二．补充说明

这个概要，即使对于熟悉核能的人士也许太“简捷”了。现结合正文补充说明如下。

A. 某些因素不可能显著影响先进核能的经济性能

有意省略了废物、燃料循环和核扩散问题。因为它们多半是******和体制问题，不是技术挑战。只有核能变为人类社会的主要能源时，处理三者的能力才是重大资产。近期和中期，这种能力的直接价值很小。

在可预见的未来，不缺铀。现有的资源足够用于各种各样的核发电设计。除非核技术能够克服加速核能发展的经济障碍，开采和浓缩铀的可得性和成本不可能成为核电机组建造和运行的重大因素。

目前，核燃料后处理和再循环的成本比使用新燃料的成本高得多。即使并非如此，核燃料的高能源密度和核电厂建造的高成本意味着燃料代表核电厂建造和运行成本的很小部分。因此，燃烧种种燃料的能力不可能在短期或中期内对核技术的扩展性或经济有多大冲击。

目前，不可能证明销毁废物的能力在技术上或经济上特别重要。随着核能生产急剧扩大，未来各国可能希望或需要在某个时刻后处理回收存储的核废物。只有那时，能废物再利用的反应堆才会变得更重要。

虽然对核废物的关切是公众反对核能的最常见的理由之一，大多数有核国家正转向乏燃料储存-后处理，或“一次通过”式燃料循环。世界各地开发长期废物存储库中遇到的挑战，主要是******的，不是技术的。

B.影响核能经济的关键因素

建造标准更严格，环境和安全监管条例在演进，人工成本上升。

不能把核能高成本简单地归咎于公众的非理性。

新核技术提供的设计必须不容易发生熔堆，引发灾难性事故；更简单和更有效地实现密封；使用很少多样性的、冗余的“能动”安全系统。更便宜的核能系统大部分需要的技术是固有安全和简单的…

成本上升的主要驱动因素与反应堆设计的复杂性相关：高压运行，使用的燃料和冷却剂带有相当大的瞬间加热和熔堆的风险，而且很难标准化和模块化地建造。

C. 先进核技术

如果说核能发展和商业化60年的历史有什么教训的话，就是太早锁定单一技术路径可能有长期、重大的后果。轻水堆代表1950年代开发阻力最小的途径；一旦走上这条路，一直证明，“转向”的障碍大得“令人生畏”。

太早“锁定”一个新的核技术有危险；不查清扩大核能传播的真实障碍、什么常规技术属性有希望高效解决这些障碍、今后哪条技术路径显得最有希望，也有风险。

澄清哪条技术道路提供一条广阔、适合核技术商业化的道路，实质上更安全、更便宜，确保明智地分配有限的公共资源，新制度和监管安排也要完全适合支持这种努力。

三代+反应堆

评估现在正以某种形式开发的一系列反应堆设计，开始看到新兴的、更安全、更便宜反应堆商业化技术路径的轮廓。这个路径从现在正商业化的轻水堆设计开始演进。III+反应堆包含新材料和建造技术，会证明对第四代反应堆有价值，包括钢板预应力混凝土、关键部件和构筑物场外加工，以及小型轻水堆全模块加工方法。

III+设计实现了安全改善，但仍然是巨大的、资金密集型、依赖水冷和专设安全系统的设计。适宜的“市场”尤其是快速发展中国家，甚至某些西方国家也设想用来替代老化的反应堆或者燃煤电厂。小型完全模块化的III+反应堆也许能给大量“翻版”或“成群”建造导致成本下降的经济体提供机会。但是，所有III+设计需要增压和“专设”冷却系统，需要各种各样的机械干预，以便万一失电或失压时冷却反应堆。

第四代反应堆

第四代核反应堆包括很宽的一系列技术，但统一的特点都不是轻水堆。它们可以燃烧不同的燃料，使用不同的冷却剂，有非能动冷却系统，使用快中子或有完全不同的几何形态和结构。许多这样的设计在核电发展的初期提出并试验过，但随着美国选定轻水堆被抛弃了。

以目前的创新步伐，核工业和核监管部门预计，至少10-15年内第四代反应堆不会商用化。为了全球加快商用化，需要更大和更集中的努力，增加资金在全世界验证第四代反应堆。这就留下了10-15年的“窗口”，或称之为“间隙”，必须用现有的轻水堆或者第三代反应堆技术“填充”。

热堆比快堆的“相对优势”

第一个商业化的第四代反应堆很可能是热堆，继续依靠许多轻水堆现有的供应链和燃料循环。这种反应堆利用石墨慢化的陶瓷燃料球，不是二氧化铀燃料棒，而且用氦气或液态盐冷却。第四代热堆使用的材料市场上可买到，而且经美国机械工程师协会（ASME）批准（NRC颁证必要条件）。它们使用的二氧化铀燃料早已广泛测试并经NRC批准。这样的供应链和取照优势很重要。

氦冷和盐冷热堆有望成为发生事故时更稳定、可预测、进而更安全的反应堆。氦冷热堆功率密度低，使反应堆停堆后很容易通过自然对流散发衰变热。盐冷堆使用的冷却剂无需加压，万一停堆和失电，允许反应堆通过自然对流冷却。

在美国和中国，氦冷热堆已接近商业化。非常适合给重工业提供工艺用热，也适合发电。与功率输出有关，大尺寸似乎不适合模块化，而且不容易对更先进的设计或新型燃料敞开大门，成本难于得到显著改善。盐冷热堆不干落后，更适合工艺供热和发电。由于功率密度高和设计简单，更适宜模块化。此外，几乎完全依靠证实的材料、部件和燃料。

盐冷热堆的开发为熔盐堆敞开大门，后者的燃料（不再加工成燃料球或燃料棒）熔解在熔盐冷却剂池内。熔盐燃料进一步简化了反应堆设计，扩大了未来多样性燃料的应用。因为这种燃料循环无需精心制作燃料组件，开发昂贵的新供应链，新燃料更容易在堆内调配。此外，因为开发快堆，耐用、抗中子辐照的燃料包壳是个重大挑战，液态燃料可以消除这个商业化的障碍。

高温气冷堆（HTGR）挑战最少，也有局限性

HGTR是热堆，使用陶瓷铀燃料，某些设计称之为甚高温堆（VHTR）。这种设计可用氦气或二氧化碳冷却，石墨慢化。旨在发电并为工业和加工过程提供工艺热能，如炼油、化工和化肥生产，以及海水淡化。现在，因缺少低碳工艺供热技术，政府在工业企业内减少碳排放的目标“受阻”，“解困”是当务之急。这种堆单纯用于发电，有点“大材小用”。

HTGR功率密度非常低，很难过热。HGTR需要加压，失压和失去冷却剂的后果不大。然而许多专家对反应堆埋在地下表示关注，因为应急时很难接近设备。

HTGR有许多潜在的挑战，主要是经济方面，与HGTR的冷却形式有关。失去冷却剂没有严重的健康或安全后果，更换氦气和抢修损坏设备的成本会很高。此外，如事故失压，漏水可能使整个堆芯产生正空泡系数，燃料与水接触会增加裂变反应速率。这会导致小事故和意外停堆，但没有切尔诺贝利和福岛那样危险的熔堆和放射性释放。虽然失压是罕见事件，开发商仍需在颁证之前证实，在所有事故情景中这个问题已得到缓解。

HTGR更严重的问题是漏气：氧气与石墨中的碳反应生成CO和CO₂，腐蚀石墨部件。不过，主要是经济问题，HTGR潜在业主和运营商需要知道通常漏多少气，检修成本是多少钱。最近在南非发现大量氦气天然储藏，或许对HTGR经济是个福音[7]。

HGTR失去主冷却剂时独特的散热能力包含取照挑战。NRC的监管条例完全集中于防止失去主冷却剂，没有规范评估反应堆仅靠空气作为冷却剂，能快速散热或者燃料不会熔融。因此，预计HTGR商用颁证是个长而“昂贵”的过程，开发商要资助NRC研究并制定规则。预计第一个HGTR原型堆接受NRC颁证的成本总计约为35亿美元，而且不会在2025年之前完成。

HGTR因为功率密度低，可为低碳工艺供热的小市场服务，不可能是广泛商用化的候选堆型。HGTR固有安全意味着这种机组可与工业设施协同配置，证明发电和工艺供热联营非常经济。大型工业公司如陶氏化学公司和康菲石油公司已加入下一代核设施工业联盟（NGNP），支持HTGR商用化。这些大型公司与HGTR开发商的合作关系确保DOE为颁证和示范成本共担拨款，加速商用化。