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核能是高科技戰略產業，是兌現減排承諾的重要支撐。“雙碳”目標下，核能在低碳轉型、能源安全等方面發揮著更重要的作用。面向“雙碳”目標，核能中長期發展對鈾資源供應保障、乏燃料安全管理等關鍵問題提出新要求，積極發展快堆是應對核能乃至能源新挑戰的必由之路。當前，應立足我國國情，加快推動核能“三步走”（熱堆、快堆、聚變堆）戰略實施，大力建設核能強國，落實能源強國戰略。
我國核能“三步走”戰略歷史沿革與成績
我國始終堅持核能“三步走”發展戰略。1983年1月，原國家科委、原國家計委、原國家經委在北京召開“核能發展技術政策論證會”，制定《核能發展技術政策要點》，提出核能“三步走”發展戰略。當時認為，根據我國核工業技術發展現狀和經濟合理的原則，我國第一代核電站堆型主要采用壓水堆；為適應核能進一步發展需求，開展快中子增殖堆研究，作好技術儲備，適當安排快中子增殖堆科研，為21世紀建設商用快堆作好技術準備；能源發展的長遠方向是受控核聚變反應堆的利用。核能“三步走”發展戰略實施以來，我國先后安排了鈉冷實驗快堆、鈉冷快堆示范工程、聚變科研、放化大樓、CF燃料元件、MOX燃料、金屬燃料等環節的科研與重大工程專項，為核能“三步走”發展奠定了良好基礎。
自1980年代以來，我國充分發揮技術優勢與基礎科研能力，以秦山一期30萬千瓦起步，同時吸收法國M310技術，研發60萬千瓦、百萬千瓦的二代熱堆核能機型，實現了標準化批量化發展。本世紀以來，我國積極推進“華龍一號”“國和一號”自主三代核電技術研發。現階段，我國熱堆已經實現了二代向三代升級換代，實現了規模化、批量化、國產化發展。截至2023年6月底，我國在運核電機組55臺，總裝機容量為5700萬千瓦，位列全球第三；在建核電機組23臺，總裝機容量為2600萬千瓦，接近全球總量的一半，多年位居全球首位。
我國快堆技術研究始于1960年代，經過基礎研究階段、實驗快堆應用研究階段、實驗快堆工程研發和建造階段、示范快堆科研設計與建造階段，建成了6.5萬千瓦熱功率的中國實驗快堆，實現了快堆技術從0到1的突破，建成了快堆及核燃料閉式循環試驗的循環體系，形成了完備的科研技術體系，基本掌握了大型鈉冷快堆的工藝技術、工程設計、關鍵設備研制、建造、調試和運行技術。此外，我國600兆瓦電功率的快堆示范工程分別于2017年、2019年開工建設，預計“十四五”期間將建成投入運行。
我國核聚變能研究開始于1950~1960年代，以實現受控核聚變能為主要目標，磁約束的研究基本基于托卡馬克裝置。國際上，我國是最早參與國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）設計的國家之一，全面參與了ITER的建設，實施了一系列聚變堆制造技術的攻關，工程技術和核聚變研究能力不斷提升。國內，我國從1970年代開始，先后建成并運行了CT—6、KT—5、HT—6B、HL—1、HT—6B、EAST、HL-2M等核聚變裝置，工程技術研發不斷提升，在聚變理論與物理實驗、關鍵技術研究等方面取得了階段性成果。
“三步走”的定位
熱堆技術最成熟且具有顯著的經濟性，是近中期核電建設的主力堆型，是百年尺度的能源。熱堆利用的是中子能量小于0.1 eV的熱中子，使用的燃料是鈾-235。熱堆技術應用已達70年歷史，其技術成熟度、經濟性、安全性不斷提升，已成為全球在運在建的主要堆型。天然鈾中鈾-235占比0.711%，根據《2022鈾資源供需紅皮書》顯示，全球已查明可回收鈾資源總量約792萬tU（開采成本<260美元/千克鈾），全球已探明鈾資源可供全球核電機組使用130年。
快堆是富有潛力的核能技術，將成為中遠期核能建設的主力堆型，被認為是千年尺度能源。快堆利用的是中子能量大于100000 eV的快中子，具有燃料增殖、高放廢物嬗變、固有安全等優勢，經過快堆及配套的燃料循環，理論上可提升鈾資源利用率40倍以上。目前快堆正由實驗堆（原型堆）轉向示范堆、商業堆，其潛在的商業價值被核能界寄予厚望，2040年以后核電建設宜以快堆為主力堆型。
聚變堆是顛覆性的核能技術，是遠期建設的主力堆型，能夠解決萬年尺度的能源問題。聚變能資源豐富、環境友好、固有安全，以氘氚為初裝料，理論上聚變能被認為是萬年尺度的能源，是未來的理想能源。一旦聚變能實現商業化，將對人類能源產生顛覆性影響。根據當前ITER計劃進展及技術難點，初步判斷，2050年以后，聚變堆能實現商業化發電。
“雙碳”目標下我國核能總體規模與“三步走”思路
“雙碳”目標的實現需要核能，裝機規模增長空間很大。核電運行穩定，換料周期長，是當前乃至未來一段時間內唯一可以大規模替代化石能源的基荷電源，也是全生命周期碳排放最少的電源，在清潔替代和能源生產與消費革命的轉型中具有突出的優勢。從我國當前的發展階段來看，科學安全有序推動能源轉型、實現“雙碳”目標離不開核能。從脫碳需求及電力裝機電量平衡預測，2060年核電裝機規模需要達到4億千瓦以上才能實現碳中和目標。
從總體裝機規模看，我國到2035年，預計在運在建核電裝機合計約2億千瓦，其中在運核電裝機約1.65億千瓦，在建裝機約4315萬千瓦，發電量占比達到10%，與當前全球的平均水平（10%）保持一致。到2060年，預計我國在運在建核電裝機容量合計達到4.76億千瓦，其中在運裝機容量4.28億千瓦，在建裝機容量4720萬千瓦，發電量占比達到21.3%，超過當前全球發達國家的平均水平（20%），達到全球先進水平。
熱堆機組已經為我國能源轉型作出了重要貢獻，面向“雙碳”目標，仍將作為在運核電機組的主力堆型，為我國實現碳達峰、碳中和發揮重要作用。到2060年，我國熱堆在運在建裝機規模將達3億千瓦，其中在運裝機規模約2.75億千瓦，在建裝機規模約1920萬千瓦，核能多用途利用在更廣泛領域支持清潔低碳轉型，核能供熱規模不斷增大，核能海水淡化技術不斷突破，規模化應用初現成效，核能制氫實現多場景應用，經濟性不斷提升。
快堆是維持核能大規模發展的必然選擇，與熱堆構成“二元”核能體系，推進核能可持續發展。快堆核能系統發展按照“實驗堆-示范堆-商用堆-一體化快堆”推進，不斷優化設計，提升經濟性，成為我國核能系統重要組成。到2060年，預計我國快堆在運在建裝機規模約1.8億千瓦，其中在運裝機規模1.53億千瓦，在建裝機規模2800萬千瓦。
聚變技術以實現受控熱核聚變能為主要目標，以發展托卡馬克可控磁約束聚變為主要技術路線，以發展氘氚聚變為聚變能的主要獲取方式，充分吸收ITER計劃的經驗，掌握核聚變技術。2030年，實現可控核聚變；2040年，建成聚變先導工程實驗堆，實現聚變能量輸出；2045年，我國聚變示范堆建成，演示氚自持；2050年及以后，建成聚變商用堆，實現聚變能源應用，逐步提升經濟性，積極推廣商業化。
發展建議
加強頂層統籌，制定國家層面《中國核能“三步走”發展戰略》。根據國家發展需求，充分考慮我國核工業現有技術基礎和發展潛力，編制《核能“三步走”發展戰略》，制定出具有前瞻性、全局性、權威性和可操作性的核能“三步走”發展戰略實施技術路線，制定面向長遠的發展規劃，引領我國核能長遠發展。
實施重大專項牽引，將一體化快堆核能系統列入國家科技重大專項。盡快推進一體化快堆國家科技專項和金屬燃料等關鍵技術的研發工作；設立具有固有安全、經濟高效、環境友好、資源節約特征的先進快堆技術專項工程。
優化基礎科研條件，建設一批核領域重大工程。建設（超）高通量快中子研究堆、核能系統關鍵設備可靠性研究設施等大型核科研設施，設立鉛基快堆示范工程、嬗變堆、聚變中子源、聚變先導工程實驗堆等重大工程。
[來源：中國儲能網]
