相比三代核能系統(tǒng),四代核能系統(tǒng)具有更高的安全性、經(jīng)濟性。根據(jù)杜祥琬《核能 技術(shù)方向研究及發(fā)展路線圖》,美國于 2000 年發(fā)起“第四代核能系統(tǒng)國際論壇 (GIF)”,希望能更好地解決核能發(fā)展中的可持續(xù)性(鈾資源利用與廢物管理)、安 全與可靠性、經(jīng)濟性、防擴散與實體保護等問題。第四代核能系統(tǒng)最顯著的特點是 強調(diào)固有安全性,是解決核能可持續(xù)發(fā)展問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。GIF 提出六種堆型:鈉 冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、超臨界水堆、超高溫氣冷堆和熔鹽堆,其中鈉冷快 堆將核燃料的使用效率提高約 50 倍,是最接近滿足商業(yè)核電廠需要的堆型(可將 天然鈾資源利用率從目前的約 1%提高至 60%以上,并實現(xiàn)放射性廢物最小化,可 解決鈾礦資源枯竭、核材料利用率低和核廢料難以處理等問題)
中長期來看,預(yù)計我國將發(fā)展以鈉冷快堆、超高溫氣冷堆等為主的第四代核能系統(tǒng)。 根據(jù)杜祥琬《核能技術(shù)方向研究及發(fā)展路線圖》,我國核能發(fā)展近中期目標(biāo)是優(yōu)化自 主第三代核電技術(shù);中長期目標(biāo)是開發(fā)以鈉冷快堆為主的第四代核能系統(tǒng),積極開 發(fā)模塊化小堆、開拓核能供熱和核動力等利用領(lǐng)域;長遠(yuǎn)目標(biāo)則是發(fā)展核聚變技術(shù)。
根據(jù)核能技術(shù)發(fā)展路線圖,在第四代核能系統(tǒng)中,鈉冷快堆、超高溫氣冷堆的示范 推廣、商業(yè)化進程相對較快,有望在 2020-2030 年期間適當(dāng)推廣: 1. 高溫氣冷堆核電站示范工程:根據(jù)科技部 2021 年 12 月 23 日《我國高溫氣冷堆 核電站示范工程首次并網(wǎng)發(fā)電成功》,2021 年 12 月 20 日,高溫氣冷堆核電站示范 工程 1 號反應(yīng)堆完成發(fā)電機初始負(fù)荷運行試驗評價,首次并網(wǎng)成功,發(fā)出第一度電。 該核電站裝機容量 20 萬千瓦,設(shè)備國產(chǎn)化率達到 93.4%,其中包括全球首臺高溫 氣冷堆螺旋盤管式直流蒸汽發(fā)生器等。 2. 霞浦核電 600MW 示范快堆:根據(jù)福建省政府 2021 年 2 月 2 日《霞浦示范快堆 工程 2 號機組開工建設(shè)》,寧德市霞浦核電 600MW 示范快堆工程 2 號機組正式開 工建設(shè)。
第四代核能系統(tǒng)將延續(xù)核電用管需求,中長期核電用管需求具備剛性。根據(jù)寶銀特種鋼管有限公司官網(wǎng),在第四代核能系統(tǒng)中,高溫氣冷堆、快中子反應(yīng)堆將延續(xù)特 殊管材需求,例如螺旋盤管(高溫氣冷堆)、六方管及包殼管(快中子反應(yīng)堆)等。 綜上,以蒸汽發(fā)生器傳熱管為代表的管材作為核能系統(tǒng)關(guān)鍵部件,長期需求穩(wěn)健。 中長期來看,第三代、四代核能建設(shè)均有望持續(xù)帶動核電用管需求。