欧盟发布“可持续核能战略研究议程”新草案

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2020年2月，欧洲联盟可持续核能技术平台(SNE-TP)发布了新版《可持续核能战略研究议程》草案，其中介绍了欧洲核能的未来前景和部署在欧洲的核能战略，并提出了欧洲核能领域未来的优先研发主题，涉及反应堆技术、赋能技术和交叉技术以及非技术交叉领域三大技术专题领域。

欧洲核能的未来

当今世界在为人类提供所需能源方面面临巨大挑战。世界人口和福利标准继续提高，导致对能源的需求增加，超过了提高能源效率的好处。与此同时，我们正面临全球变暖的威胁，这主要是由于人们满足能源需求的方式。

近年来，许多国际机构的研究证明，核能在当前的低碳能源中占有重要的比例，并将在未来的低碳经济和社会中发挥重要作用。许多研究发现，核能在能源结构中的份额已经下降，而总体能源需求预计将大幅增加，这导致对核能发电的需求增加。

核能提供欧盟26%的电力和一半的低碳电力，并满足欧盟能源政策的三个核心要求:环境可持续性、供应安全和灵活性以及经济竞争力。核能不仅为经济创造就业和价值，还为社会带来许多其他好处。欧洲反应堆产生的放射性同位素已广泛用于医药、工业、农业和研究。

SNE核电厂是在欧盟战略能源技术计划(SET-Plan)框架下建立的，旨在整合和增强欧洲核裂变能源的研发能力，以促进欧洲先进核能技术的发展，帮助欧洲实现2050年能源系统转型的目标，并保持欧洲在民用核能领域的技术和工业领先地位。SNE-TP的R&D框架涵盖了核能系统发展的三大支柱:轻水反应堆、快堆和热电联产。图1是SNE邮政实现其全面愿景的初步路线图。

未来欧洲核能领域的优先研究和发展课题

2.1反应堆技术

(1)反应堆的建造和运行

该领域将集中于以下主题:识别和分析金属零件的老化机理，开发监控系统和预测工具以减缓其老化；加深对长期辐照下混凝土性能的理解，开发监测方法；开发电缆状态监测和建模方法；基于物理建模和在线监测数据，开发了主要反应堆部件的数字模型。人工智能、虚拟现实和三维成像等先进技术被用来降低反应堆建造、维护和断电的成本，并提高其安全性。

(2)在役检验、资质认证和无损检测

该领域将侧重于以下主题:为所有机械部件开发带有风险指南的在用检查系统；了解阻碍国家间认证转让的技术和其他障碍，并制定应对方法或程序；设计可检测的功能；验证无损检测仿真软件的准确性；探索新的核电厂条件无损监测方法；设计高质量、简单可靠的组件接口。

(3)先进反应堆和下一代反应堆

(1)①没药项目。没药反应堆是一种铅铋冷却加速器驱动的研究反应堆，由欧盟开发，用于验证双燃料循环中高放射性废物的嬗变。该项目将重点开展以下研究:燃料和材料认证研究，包括混合氧化物燃料和冷却剂之间的相互作用、燃料棒在瞬态过程中的失效极限、包壳腐蚀、铅铋合金冷却剂中材料的力学性能和耐腐蚀涂层等。冷却剂的化学控制，包括冷却剂本身的控制、反应堆系统中放射性物质的释放和捕获以及反应堆部件的清洁；热工水力学，包括歧管研究、潜在滞留和分层、湍流传热模型、地震的热工水力效应、诱发晃动的潜在效应和潜在冷却剂冻结过程研究；部件测试，包括在所有运行条件和瞬态条件下对堆芯完整性和可冷却性的验证，通过对流体-固体耦合引起的压降和振动的实验和数值评估对事故情况下的故障风险进行评估，在异常条件下(如地震)对安全棒和控制棒的插入时间和可靠性进行评估，对反应堆主泵、叶轮和轴承抗腐蚀测试的液压设计进行原理验证测试，以及对燃料处理器进行原理验证和可靠性测试；加速器可靠性研究，包括进一步提高加速器组件的可靠性和开发快速容错恢复方案；研究仪表和反应堆控制，包括测试和评估反应堆的仪表和控制系统；模拟程序的验证涉及热工水力学、化学、中子学、机械性能等。安全评估，特别是考虑到极端情况，如严重事故。

(2)钠冷快堆。ASTRID是一个钠冷却原型快堆，由欧盟开发，用于演示封闭燃料循环中的钠冷却剂技术。在初步基础上，以下主题将侧重于:设计和安全研究，确定源自ASTRID钠冷快堆设计的1000兆瓦商用快堆的功能描述和草图，以及探索如何使钠冷快堆在成本上与大型反应堆竞争；模拟和程序验证，包括核心多尺度和多物理现象建模、重大事故中的物理现象建模和反应堆化学风险评估；识别燃料和材料，提高对高燃烧和耗时燃料的认识，以及当奥氏体不锈钢用作包覆材料时的性能评估；仪器检测技术、传感器开发和可在钠冷却剂中直接操作的技术，特别是用于速度测量的涡流流量计、中子测量(尽可能靠近堆芯的高温裂变室)、缺陷检测和使用声学传感器的目标可视化。

③ALFRED项目。阿尔弗雷德是一个铅冷却演示反应堆，由欧盟开发，用于演示封闭燃料循环中的铅冷却剂技术。该项目将侧重于以下研究:开发解决冷却剂腐蚀的策略和技术，包括材料开发、冷却剂化学和表面处理等。；燃料处理和运行中的检查和维护；其他主题包括燃料和冷却剂之间的相互作用，冷却剂中裂变产物的研究，严重事故的过程和现象学研究。

④气冷快堆。GFR将关注以下主题:燃料系统开发，特别关注燃料在正常和意外条件下的材料特性和性能；陶瓷或耐火覆层材料的选择、开发和测试；使用现有计算工具和核数据库验证气冷快堆设计；极端条件下余热排出系统的电气保证:制定应对重大事故的策略。

(5)高温反应器(HTR)。HTR具有较高的技术成熟度，将重点关注以下主题:冷却剂出口温度为750 ~ 850℃的高温反应堆的示范和许可。HTR与热电联产和其他终端应用的结合；燃料制造的高性能和低成本质量控制，以及用于替代燃料循环或超高温反应堆的新结构和功能材料的开发和测试，特别是难熔金属和陶瓷复合材料；完善减少核废物的技术，如净化和回收辐照石墨，或分离或回收基体石墨中的TRISO颗粒。

⑥熔盐反应器(MSR)。MSR将侧重于以下主题:熔盐成分的物理和化学特性；液体燃料性能的分析和发展:结构材料的鉴定；系统仪表和控制；关于修改原型MSR零部件设计规则的建议:发展现场燃料处理的概念；发展反应堆内外的模型；发展MSR示范反应堆。

(4)小型模块化反应堆(SMR)

(1)轻水反应堆(LWR)。LWR将专注于以下主题:核心，重点是不溶性硼设计中易燃毒物的使用；容器及其内部零件、紧凑型热交换器的开发和相关制造工艺；使用被动安全系统处理各种意外情况；严重事故的处理策略，特别关注堆芯滞留策略以及对堆芯老化和熔化的响应；缩短现场施工时间；本文研究了在一个监控室内监控多个模块所带来的人为因素。概率安全分析；在许可方面，制定一个通用的水冷式SMR安全分析方法和设计评估方案。

(2)先进的模块化反应器。该领域的研究主要集中在以下几个方面:实现SMR批量制造的相关研究，包括简化设计、紧凑设计、尽可能适合制造和使用商用零部件的设计；与工业应用相结合的相关研究包括确保工业过程和反应堆运行中的事故不会相互影响，以及通过开发负荷跟踪模式、蓄热技术和改变热功率生产比率，使反应堆能够满足工业应用中波动的功率需求。

2.2使能技术

(1)核电厂安全

该领域将集中于以下主题:开发方法以扩大现有概率安全评估的范围；研究安全功能的长期和多单位损失；开发和验证用于确定性和概率性安全分析的先进工具和方法；将新设备整合到电厂中，评估其影响并降低其可能产生的压力；支持欧洲其他反应堆机组的运行，特别注意设计膨胀事故和停堆条件；评估被动安全系统在执行特定功能时的安全性和可靠性；建立了数字仪表和控制系统的可靠性评估方法，并与概率安全评估相结合。研究容器内外熔体或碎屑的冷却能力；降低安全壳内气体爆炸的风险；评估事故源项目并降低其风险；乏燃料池事故缓解工具的开发。

(2)燃料开发、燃料循环和乏燃料管理

该领域将侧重于以下主题:开发安全和经济的燃料，包括开发新型先进的抗事故燃料(ATF)；提高燃料的回收率；改进装配设计和制造；改进验证燃料性能和安全性的计算和验证程序；改进辐照后检验方法；确保关键实验设施的可用性(如研究反应堆和热室)；处理和储存泄漏的燃料组件；回顾了过去十年甚至更长时间内乏燃料和储存系统的发展，并对储存系统进行了优化，以减少长期储存后对燃料和储存桶的处理。对于一些具有挑战性的燃料(如高油耗和多循环的混合氧化物燃料)和先进燃料(如全地形燃料)，开发先进的后处理和回收技术；使用先进的集成计算工具开发集成废物管理战略。

(3)核电厂退役

该领域将侧重于以下主题:通过设计、材料选择、操作措施、有效清除技术和先进废物处理和监管技术的发展，最大限度地减少核废料的产生；开发高效拆卸结构和部件的技术，包括远程拆卸技术；制定退役战略，最大限度地减少废物，包括将材料安全释放到环境中，回收或再利用，以及以可靠和具有成本效益的方式将材料处置到极低的放射性水平；学习现有的退休经验，确认废物管理和退休方面的最佳做法；开发废物清单评估和工厂及设施评估的表征技术，以协助退役计划的实施。

(4)社会、环境和经济方面

该领域将侧重于以下主题:从经济角度提高核能的竞争力，通过先进的确定性概率安全评估方法提高可用性系数，优化安全裕度和功率提高率，以及改善被动安全功能以提高运行经济性；提高对核能的社会和政治接受度，增强人们对核能的理解，与其他低碳能源技术开展技术对话和联盟，以解决共同的跨领域研究问题，并开展泛欧交流活动，使公民能够自我教育并做出独立决策；为提高核电在不断变化条件下的适应性，分析间歇性外部负载(包括电网干扰)对现有和新核电厂安全功能的影响，分析新危害(如无人机攻击、网络病毒等)的影响。)关于核电厂的安全功能，并与可再生能源和其他旨在减少温室气体排放的能源技术开展技术对话和整合。

2.3交叉技术

(1)数字化、建模和仿真

该领域将侧重于以下主题:多尺度、多物理领域(如材料科学、热工水利和化学)和多相分析工具的开发和验证；开发和验证不确定性量化方法；开发方法以确保整个反应堆寿命期间的数字连续性，包括支持操作和维护的方法；通过数据分析，确定了诊断反应堆运行维护状况和确定部件剩余寿命的可靠指标；将网络安全集成到数字化过程中，以消除整个生命周期中的数字风险；通过机器学习技术加强人工智能的开发和利用；加强虚拟和增强现实工具的开发和利用，特别是在支持反应堆设计、运行和维护方面。

(2)材料

该领域将侧重于以下主题:LWR，开发先进的断裂力学方法和新的环境辅助疲劳评估方法，以缩小现有LWR部件安全评估的安全裕度范围；对于先进的反应堆，最重要的是建造演示材料，以解决耐高温性和与液态金属和氦冷却剂的兼容性问题。在交叉领域，先进的制造方法、物理机制的研究和相关模型的开发、具有更好的耐高温性和辐照后耐腐蚀性的材料的开发以及材料性能评估相关方法的开发(特别是焊缝和接头、内应力评估和在线监测)更广泛地应用于核材料测试基础设施的使用和维护。

2.4非技术性交叉领域

(1)研究基础设施

该领域将侧重于以下主题:收集、更新和维护国际研究基础设施数据库，同时与现有的数据库运营组织合作；为这些基础设施的运营和维护创造良好的财务基础。

(2)协调

该领域将侧重于以下主题:扩大考虑在职检查和寿命管理的范围；欧洲电力公司要求文件(EUR)与适用于西欧核安全监督协会(WENRA)参考水平的所有国际原子能机构(IAEA)标准和修订后的欧盟核安全指令进行比较。欧盟一般许可前程序应包括技术内容的详细描述。

(3)教育、培训和知识管理

来源：BBC新闻网