居民的年用电需求。在山东省威海市荣成石岛湾核电站，“国和一号”示范工程一期两台机组的建设工作正在推进中。

解密“核废料”何去何从，关键在于科学认识与客观看待核电。我国是怎样处理和利用核乏燃料的，“国和一号”靠什么把六百余家专精特新企业聚合在一起，以形成强大产业链体系的，未来核电产业又会有怎样的发展趋势？

带着这些问题，主持人李策走进国家电投上海核工程研究设计院，对话国家电投首席科学家、国家科技重大专项“国和一号”总设计师郑明光。

嘉宾简介：郑明光，国家科技重大专项大型先进压水堆专项技术总师，国家电力投资集团有限公司首席科学家、核能总工程师，国和一号总设计师，国际原子能机构总干事核能事务顾问组主席，世界核协会理事，国际质量科学院院士。

以下为精选节目对话实录：

核安全进一步提高 乏燃料得到充分利用

李策：与火电相比，核电更安全、更经济、更高效。正确处理核废料是大国责任的体现，在这个方面我们国家是怎么处理的？现在有没有好的技术突破？

郑明光：放射性废料，我们现在不能叫废料，而是叫“核乏燃料”。

首先，核电的事故风险问题，是核电工程、核技术领域里相关专家一直思考的问题。总体上来说，目前核电的事故风险已大范围降低，先进的三代核电的一般堆芯熔化频度，大概是二代核电的1/100到1/400，即相对二代核电来讲，它的堆芯熔化概率大幅度降低。第二，大规模放射性释放的概率基本排除，我们新设计的反应堆堆芯都实质性地消除了大规模放射性释放的可能性。所以在事故风险上对环境的影响已大幅度降低。

第二个大的问题，放射性的废物。总体来说，合理用芯过程中肯定会产生放射性废物，这些废物的形式包括废气、废液、固体的废物。废气通过再扩散排放，一般来讲对环境不会有影响；废液也是通过衰变或一定的处理后，对环境的排放不会引起相关的生态变化。像秦山核电运行了30多年。秦山核电附近的与核电站造成的放射性的变化只占本地的1%到2%左右，对整个核电站周边环境的放射性程度基本上没有影响。所以整体的核电安全指标、性能要求都是非常严格的，这方面可以放心。放射性的固体废物有适当的解熔处理手段。每年先进堆对环境的影响非常小，将来可以在沙漠等地集中存放，远离居民区，保证不对环境，不对居民产生危害。

放射性乏燃料在核电里面是受到特别关注的。乏燃料不是废料，因为它里面90%以上是铀-238，这些铀-238将来可以再生利用，里面可能是0.8%左右的铀-235，还有不足1%的钚-239，都可作为核电的核材料、核燃料，将来进行重复使用。

那么当前的问题主要是乏燃料的处置技术不够先进、不够到位，处置费用也相对比较高。每个核电站在运行过程中，每度电中都要拿出相应的钱投入到国家基金里，未来对于这些乏燃料的处置，无论是开发技术还是出资整个工艺研究，包括相应乏燃料的处置，都会投入费用来进行这方面的工作。

未来，随着反应堆数目的增加，乏燃料总量也会相应增加。这方面的技术从国家层面已经开始布局，目前已有国家相关的重大专项来研制新型的乏燃料处置工艺。

总体上来讲，乏燃料应该要重复利用。我们目前的反应堆设计也考虑Mox原料。Mox原料就是铀燃料加其中的钚燃料，就是从乏燃料里面提取的钚-239，将来重复到新的反应堆燃料的使用，以保证燃料发展的可持续性。像快堆的研究主要是研究相应的增殖机理。这里面也有相应的钚-239产生，随后再用化学办法提取，最后燃料的可持续性能够得到进一步的增强。

所以核工业体系从整体上来讲，随着技术的发展，随着核电发展规模的增加，事故的风险控制会进一步加强，核安全会进一步提高，放射性废物总量会进一步减少，乏燃料会得到充分的利用。

核电走向小型化发展 

郑明光：当前总体上来讲，我认为今后的30年，水堆应该是电网电力发展的主力机型。大型先进压水堆将来的30年至50年，对于清洁低碳转型，特别是对于火电的局部退出，对于整个电网的稳定运行，是至关重要的。

那么三五十年后，这个核电技术会向小型化发展，这是一个趋势。小型化的堆可能还有多用途的堆。那么对于这种堆的整个转变来说，不同的使用场景、应用需求，堆的形式可能不一样，比如说高温气冷堆、钠冷快堆、铅铋堆，不同场景的堆的介质、冷却剂可能都会发生变化，但这些区域基本上都还是裂变堆。

裂变堆从整体的发展的判断估计，就是大堆小堆，各种不同的需求的堆，还会发展一两百年。一两百年后，聚变技术应该会有新的突破。目前来看，从李建刚院士、彭先觉院士，他们在做一些聚变研究，从方法理论研究上面取得了比较多的进展，但在工程应用上，我觉得还比较遥远。所以聚变技术的持续研究是将来核领域里解决根本问题，解决最终能源需求问题的必由之路，因而聚变的技术研究还是要持续不断。但在此之前的一两百年时间，我认为还是主要考虑裂变技术，来提供强大、稳定的能源支撑。

核电发展回归商品轨道 安全与经济是重中之重

李策：核电的安全性和经济性都非常重要，它既作为电力商品属性，还要有经济上的竞争性。目前来看，能源产业，或者说核电产业，有哪些市场机会？你有什么样的观察和体会？

郑明光：少量发展核电是国家能力、国家专利的需求；大规模发展核电更多的就是能源的需求。所以核电发展最终肯定要回归能源作为商品的轨道。

目前我们所开发的核电，从整体的安全性上能够满足社会发展的需求，从整体的经济性上也比较具有竞争力。那么这个竞争力的态势主要还是取决于两点。第一，核电的整个技术和设计是我们自己掌控，技术不受制于人；第二，我们通过长期的努力，在材料设备上完全解决了自主化和国产化的问题，所以核电的设备，不会哪天断供、价格发生很大变化，或是碰到企业垄断等。

所以在我们国家重大专项整个设备开发的进程中，我们每一种设备都培养了多家企业，具备提供同一种设备的能力，这样就形成了一种比较良性的，能够促进技术发展，能够控制好价格，同时保证供给，保证质量的设备供货商企业。

这些企业体系的建设，也就是我们现在国资委给国家电投的产业链链主的荣誉。通过重大专项以后，产业体系就得到了完全的建立，后续随着核电型号的发展，以型号技术牵引产业链体系的升级，都是相互支撑的。技术引领产业发展，产业支撑型号落地，这样的互惠能使整个设备的可靠性得到保证，而设备可靠性的保证，设备具有一定的竞争力，能使整个核电形成的发电能量，包括核电电价方面也具竞争力。

所以核电从整个经济性来说，首先安全有保证。安全上出事故，那么核电的经济性就全毁了。第二，核电在技术上要形成一个非常好的竞争格局，技术要先进，设备供应价格要合理。同时，我国的产业链体系方面，包括建设队伍、运行管理队伍，相对来说都是安全、有序、高效的，而且业主也比较积极。相信随着能源多样化，特别是热电联供以后，核电的经济性、功能成本将会进一步降低。相比化石能源，它肯定具有更大的经济竞争力，相比清洁低碳的风电太阳能，它更加稳定、可靠，更可以作为安全的矩阵电源。

举国机制支持 高新特尖支撑

李策：我们从核电产业上也看到了核电人自立自强、自主研发的精神。1970年2月8日，国务院总理周恩来批示，从长远看，要解决上海和华东地区的用电问题，必须要发展核电，728工程应运而生。到您领衔的“国和一号”，其实是把700余家甚至更多的企业聚合在了一起，那么“国和一号”是靠什么把那么多的专精特新企业聚合在一起的？

郑明光：还是靠我们举国机制的优势。第一，国家重大专项，对于党中央、国务院来讲，经过周密策划思考，整个国家经过充分遴选后，最终形成的项目。所以大家对重大专项的参与，有高度的积极性。同时也有一种荣誉感与责任心在其中。

所以在重大专项整个课题发布时，特别是提出课题发布需求时，大家的参与度、积极性非常高涨。但重大专项确实来说难度很大，尽管我们是引进、消化、吸收技术，但是（美国的）AP1000技术在全球是领先的。AP1000相关设备在整个工程实施过程中，主泵的整个试验花了六年半时间，很多的关键设备，像仪控系统研制试验都花了很长时间。说明一个新技术，一个新型号的形成是要花很长时间持续研究，才能够形成这个型号的能力。

所以整个团队（研发重大专项）也是千辛万苦，很多试验研究花了相当多的力气，也经历过很多失败，不断失败，不断研究，最后取得了成功。像我们大锻件、U型管、主泵的研制，在我们整个设备制造、产品试验里面没有发生，但是我们也发生过很初级的问题。通过这些问题的实践，使我们的装备制造能力，国产化的设备的研制水平，使我们对于很多的机理性的认识有了非常多的增强。

这里除举国机制外，更重要的是大家对于重大专项的参与热情。中间也包括一大批民营企业，像宝银成功研制出原来一直需要进口的U型管；陕西特橡研究出相关的特种密封件；大西洋研究出了相关的满足特殊需求的焊材；浙江伦特解决了堆内测量的一个大难题——堆内测量核心的探测器系统。这些高新特尖技术随着民营企业几十年的积累所达到的水平，在国家整体技术要求，特别是型号的牵引之下，已经完成了国家使命。

这些民营企业特别了不起。这些企业通过重大专项，通过后续核电项目的不断锤炼，他们确实能够在自身领域中，材料设备能力慢慢走向世界前沿，与国家大型制造企业形成了非常好的支撑。因为大企业做小材料，一般在管理成本等各方面都比较高，但是小的企业，他对于自身专长的领域更有专注力，更有制作能力，从某种程度上更能把控住质量，控制技术的传承。所以会发展得更好。

核电行业还有广泛的发展空间

李策：我们经常会听到一个词叫“谈核色变”，那么对于老百姓而言，我们应该怎么来看待核废料的危害？核电产业青年人肯定也是主力军，那么对于青年团体你有什么样的寄语？

郑明光：乏燃料本身就是一个可再生利用的材料，它里面有90%以上的铀-238、0.8%的铀-235、1%左右的钚-239，这些材料通过核处理以后都可以重复使用。

现在关键问题是核处理的成本还比较高，未来在这个领域，如果有更进一步的技术发展，这些乏燃料的问题可以得到根本的、彻底的解决。至于其他的风险问题，事故风险已经非常低了，我们堆芯的熔化频度比一般的二代堆已经要低100-400倍，大规模放射性释放的可能性已经彻底排除。所以未来的核电对环境，对公众不应该造成明显的或实质性的危害，大家都可以放心。

那么对于年轻人来讲，核电行业相对来说，第一是稳定，它属于能源工业；第二，核电总体能级、效率、可利用率高，所以只要核电站保证安全，它的经济性肯定是比较好的。目前核电行业总体上的人才规模，人群队伍，生活水平等各方面，都较为领先，所以我也希望有更多的青年立志于核电的发展，立志于核能事业，加入到相关的核电行业内参与相关工作。

而且核电行业未来会越来越大，特别是核技术的应用服务。这个领域里将来有很大的发展空间，包括国家电投为了要建造一个新型的试验研究堆，对于核电很多的基础材料展开研究，展开中子理论研究，在此基础上可能还会生成大量的同位素，用于医药，包括长周期、短周期的医药药品，来提高老百姓的健康生活水平。

所以总体来说，核能的两大物质，能量和放射性。能量利用好了可以造福于民，利用不好搞原子弹氢弹肯定是毁灭人类，大家都不希望。放射性利用好了就可以进行中子的选用，包括放射性治疗、放射性的照相等，当然放射性利用不好，对人类也会产生一定的危害，关键问题在于我们的认知，关键问题在于我们科学的态度，关键问题在于我们科学仪器的精准测量，保证环境，保证老百姓的安全。（制片人：李策，统筹：汤艾一）