中国储能网讯：8月29日，英国能源安全与净零部（DESNZ）发布公告[1]，将在已投入8.7亿英镑基础上，向Sizewell C核电项目追加3.41亿英镑投资，用于施工场地建设、关键设备/部件采购和人力资源补充，加速核电项目的推进。
近年来，英国已相继部署了大型压水堆核电项目建设、资助小型模块化堆及先进模块化反应堆研发、调整与优化核能相关组织机构等行动，期望扩大核能发展规模。2020年，英国发布了《绿色工业革命十点计划》[2]、《能源白皮书：为我们的净零未来提供动力》[3]，计划为小型模块化堆和先进模块化堆分别提供2.15亿英镑、1.7亿英镑的研发资金。为了推动新核能项目的交付，2022年英国对核燃料有限公司（BNFL）进行了重组，设置了独立机构“大不列颠核能”（GBN），负责小型模块化反应堆的竞优工作，为政府核能项目的最终投资决策提供支持。2023年新成立的能源安全与净零排放部发布了《能源安全战略》[4]，提出到2050年将核电装机增加3倍至24吉瓦，发电量占比从15%提高到25%。本文揭示了英国的核电现状及近期趋势，分析英国在未来先进核裂变能及核聚变研究方面的政策支持和技术路线选择，为我国、我院核能领域相关研究和部署提供参考。
一、英国核电现状及近期趋势
截至2023年8月底，英国在运9座二代核电机组，包括8座先进气冷堆（AGR）和1座压水堆（PWR），总装机容量为5388兆瓦，提供了约14.7%的电力。这9台机组分布在4个场址，全部由法国电力公司在英国的分支机构EDF Energy负责运营。由于老化核电站的相继关闭，英国核能发电量自 1998 年达到峰值以来一直在萎缩。26座镁诺克斯反应堆（Magnox）、6座AGR已永久关闭，2024年还计划关停4座AGR，最后4座AGR也拟于2028年退出运营序列，届时英国的大容量核电将全部转换为压水堆技术路线。针对已关停和即将关停的核电机组，英国核退役管理局已制定了相关战略，开展气冷堆机组的退役工作[5]。
图1 英国核电装机规模发展历史、现状和趋势
在近期核电供应能力方面，随着4座AGR在2024年关停，英国核电总装机规模将迅速缩减到3638兆瓦，跌至历史最低点，如图1所示。Hinkley Point C两座新建欧洲压水堆（EPR）计划于2027年、2028年相继投运，Sizewell C目前尚未开工，预计在2030年前后才能商运。在建和拟建的4台EPR核电机组有助于恢复英国的核电装机规模，但随着到2028年AGR全部停运，以及新建核电项目进度控制的不确定性，在2030年前英国的预期核能发电量将在低位波动徘徊，存在电力供应风险。
在核电资产管理方面，由于20世纪80年代英国开展私有化改革，国有企业逐渐解体退出，政府逐步失去对核电资产的控制。新时期，英国政府为重新获得核电发展的掌控力，在大型核电建设项目的占股已从Hinkley Point C项目的零占股提高到Sizewell C项目的50%占股，但核电技术、资本和运营依然严重依赖境外企业。
二、未来先进核裂变能发展方向
面对AGR经济竞争力不足，缺少成熟的自主核电技术，购买大容量第三代压水堆来进行AGR大规模退役后的电源替代，是英国解决当前能源安全和电网安全的近期必然选择，也是最为迫切的优先行动。但吉瓦级大容量压水堆建造时间长、投资成本高，在自由经济市场的英国，大型项目的管理问题较为突出，项目的不确定性风险较高。因此，为了缩短建造新核电机组的交付周期，消除吉瓦级核电项目的相关问题，吸引更多投资，以更大的灵活性来适应英国规模相对较小的电网，系统性解决电力脱碳和工业脱碳问题，迫切需要发展小型模块化反应堆、先进模块化反应堆等先进核能系统。
01.压水堆技术成为英国小型模块化反应堆优先发展方向
在民用核电领域，英国没有自主压水堆技术，但在军用领域，其核潜艇一直采用压水堆技术。20世纪60年代，英国罗尔斯-罗伊斯公司在美国S5W潜艇核动力反应堆的基础上发展了本国的PWR-1型反应堆，以及后来的PWR-2、PWR-3。
2021年6月，英国在“创新英国挑战基金”第一阶段启动小型模块化反应堆（SMR）“低成本核能”挑战[6]，明确了小型模块化反应堆的技术路线，支持罗尔斯-罗伊斯公司开发470兆瓦电功率级小型压水堆模块化反应堆[7]，计划到2025年3月全面完成第二阶段通用设计评估（GDA），完成小型模块化反应堆的技术设计和成本模型，为政府制定相关政策提供依据。
02.以高温气冷堆技术为主，兼顾熔盐堆技术，发展先进模块化反应堆
2021年9月，基于英国在气冷堆方面的丰富经验、高温气冷堆（HTGR）技术成熟度、建造成本、非电力应用（高品质工业用热、制氢）以及与日本和美国在HTGR方面的合作关系等诸多因素的综合考量，英国最终选择将HTGR作为近期优先发展的先进模块化反应堆技术。
英国于2022年2月启动了“先进模块化反应堆研发示范计划”A阶段[8]，明确了HTGR的发展目标，后在2023年7月启动了该计划B阶段[9]，着手开展出口温度达750 ℃，可满足制氢、可持续航空燃料（SAF）制取等工业应用场景需求的微型模块化高温气冷堆研发设计；同时还进行出口温度达950 ℃的高温气冷堆设计和包覆颗粒核燃料（TRISO）开发。
在发展高温气冷堆技术的同时，英国兼顾熔盐堆技术的研究，支持moltexFLEX公司的熔盐反应堆设计，包括用于热电联供的自然循环热中子堆FLEX[10]、用于核废料焚烧的快中子堆SSR-W 300及核废料转化为稳定盐（WATSS）的回收工艺。
03.液态金属冷却快中子反应堆尚未明确下一步发展计划
由于HTGR所采用的包覆颗粒燃料在后处理存在较大的困难，英国将HTGR定位于为2050年净零排放做出贡献的短期选择；而从长远发展来看，英国还将建造其它类型的先进反应堆，并对燃料进行再循环，以更有效地利用铀资源。
英国在20世纪90年代以前，开展了液态金属冷却快中子堆（LMFR）基础研究，建设了60兆瓦热功率、15兆瓦电功率钠钾合金冷却快中子实验堆和250兆瓦电功率钠冷快中子原型堆，还进行了商业示范堆的设计。期间，英国在敦雷建设了整套的核燃料循环流程，掌握了钚处理、混合后氧化处理（MOX）的相关技术和经验。
随着私有化改革、核能发展政策的不明朗以及与欧盟之间的关系等诸多因素，英国钠冷快堆商业示范项目在1993年关闭，未能完成技术的最终验证。目前，英国政府尚未明确液态金属冷却快中子堆的下一步发展计划，相关研究和分析论证工作仍在进行之中[11]。
三、加大投入强化核聚变自主研究能力
20世纪80年代英国的私有化运动并未影响核聚变的研究，至今为止仍由英国原子能管理局（UKAEA）管理，受政府直接管辖，在核聚变政策和资金方面具有持续的稳定性，英国政府和欧盟每年投入约1亿英镑经费支持聚变研究，代表性研究设施包括即将进入退役阶段的欧洲联合环（JET）核聚变装置[12]。
在脱欧的大背景下，2023年英国政府决定不加入欧洲原子能共同体研究和培训计划（Euratom R&T）以及聚变能计划，立足建立自主核聚变研究能力[13]，弥补JET退役所造成的研发能力缺失。为此，英国已计划投入7.76亿英镑的经费，落实核聚变战略，新建设用于发展核聚变燃料循环能力和创新的设施，发展新的核聚变科学和人力资源开发，加强国际合作项目，加速球形托卡马克[14]等新技术研发和商业化发展。
