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核能科技立异:民用核能榜首国的做法与启示
发布时间:2022-07-05 05:28:39 来源:竞彩亚博
 
 

  美国是全球民用核能榜首大国和榜首强国,其核能展开规划、运营成绩和相关技能均长时间处于世界领先水平。2018年全美99台核电机组均匀负荷因子92.3%,发电量占比19.3%,是美国榜首大零碳电源,2018年核电均匀本钱0.0 32美元/KWh(约合人民币0.22元),亦处于全球较低水平。

  近年来,受贱价天然气和可再生动力冲击,美国部分处于敞开电力商场中的核电站在寿期内提早封闭,未来几年,将有更多的新建核电站因工程和本钱问题严峻受挫。在当时商场条件下,现有核电技能已无法有用支撑美国核能可持续展开。曩昔几届美国政府的方针导向都是支撑并推动核能展开,加强核能技能立异理所应当成为了美国核能展开的中心要务。

  美国具有十分完善的核能科技研制系统,动力部部属多个核范畴国家实验室,这些实验室大都是二战时美国曼哈顿工程的要点研制组织,是美国核科技研制的中心力气,它们与相关大学科研组织一同,要点展开核能范畴根底研讨。西屋、通用-日立等传统核能技能公司,连同多家中小技能立异企业,一起展开先进核能技能的规划和研制,美国政府经过评价挑选,向技能成熟度和可行性较高的企业供给部分资金支撑。据统计,现在美国共有五十多家企业展开核能技能立异。

  即便如此,研制具有改造含义的先进核能技能仍面对诸多困难,难以在短时期内完结工程和商业化运用。正因为如此,近年来美国推出了一系列组合行动,从法规、方针和系统机制等方面,加速推动先进核能技能立异。

  立法先行是美国的惯常做法,国会两院在两年内先后讨论经过两项以推动核能技能立异为首要方针的法案。2018年9月美国总统签署《核能立异才能法案》(Nuclear Energy Innovation Capability Act,下称NEICA法案),2019年1月签署《核能立异和现代化法案》(Nuclear Energy Innovation and Modernization Act,下称NEIMA法案),前者偏重核能技能立异系统机制优化、根底研讨设备建造和同享、资金支撑、公私协作等,后者则首要聚集于美国核管会对先进核能技能的监管结构优化。

  NEICA法案要求主管核能展开的动力部与担任核安全监管的核安全监管委员会加强协作,同享相关专业技能和才能, 包含先进核反应堆测验和演示、反应堆技能和工程同享数据库、核算机和软件代码等,经过相关技能资源的同享和协作,一起推动动力部核能技能的立异研制和核管会对新技能的规划认证和评价批阅。

  自从1974年美国动力重组法案将核能主管部门和监管部门分隔后,两者一向彼此独立分工清晰,动力部和核工业界协作进行核能技能研制,核管会则进行安全评定,必定程度上构成制衡。

  NEICA法案打破这一常规,从法令层面要求加强主管部门和监管部门的协作和互动,动力部和职业在新技能研制过程中即与核管会坚持互动交流,可有用防止走弯路,一起核管会提早把握核能新技能的细节,也有助于缩短未来技能审评流程,而核能新技能监管批阅流程繁复冗长正是限制其商业化进程的首要因素之一。

  2019年10月,动力部和核管会正式签署协作体谅备忘录,清晰别离经过部属先进反应堆布置办公室和核能监管研讨办公室,树立专业技能和常识同享机制以及协作协同机制。

  针对核管会监管结构的问题,因为现行结构是根据传统轻水堆商业机组展开完善的,对反应堆技能的规划认证和答应证批阅流程缺少通明度,流程冗长且取费过高,成为先进反应堆技能商业化面对的难题之一。

  根据此,NEIMA法案要点提出对美国核管会的变革行动,推动核管会有才能以安全、及时和通明的方法批阅先进反应堆技能,树立一套新的适用于先进反应堆技能的监管结构。

  首先是优化变革核管会的预算和取费机制,以下降先进核能技能的开发本钱。其次是树立现代化的监管结构,拟定新的问责办法来改善核管会的答应程序,要求核管会树立批阅和答应项目的绩效规范和里程碑节点,并定时向国会陈述,以保证核管会按方案时间表完结批阅和答应流程。美国核工业业界普遍认为,该法案将是美国核安全监管组织变革和答应流程现代化的分水岭。

  在资金支撑方面,NEICA法案要求动力部拟定并履行先进核能开发费用共担赞助方案。该方案与动力部已有的加速核能立异接口建议(GAIN)进行联接,GAIN是2015年美国动力部发动的一项建议,首要为先进核能技能开发方供给技能和资金支撑,新方案则要点重视新技能的答应和批阅,由动力部向先进核能技能开发方供给资金支撑,协助技能开发方取得核管会的评定和答应,然后下降技能开发方的答应本钱,防止因答应本钱过高导致先进核能技能立异受阻。

  现在,美国展开研制的新一代先进核能技能大多根据快中子堆,而自从1992年美国关停实验增殖快堆2号(EBR-2)后,美国简直停止了快堆研制项目,因而缺失相关实验才能,尤其是用于为先进反应堆技能、燃料和资料研讨供给支撑的实验快堆。

  NEICA法案要求动力部出资建造一座多功能实验快堆,具有快中子谱辐照才能,且可满意未来晋级的需求。2018年11月,动力部宣告将运用通用-日立核能技能公司的PRISM钠冷快堆技能建造多功能实验快堆。2019年2月,动力部正式发动多功能实验快堆项目,由爱达荷国家实验室牵头施行,方针是2025年前建成运转,现在已发动环境影响评价。

  在根底研讨渠道树立方面,因为展开先进核能技能立异的中小企业缺少大型实验设备和验证才能,限制其技能立异进程。针对该问题,NEICA法案要求动力部拟定专项方案,充分使用国家实验室等政府技能资源,为私营企业的先进反应堆规划供给实验测验和验证演示渠道。

  2019年8月,动力部宣告树立国家反应堆立异中心(National Reactor Innovation Center,NRIC),作为先进反应堆技能的演示和验证渠道,将为私营技能立异企业供给从实验、验证到演示的全方位支撑。该中心相同将由爱达荷国家实验室牵头,一起与加速核能立异接口建议(GAIN)对接,国会2020财年预算已为NRIC拨款500万美元支撑资金。

  此外,NEICA法案还要求动力部加强将高性能核算机模仿和仿真技能运用于先进反应堆技能研制。动力部将拟定专项方案,经过国家战略核算建议(NSCI)与其他政府组织和谐,使用高性能超级核算机加速推动先进核能技能立异。

  笔者参与的某次核能职业研讨会上,有来自大学和科研院所的多位专家学者指出,我国在核能范畴根底研讨单薄,相关共性技能研制组织缺位。往上追溯,我国核工业在进行公司化变革时,包含根底和共性技能研讨在内的大部分科研院所,悉数下放到中核集团,现在,原子能院和核动力院均承当较大部分的根底研讨和共性技能研讨。

  参照美国核工业分级科研系统,依照国家抓根底和共性技能、企业抓运用技能的基本原则,有必要对我国核工业科研系统进行优化变革,树立由国家层面直接办理的核工业科技研制组织,展开核范畴根底和前瞻技能研讨,形式上可参照美国形式建立国家核实验室,定位为公共事业单位,一起服务于军工和核电企业。2019年两会上,近期新晋中国工程院院士的核动力院院长罗琦提交了关于建立核范畴国家实验室的提案。

  核工业国家实验室可定位为核范畴相关战略性和原创性前沿根底研讨以及重要共性技能研制等,首要聚集周期长、需求进行多学科归纳研讨的项目,可由相关主管部门直接办理,既可以增强主管部门的技能预见和技能办理,又可以使其研制活动更接近于核工业展开要求,防止走向纯理论研讨。国家实验室可以取得安稳的政府支撑,没有运营查核等纠缠,保证其更好地专心于科技立异。

  别的,在办理系统方面,现在我国核工业科技研制存在分头办理状况,科工局和动力局均办理核相关科研项目,虽然有军民偏重之分,但关于根底和共性技能研制,仍不可防止的呈现堆叠,导致资源涣散,不利于会集办理和全体统筹。世界上,美国、法国和俄罗斯等核工业强国,相关科技研制均是由一家主管部门会集办理。



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