核電堆型技術(shù)的兩種結(jié)構(gòu)方向

我國堆型核型技術(shù)的選擇在世界環(huán)境變化、石化能源短缺的情況下，核能源被視為一種特殊的替代品。世界核電技術(shù)已從第一代演進(jìn)至第三代,正在開發(fā)第四代。在進(jìn)入“后福島時(shí)代”的全球核電產(chǎn)業(yè),許多核電大國一方面面臨著大批老機(jī)組退役、建設(shè)新機(jī)組的問題,另一方面為了掌握對(duì)未來核電發(fā)展的更多主導(dǎo)權(quán),紛紛加快先進(jìn)核電技術(shù)研發(fā)。我國核電技術(shù)在過去的20余年里取得了長足進(jìn)步,目前擁有世界在建規(guī)模最大的核電機(jī)組,圍繞自主化、國產(chǎn)化的核電技術(shù)創(chuàng)新方興未艾。但是,對(duì)核電堆型技術(shù)的選擇是發(fā)展核電面對(duì)的一個(gè)首要的戰(zhàn)略性問題,世界上許多核電大國都經(jīng)歷過這種選擇,我國更是從起步至今一直爭論不休。從技術(shù)軌道的視角探討世界核電堆型技術(shù)演進(jìn)的基本規(guī)律,對(duì)我國核電技術(shù)的進(jìn)步和核電的安全高效發(fā)展具有重要意義。一、技術(shù)跟蹤理論與技術(shù)軌跡結(jié)構(gòu)模型1.技術(shù)軌道的內(nèi)涵意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家多西(G.Dosi,1982)認(rèn)為技術(shù)范式(technologyparadigm)是一種“基于自然科學(xué)所引申出來的選擇理論以及材料選擇技術(shù)的、解決選擇技術(shù)問題的一種‘模型’或‘模式’”。鄭雨認(rèn)為技術(shù)范式是一個(gè)以技術(shù)樣品為實(shí)物形態(tài)的技術(shù)體系,其重要性質(zhì)是庫恩(ThomasSamuelKuhn,1962)所說的“不可通約性”,即多西(1982)所謂“強(qiáng)烈的排他性”,使得技術(shù)范式的轉(zhuǎn)換就成了技術(shù)的革命。技術(shù)范式就是依據(jù)科學(xué)理論、通過材料和方法的選擇來解決技術(shù)問題的模式,按照這一思想的邏輯,技術(shù)研究的領(lǐng)域、問題、程序和任務(wù)由技術(shù)范式所決定,從而導(dǎo)致技術(shù)軌道(technologicaltrajectories)的產(chǎn)生。多西(1988)把技術(shù)軌道定義為“沿著由范式規(guī)定的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)折衷的技術(shù)進(jìn)步軌跡”,它是一組可能的技術(shù)方向,而它的外部邊界則由技術(shù)范式本身決定。我國學(xué)者柳卸林更通俗地理解,技術(shù)軌道就是在某一產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展上所可能有的方向,一組解決某一問題的相關(guān)聯(lián)方法。一條技術(shù)發(fā)展的S曲線便對(duì)應(yīng)著我們所說的技術(shù)軌道?？傊?技術(shù)軌道本質(zhì)上是解決技術(shù)范式問題、形成“技術(shù)樣品”的技術(shù)方向選擇與實(shí)踐過程,這種過程中共同體現(xiàn)的模式就是技術(shù)范式,并以技術(shù)樣品(產(chǎn)品)的結(jié)果形式表現(xiàn)為行業(yè)。不同材料、方法(體現(xiàn)為技術(shù)方向)的選擇是同一技術(shù)范式下產(chǎn)生差異性技術(shù)軌道的關(guān)鍵性原因。2.技術(shù)軌道的結(jié)構(gòu)許多學(xué)者注意到了技術(shù)軌道存在的結(jié)構(gòu)。柳卸林指出,同一產(chǎn)品存在著多條替代性的技術(shù)軌道,一條技術(shù)軌道有一個(gè)從不成熟到成熟的不連續(xù)性過程,此時(shí)出現(xiàn)新技術(shù)進(jìn)入的機(jī)會(huì)窗口,新舊技術(shù)軌道的更替和產(chǎn)業(yè)的興衰由此開始,如打字機(jī)、燈、汽車和照排機(jī)等產(chǎn)品的在多個(gè)技術(shù)軌道間的呈時(shí)序性更替。楊德林和陳春寶(1997)認(rèn)為技術(shù)軌道是可以并排行駛的“大馬路”,“馬路”中央部分就是技術(shù)軌道中心,“行駛”在中心的少數(shù)優(yōu)勢技術(shù)組成了技術(shù)軌道的主干,那些發(fā)展困難的技術(shù)則處于路況較差的“馬路”的邊緣(遠(yuǎn)離技術(shù)軌道中心)。實(shí)際上,主干軌道、邊緣軌道等“多條技術(shù)軌道”并存是軌道間的一種結(jié)構(gòu),而形成的技術(shù)軌道“S曲線”的“一組解決某一問題的相關(guān)聯(lián)方法”是軌道內(nèi)的結(jié)構(gòu)。有學(xué)者進(jìn)一步研究了在技術(shù)軌道內(nèi)存在的結(jié)構(gòu)。杜躍平、王林雪、高雄等(2004)認(rèn)為,企業(yè)在技術(shù)軌道中,在設(shè)計(jì)體系、市場觀念、經(jīng)營方向、核心能力等影響下會(huì)衍生出一系列技術(shù)子軌道,企業(yè)多元化由此形成。布超、林曉言(2007)則把主技術(shù)軌道稱之為母軌道,其子軌道的發(fā)展使同一類型的產(chǎn)品有不同的功能和優(yōu)勢,形成產(chǎn)品的多元化。劉昌年、梅強(qiáng)(2006)區(qū)分自主創(chuàng)新為軌道內(nèi)漸進(jìn)性的順軌式和軌道間根本性的躍軌式以及中間性的融軌式三種模式,其視角實(shí)際上就是技術(shù)軌道的結(jié)構(gòu)。有學(xué)者敏銳地洞察到在技術(shù)軌道內(nèi),技術(shù)的自身發(fā)展也有一個(gè)限度的問題。技術(shù)軌道在路徑依賴機(jī)制的作用下,以連續(xù)累積型技術(shù)創(chuàng)新表現(xiàn)為技術(shù)軌道的剛性。這種累積型創(chuàng)新存在“飽和限”特征,即某一特定技術(shù)因受其物理的或自然的制約而使其性能參數(shù)趨于飽和的上限。趙永旺、傅蘊(yùn)德(2011)認(rèn)為,技術(shù)軌道外部邊界的技術(shù)范式?jīng)Q定性,意味著沿著某技術(shù)軌道的創(chuàng)新有某種極限,此后進(jìn)一步創(chuàng)新的余地很小。3.技術(shù)軌道結(jié)構(gòu)上述學(xué)者對(duì)技術(shù)軌道某方面的結(jié)構(gòu)極具洞見性,但都沒有明確提出技術(shù)軌道結(jié)構(gòu)概念并系統(tǒng)地進(jìn)行探討。綜合上述思想和觀點(diǎn),本文認(rèn)為,技術(shù)軌道存在著兩種結(jié)構(gòu):單一軌道的二維結(jié)構(gòu)和多條軌道的并列結(jié)構(gòu)。(1)技術(shù)軌道s曲線技術(shù)軌道是一條沿著技術(shù)范式?jīng)Q定的一組技術(shù)方向向前延伸直至技術(shù)樣品的S曲線軌跡,其中每個(gè)技術(shù)方向可視為一個(gè)區(qū)段,它反映了技術(shù)軌道的完整性;同時(shí),在每一個(gè)技術(shù)方向上,技術(shù)的連續(xù)累積型創(chuàng)新都存在一個(gè)飽和限,反映了技術(shù)水平的程度性,如圖1-1所示。上圖中,n個(gè)技術(shù)方向延伸就是一條完整的技術(shù)軌道S曲線。在每個(gè)技術(shù)方向上的技術(shù)改進(jìn),都會(huì)提升技術(shù)軌道的技術(shù)水平,從原技術(shù)軌道Ⅰ改進(jìn)至Ⅱ、Ⅲ直至N,整個(gè)技術(shù)軌道的技術(shù)水平逐漸提升至接近飽和限。(2)技術(shù)軌道的并列結(jié)構(gòu)對(duì)技術(shù)范式所要解決的問題而言,可能同時(shí)有多個(gè)技術(shù)方向可供選擇,在選擇其中任一個(gè)予以鎖定后,該技術(shù)方向上又有多個(gè)技術(shù)子方向可選,如此層層遞進(jìn),從初始技術(shù)方向的選擇開始,至下一組方向中鎖定其中一個(gè),直至技術(shù)樣品終點(diǎn),每一個(gè)技術(shù)方向都形成一條技術(shù)軌道,這樣就出現(xiàn)多條技術(shù)軌道的并列結(jié)構(gòu),如圖1-2所示。為簡潔起見,圖1-2從技術(shù)方向Ⅰ開始,都只給出了其中被鎖定的方向及其技術(shù)軌道。從技術(shù)范式?jīng)Q定的第一組技術(shù)方向開始,有技術(shù)軌道1、4至n條,每一條技術(shù)軌道均由若干技術(shù)方向發(fā)展而成。如技術(shù)軌道1,在技術(shù)方向Ⅰ層次又有若干可能的方向,若鎖定其中一條發(fā)展則為技術(shù)軌道2;在技術(shù)方向Ⅱ?qū)哟?同樣在一組可能的方向中鎖定一個(gè)方向發(fā)展成為技術(shù)軌道3,直至技術(shù)方向N,每一條技術(shù)方向選擇后鎖定的技術(shù)軌道就形成了一組技術(shù)軌道的集合。所有可能的技術(shù)方向形成的技術(shù)軌道是一個(gè)非?？捎^的數(shù)目。4.技術(shù)進(jìn)步結(jié)構(gòu)理論的重要性技術(shù)軌道的多軌道并列結(jié)構(gòu)和單軌道的二維結(jié)構(gòu)對(duì)于技術(shù)創(chuàng)新具有重要意義。(1)第1類創(chuàng)新:猛軌式創(chuàng)新—它能較好地解釋有關(guān)技術(shù)軌道的技術(shù)創(chuàng)新理論。沿著單一技術(shù)軌道累積型技術(shù)改進(jìn)就是在技術(shù)飽和限內(nèi)的順軌式創(chuàng)新,多軌道間在某個(gè)技術(shù)方向上的革命性技術(shù)創(chuàng)新就是躍軌式創(chuàng)新,此時(shí)發(fā)生原技術(shù)軌道的“轉(zhuǎn)轍”而進(jìn)入新軌道。對(duì)軌道間另一種形式的融軌式創(chuàng)新也予以合理解釋。在不同的技術(shù)軌道之間,處于相同層次的技術(shù)是不可通約的,但對(duì)下一區(qū)段卻具有可通約性,即為共性技術(shù),因而可以通過相互借鑒、互補(bǔ)或組合出現(xiàn)融軌。(2)技術(shù)創(chuàng)新結(jié)果在某技術(shù)范式下,技術(shù)軌道間的轉(zhuǎn)換結(jié)果表現(xiàn)為行業(yè)產(chǎn)品的多元化;對(duì)單一技術(shù)軌道在技術(shù)方向上的改進(jìn),技術(shù)創(chuàng)新結(jié)果表現(xiàn)為產(chǎn)品質(zhì)量的提升或產(chǎn)品的多樣化。因此,不同技術(shù)軌道間的轉(zhuǎn)換和技術(shù)方向上的改進(jìn),以產(chǎn)品(技術(shù)樣品)之間的替代性體現(xiàn)出其競爭性。(3)技術(shù)創(chuàng)新方向的“坐標(biāo)”通過將特定的技術(shù)創(chuàng)新置于技術(shù)軌道結(jié)構(gòu)中,根據(jù)其所處技術(shù)軌道和技術(shù)方向的“坐標(biāo)”,判斷技術(shù)創(chuàng)新在該領(lǐng)域的類型和模式,進(jìn)而判斷其對(duì)范式所需要解決的問題的重要性,并能發(fā)現(xiàn)可資借鑒的其他軌道技術(shù),從而為技術(shù)創(chuàng)新選擇提供全局性的認(rèn)識(shí)。二、電能發(fā)電技術(shù)核能發(fā)電技術(shù)(簡稱核電技術(shù),本文專指核裂變能發(fā)電技術(shù))是把核燃料發(fā)生核反應(yīng)釋放的熱能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術(shù),包括反應(yīng)堆技術(shù)、設(shè)備制造技術(shù)、電站建造技術(shù)和運(yùn)行技術(shù)。下文根據(jù)技術(shù)軌道結(jié)構(gòu)理論,分析核電技術(shù)核心的反應(yīng)堆堆型技術(shù)軌道。1.堆型技術(shù)是核技術(shù)的核心核電技術(shù)范式的特殊性就在于其原子能(或稱核能)的根本性質(zhì),主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:(1)能效性,1公斤易裂變物質(zhì)能夠產(chǎn)生的能量約等于2700公噸煤所能產(chǎn)生的能量;(2)可控性,易裂變核素要在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫Νh(huán)境下實(shí)現(xiàn)可控自持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)來釋放核能;(3)放射性,核裂變反應(yīng)產(chǎn)生放射性裂變產(chǎn)物、長壽命的次錒系元素和超鈾元素。核電技術(shù)范式要解決的是如何把核能轉(zhuǎn)化為電能的問題,這就必須解決可控性和放射性,具體而言就是既經(jīng)濟(jì)又安全地解決燃料利用、核反應(yīng)可控和能量傳輸這三個(gè)根本性問題。質(zhì)量、形態(tài)、濃度不同的燃料類型直接決定了核反應(yīng)方式,并影響核燃料循環(huán)模式。實(shí)現(xiàn)可控的自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng),有利用慢化劑材料來控制中子能量的熱堆方式和不用慢化劑的以快中子進(jìn)行反應(yīng)的快堆方式。把釋放的核能傳輸出去再轉(zhuǎn)化為電能則用流動(dòng)循環(huán)的冷卻劑材料做介質(zhì)。至于利用蒸汽發(fā)電的汽輪機(jī)發(fā)電技術(shù),對(duì)其他發(fā)電范式具有通約性,屬于通用的常規(guī)性技術(shù)。這樣,反應(yīng)堆因承擔(dān)了解決上述問題而成為核電技術(shù)范式的核心,并在解決的過程中因選擇燃料類型、反應(yīng)方式和慢化劑及冷卻劑的差異性特征,出現(xiàn)了可能的多樣化堆型技術(shù)軌道。因此,堆型是最直接和最集中體現(xiàn)核電技術(shù)范式性質(zhì)的技術(shù)體系,既對(duì)設(shè)備制造技術(shù)、電站建造技術(shù)和運(yùn)行技術(shù)產(chǎn)生決定性影響,也決定了與之相適應(yīng)的原料供應(yīng)、材料生產(chǎn)、燃料元件加工、后處理、設(shè)備制造等整個(gè)核電產(chǎn)業(yè)鏈體系。堆型選擇由此成為核電發(fā)展的戰(zhàn)略性關(guān)鍵。2.熱堆堆型技術(shù)軌道圍繞解決熱能釋放、轉(zhuǎn)化和傳輸問題的基本過程表明,核電反應(yīng)堆堆型因所使用的燃料、慢化劑、冷卻劑不同而形成不同的堆型技術(shù)軌道。慢化效果最好的物質(zhì)有輕水(普通水)、重水、鈹及氧化鈹(由于劇毒而不用)和碳(石墨)。冷卻劑在反應(yīng)堆中有三種物理形態(tài):液態(tài)物(水等)、氣體(氦、二氧化碳)和液態(tài)金屬(鈉、鉛等),而且有些冷卻劑可同時(shí)做慢化劑。由于燃料類型的差異隱含在是否使用慢化劑的反應(yīng)方式中,因此,一種核電堆型的通常表達(dá)式為:慢化劑名稱+冷卻劑名稱?？於巡皇褂寐瘎┲挥美鋮s劑,堆型相對(duì)少得多。以熱堆為例,按照技術(shù)軌道結(jié)構(gòu)模型,熱堆堆型技術(shù)軌道的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1清晰地反映了單個(gè)堆型技術(shù)軌道的區(qū)段結(jié)構(gòu)和多條堆型技術(shù)軌道并列的結(jié)構(gòu)關(guān)系。橫向結(jié)構(gòu)上,從燃料反應(yīng)方式到慢化劑、冷卻劑及其組合方式到具體反應(yīng)堆堆型,形成了一條特定的堆型技術(shù)軌道?？v向結(jié)構(gòu)上,并列的多個(gè)技術(shù)方向形成可能的堆型技術(shù)軌道組成了堆型集合,相互之間具有可替代性。單個(gè)具體堆型技術(shù)軌道的二維結(jié)構(gòu)可按照?qǐng)D1-1方式給出,在此不贅述。3.技術(shù)創(chuàng)新的類型和模式核電堆型技術(shù)創(chuàng)新的方向深受核電技術(shù)范式性質(zhì)的影響。核電技術(shù)范式的高能效、可控性高難度和高放射性質(zhì)使核電呈現(xiàn)“天使與魔鬼”的兩面性。這使安全性和經(jīng)濟(jì)性成為技術(shù)創(chuàng)新的整體方向,一方面既要提高燃料利用效率,另一方面又要減少和有效防御放射性。這種性質(zhì)也使可供選擇的有效方法和材料具有特殊性和有限性,并增加了技術(shù)創(chuàng)新難度,從而使核電技術(shù)進(jìn)步之路漫長而充滿風(fēng)險(xiǎn)。在安全性和經(jīng)濟(jì)性方向下,核電堆型技術(shù)的創(chuàng)新根據(jù)堆型技術(shù)軌道結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為不同的類型和模式。在單個(gè)具體堆型技術(shù)軌道的二維結(jié)構(gòu)中,技術(shù)創(chuàng)新為順軌式累積型創(chuàng)新,主要在兩個(gè)方面:一是系統(tǒng)性創(chuàng)新,著眼整個(gè)技術(shù)軌道,通過優(yōu)化各技術(shù)方向的層次功能來增強(qiáng)反應(yīng)堆整體系統(tǒng)功能,如AP1000的反應(yīng)堆非能動(dòng)設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)與制造技術(shù);二是局部性創(chuàng)新,改進(jìn)各技術(shù)方向的技術(shù)水平,提升其性能,如改進(jìn)燃料組件設(shè)計(jì)制造和延長換料周期的技術(shù)。順軌式創(chuàng)新的結(jié)果是出現(xiàn)基于原堆型的系列機(jī)型品牌,當(dāng)一種堆型的順軌式創(chuàng)新接近“飽和限”時(shí),技術(shù)雖然更趨成熟,但也意味著該堆型已處于生命周期的衰老期。在多軌道并列的結(jié)構(gòu)中,技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)為革命性的躍軌式或融軌式創(chuàng)新。當(dāng)科技的根本進(jìn)展、行業(yè)技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)重大技術(shù)的突破,解決了堆型某核心技術(shù)的瓶頸時(shí),原堆型技術(shù)軌道就發(fā)生了改變,或者可應(yīng)用該技術(shù)的新堆型的技術(shù)軌道就發(fā)生突破,成為原堆型及其它堆型的競爭堆型。如耐高溫高壓材料的研制,可能改變相關(guān)堆型的燃料組件、慢化劑或冷卻劑等技術(shù)軌道,而對(duì)高溫氣冷堆而言制約其商用的瓶頸則得以突破。當(dāng)多個(gè)堆型的可通約性共性技術(shù)具有互補(bǔ)性時(shí),原堆型的技術(shù)軌道在移植共性技術(shù)的方向發(fā)生改變,或者可能集成形成新堆型,此為融軌式創(chuàng)新,如第四代的超臨界水堆結(jié)合輕水堆技術(shù)和超臨界燃煤電廠技術(shù),使用超臨界水做冷卻劑。4.堆型發(fā)展演變核電堆型技術(shù)軌道依據(jù)結(jié)構(gòu)變化的技術(shù)創(chuàng)新規(guī)律,為核電堆型技術(shù)的發(fā)展演變提供了一種新視角的認(rèn)識(shí)。核電從上世紀(jì)50年代起步,歷經(jīng)高速發(fā)展、滯緩發(fā)展、復(fù)蘇發(fā)展四個(gè)階段。至2011年10月,世界上共30個(gè)國家的200余座核電站運(yùn)行著438臺(tái)機(jī)組,總裝機(jī)容量3.73億千瓦,為世界提供著14%的電力,累積運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)已超過14600堆·年;在建63臺(tái),核準(zhǔn)建設(shè)152臺(tái)核電機(jī)組。在役核電機(jī)組中,共有壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨氣冷堆、石墨水冷堆、快堆等6種堆型,其中壓水堆機(jī)組265臺(tái),占全部核電機(jī)組的60%;裝機(jī)251.6GW,占核電總裝機(jī)容量的65.1%。一種新堆型的技術(shù)軌道發(fā)展周期大致要經(jīng)歷概念設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)堆驗(yàn)證可行性、原型堆驗(yàn)證工程性(或增加示范堆驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)性環(huán)節(jié))、商業(yè)堆應(yīng)用四個(gè)階段,此后進(jìn)入成熟化提升階段。對(duì)于整個(gè)核電技術(shù)的發(fā)展演變,國際上普遍的一個(gè)提法是,核電以堆型為代表呈一代、二代、三代、四代的代際演進(jìn),技術(shù)不斷進(jìn)步,安全性和經(jīng)濟(jì)性不斷提高。圖2-2給出了各年代出現(xiàn)的核電堆型及其技術(shù)軌道發(fā)展演變情況。1950-60年代的第一代原型堆證明了利用核能發(fā)電的技術(shù)可行性,共出現(xiàn)過10余種核電堆型。1970-80年代的第二代改進(jìn)型商業(yè)堆證明了核電的經(jīng)濟(jì)性,此間壓水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆、石墨氣冷堆均得到了發(fā)展,目前約350臺(tái)在役核電機(jī)組就是在此期間建造運(yùn)行的,特別是壓水堆在經(jīng)濟(jì)性上的表現(xiàn)使其漸漸成為主流堆型。1990年代中后期,滿足美國用戶要求文件(URD)、歐洲用戶要求文件(EUR)的第三代革新型反應(yīng)堆,著重防范和緩解嚴(yán)重事故,在安全性提高的同時(shí)經(jīng)濟(jì)性也得到改善。2000年后,研發(fā)中的第四代革命型反應(yīng)堆主要有6種,即氣冷快堆、鉛冷快堆、鈉冷快堆、熔鹽堆、超臨界水冷堆和超高溫氣冷堆,重點(diǎn)解決燃料利用、減少廢物和防止核擴(kuò)散問題。6種堆型中,此前出現(xiàn)的鈉冷快堆和高溫氣冷堆處于實(shí)驗(yàn)堆或原型堆階段,一直未能突破經(jīng)濟(jì)性和安全性的商用技術(shù)難關(guān)。從圖2-2看出,各堆型隨著不斷改進(jìn)逐漸接近技術(shù)飽和限。壓水堆經(jīng)受住了1973年的美國三里島熔堆的安全性嚴(yán)峻考驗(yàn),并衍化出系列機(jī)型。1986年切爾諾貝利核電站嚴(yán)重事故則使前蘇聯(lián)的石墨沸水堆(屬于石墨水冷堆)完全失去了發(fā)展的機(jī)會(huì)。而2011年的日本福島核電站嚴(yán)重事故使沸水堆的發(fā)展面臨嚴(yán)重危機(jī)。三、我國核電站壓縮法的選擇和創(chuàng)新能力1.重水堆型的選擇核電堆型技是一個(gè)戰(zhàn)略性的問題,世界許多核電大國歷史上都有過堆型選擇的問題。表3-1給出了世界上核電大國堆型技術(shù)選擇與演變的情況。從表中可以發(fā)現(xiàn),自始至終堅(jiān)持本國自主研發(fā)路線的只有美國、俄羅斯和加拿大三國。美國是唯一對(duì)多種堆型進(jìn)行過最廣泛探索的國家,在20多種堆型中選擇優(yōu)先發(fā)展輕水堆,并輸出到全球,而且在明確的核電技術(shù)發(fā)展路線圖指引下始終堅(jiān)持新堆型開發(fā)。其他國家都改變過堆型技術(shù)軌道,但改變后基本上就不再反復(fù),特別是法國、日本、韓國成了當(dāng)前世界核電強(qiáng)國。印度長期堅(jiān)持自主開發(fā),形成了適合本國豐富釷資源的重水堆自主技術(shù),并計(jì)劃領(lǐng)先全球。值得注意的是英國,首先選擇氣冷堆和快堆,1965年轉(zhuǎn)向重水堆,1978年又回到改進(jìn)型氣冷堆,1981又改為引進(jìn)壓水堆,抉擇的反復(fù)是導(dǎo)致至今沒有自主品牌核電堆型的重要原因?？傊?對(duì)核電堆型的選擇,各國主要依據(jù)本國的鈾釷資源稟賦、核工業(yè)基礎(chǔ)與設(shè)備制造能力、政治經(jīng)濟(jì)等狀況綜合影響決定。這種抉擇過程是一個(gè)堆型的淘汰與新生交替出現(xiàn)的過程,在很大程度上折射了世界核電堆型技術(shù)軌道的演變軌跡。2.我國堆型自主創(chuàng)新和引進(jìn)吸收再創(chuàng)新技術(shù)在國外發(fā)展的總成功實(shí)踐我國在1970年代國際技術(shù)封鎖下,選擇依靠成功研制核潛艇的核動(dòng)力技術(shù)和核工業(yè)技術(shù)體系自主研發(fā)壓水堆核電技術(shù),啟動(dòng)“七二八工程”,但“文革”使其幾乎停頓。1980年代改革開放后,采取“兩條腿走路”,自主研發(fā)30萬千萬壓水堆核電技術(shù)CP300(原CNP300)建設(shè)秦山一期原型堆核電站,引進(jìn)法國當(dāng)時(shí)先進(jìn)的M310先進(jìn)壓水堆技術(shù)建設(shè)大亞灣百萬千萬級(jí)核電站。1990年代,開發(fā)了自主的CP600(原CNP600)技術(shù)建設(shè)秦山二期,并消化吸收M310技術(shù)再創(chuàng)新形成改進(jìn)型CPR1000技術(shù)建設(shè)嶺澳核電站。同時(shí)期還引進(jìn)加拿大重水堆技術(shù)建設(shè)秦山三期,引進(jìn)俄羅斯先進(jìn)的VVER1000壓水堆技術(shù)建設(shè)田灣核電站。進(jìn)入2000年代,適應(yīng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)電力的需求,國家積極發(fā)展核電,引進(jìn)美國西屋公司的AP1000三代壓水堆技術(shù),計(jì)劃通過消化吸收再創(chuàng)新形成自主品牌CAP1400、CAP1700來統(tǒng)一核電技術(shù)路線。不過同時(shí)又引進(jìn)法國的EPR三代技術(shù)建設(shè)臺(tái)山核電站。特別值得一提的是,我國自主研發(fā)的兩種四代堆型的實(shí)驗(yàn)堆——2000年清華大學(xué)研制的高溫氣冷堆和2010年中核集團(tuán)研制的鈉冷快堆并網(wǎng)發(fā)電成功,并開始分別依托山東石島灣和福建三明建設(shè)示范堆核電站。目前,我國運(yùn)行核電機(jī)組14臺(tái),裝機(jī)容量1192.8MWe,發(fā)電占全國的1.8%,運(yùn)行機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性處于世界先進(jìn)水平;核準(zhǔn)了12個(gè)核電項(xiàng)目共34臺(tái)機(jī)組,總裝機(jī)容量3692MWe,其中在建機(jī)組27臺(tái),裝機(jī)容量近3000MWe;此外還有近20臺(tái)機(jī)組獲準(zhǔn)開展前期工作。在全世界在建的64臺(tái)核電機(jī)組中,我國已成為世界上在建核電規(guī)模最大的國家。2011年進(jìn)入“后福島時(shí)代”,國家提出安全高效發(fā)展核電的方針,有關(guān)方開始認(rèn)真審視各堆型和機(jī)型的安全性和經(jīng)濟(jì)性?？v觀我國核電發(fā)展歷程,在堅(jiān)持以我為主、中外合作的原則下,堅(jiān)持自主創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新,取得了令人矚目的成就。在核電堆型技術(shù)方面,自主研發(fā)了中小型壓水堆、高溫氣冷堆、鈉冷快堆三種技術(shù),消化吸收再創(chuàng)新壓水堆3種自主品牌機(jī)型,先后引進(jìn)了法國、加拿大、俄羅斯和美國的壓水堆4種機(jī)型、1種重水堆機(jī)型。目前有壓水堆、重水堆、高溫氣冷堆(實(shí)驗(yàn)堆)、鈉冷快堆(實(shí)驗(yàn)堆)4種堆型,12種機(jī)型,其中壓水堆機(jī)型9種,是主流技術(shù)。3.我國用電熱堆技術(shù)發(fā)展理念我國核電堆型及機(jī)型的種類較多,引起了對(duì)核電機(jī)組“萬國牌”的抱怨和核電建設(shè)中堆型技術(shù)路線選擇的爭議。這也促進(jìn)了對(duì)我國核電發(fā)展戰(zhàn)略和堆型技術(shù)選擇問題的思考。國家首個(gè)核電規(guī)劃——《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005～2020年)》,明確了核電技術(shù)熱堆-快堆-聚變堆“三步走”的戰(zhàn)略路線,堅(jiān)持發(fā)展百萬千萬先進(jìn)壓水堆核電技術(shù)路線,以引進(jìn)消化吸收掌握三代技術(shù)來統(tǒng)一核電發(fā)展技術(shù)路線。技術(shù)軌道結(jié)構(gòu)理論揭示的技術(shù)創(chuàng)新規(guī)律和核電技術(shù)的發(fā)展演變規(guī)律,給我們?cè)诤穗姸研瓦x擇和研發(fā)戰(zhàn)略與技術(shù)創(chuàng)新上一些重要啟示。在決心發(fā)展核電、國際競爭日趨激烈、國內(nèi)堆型機(jī)型復(fù)雜的形勢下,當(dāng)務(wù)之急是盡快制訂基于“三步走”戰(zhàn)略的以堆型為核心的核電技術(shù)發(fā)展路線圖,統(tǒng)籌布局我國核電堆型發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略。代和三代間的聯(lián)系不多,多同一技術(shù)范式的可通約性表明,相同堆型技術(shù)軌道的核電技術(shù)具有共享性和繼承性。核電專家張祿慶認(rèn)為“我國要統(tǒng)一的是堆型而非機(jī)型”,不能割裂二代和三代之間的聯(lián)系。在壓水堆技術(shù)統(tǒng)一路線下,要充分消化美、法、俄三國和我國現(xiàn)有壓水堆技術(shù),博采眾長,平衡利益之爭,持續(xù)以“順軌式”創(chuàng)新提升機(jī)型性能,以“融軌式”創(chuàng)新集成新機(jī)型,最終形成我國自主的1400萬千瓦以上的超大型壓水堆、百萬千瓦的大型壓水堆和60萬千瓦左右的中小型壓水堆品牌系列,作為四代核電商用前后的主力堆型,實(shí)施路線如圖3-1所示。“三步走”戰(zhàn)略路線是現(xiàn)代核級(jí)電線的概念,現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展所體現(xiàn)的“三步走”技術(shù)軌道轉(zhuǎn)換理論的科學(xué)性和基四代6種堆型在核燃料的充分利用上與壓水堆、重水堆具有很好的互補(bǔ)性,技術(shù)上有很強(qiáng)的銜接性和連續(xù)性?！叭阶摺睉?zhàn)略路線是技術(shù)軌道轉(zhuǎn)換理論的科學(xué)體現(xiàn)。我國已走在世界前列的鈉冷快堆和高溫氣冷堆,是中長期核電技術(shù)更新?lián)Q代的重要堆型。推進(jìn)這二種堆型的商用