聯合國歐洲經濟委員會(UNECE)2021年8月發布新版《核技術簡報》，強調作為低碳電力和熱力的重要來源，核電在避免二氧化碳排放、實現碳中和方面能夠發揮重要作用。如果將核能排除在外，2015年《巴黎協定》中設定的氣候目標將無法實現。

簡報首先明確了氣候治理問題的緊迫性以及作為關鍵性解決措施的核能的發展情況。同時，簡報還介紹了目前可用的、正在開發的、和在不久的將來可投入商運的核技術，以及這些技術在不同領域的應用。此外，通過將核能與其他能源進行對比，簡報還強調了核能在經濟性、能源供應以及環境和健康等領域的優勢。

1. 核能是氣候問題的一項關鍵性解決措施

2015年聯合國峰會通過的《2030年可持續發展議程》提出了17項可持續發展目標，強調應在提升人民的生活質量同時保護自然環境，其中“采取緊急行動以應對氣候變化及其影響”的目標日益成為國際社會關注的焦點。在2020年12月的氣候峰會上，聯合國宣布全球已進入“氣候緊急狀態”。鑒于全球近75%人造二氧化碳和其他溫室氣體源自能源的生產和使用，因此能源轉型是應對氣候問題、落實可持續發展目標的關鍵性因素。在未來數十年內，各國需要在提高能源普及性的同時，利用清潔能源完全取代化石燃料發電。

聯合國歐洲經委會先前曾開展“通往可持續能源的途徑：提升經委會成員國實現與能源相關的可持續發展目標的能力”項目。這一項目取得的成果表明，為實現將溫度上升限制在2?C的目標，經委會成員國到2050年需要減少或捕獲至少90吉噸二氧化碳排放量同時，各國需部署所有可行的低碳技術以彌補能源供需缺口。

作為一種低碳能源，核能將在減少二氧化碳排放方面發揮關鍵性作用。在過去的50年間，核能的使用使全球碳排放量減少了74吉噸，相當于減少了近兩年的全球與能源相關的碳排放量。核能在減少碳排放量方面的作用僅次于水電。

目前，核電占歐洲經委會成員國總發電量的20%，占低碳發電量的43%。然而，化石燃料仍主導著這些國家的電力供應，占有超過50%的份額。核能為經委會許多成員國提供低碳電力，包括比利時、保加利亞、克羅地亞、捷克、芬蘭、法國、匈牙利、斯洛伐克、斯洛文尼亞、西班牙、瑞典、烏克蘭和美國。同時，20個經委會成員國擁有在運核電機組，15個成員國正在建設或計劃建設新的核電機組。此外，7個成員國正在制定首個核電建設項目計劃。許多成員國——比如加拿大、捷克、芬蘭、法國、匈牙利、波蘭、羅馬尼亞、斯洛伐克、斯洛文尼亞、俄羅斯、烏克蘭、英國和美國——已明確表示，核能將在其未來的碳減排行動中發揮關鍵性作用。

除經委會成員國外，亞洲、中東、南美洲和非洲一些國家的核發電量也在不斷增長。此外，許多尚未使用核電的發展中國家正在尋求有效方法以兌現其作出的有關可持續發展的承諾，這些國家對核能的興趣日益濃厚。

聯合國政府間氣候變化專門委員會2018年底發布的《全球升溫1.5℃特別報告》中提出了89個碳減排情景，按這些情景的平均值計算，2050年核發電量將是現在的3.5倍。此外，中間情景(假設社會經濟和技術將會保持現有發展趨勢，且人們的飲食和旅行習慣不會發生重大改變)估計，2050年核發電量將是現在的6倍，為全球提供25%的電力。鑒于核能在緩解氣候問題的影響方面的關鍵性作用，各國需利用這一能源以防止溫升超過2℃。為提升核發電量，各國應在未來幾年內大力推進反應堆的部署工作。

2. 核技術的創新與發展

新技術的發展使核能應用范圍不斷擴大，同時也使核能可以與其他的低碳能源進行整合，如間歇性可再生能源和采用碳捕集體和封存(CCS)技術的化石燃料。

技術創新主要體現在三個方面，即反應堆裝機容量、冷卻劑材料和核燃料循環系統。

2.1 設計裝機容量

按裝機容量劃分，核反應堆技術目前主要分為三類：大型反應堆(1000兆瓦級)、小型模塊堆(SMR)和微堆(MMR)。大型反應堆目前已實現商運，而小型模塊堆和微堆正在開發當中(其中一些反應堆的商業化進程不斷加快)。不同反應堆的技術成熟度見附錄2。

2.1.1大型反應堆

在核技術發展的過程中，絕大多數時候都在為實現規模經濟不斷提升反應堆裝機容量。目前已實現商用的標準化反應堆/核電廠的設計裝機容量介于750兆瓦至1800兆瓦之間，負荷因子已超過90%，且設計運行壽期至少為60年。為利用其燃料成本和運營成本低的優勢，大多數核電廠以“基荷模式”運行。但如有需要，它們也能夠以負荷跟蹤方式運行，并且可以進行區域供暖和電解制氫。

2.2.2小型模塊堆

現代小型模塊堆的設計裝機容量介于10至300兆瓦之間。需指出的是，第一代核反應堆基本屬于小堆，且已被廣泛應用于潛艇和海軍軍艦。而現代小型模塊堆與第一代反應堆的不同之處在于設計和建造方法方面的創新。現代小型模塊堆利用體積小這一優勢，開辟新的商業模式。目前的設想是，將小堆用于為不能容納大堆的偏遠或離網地區供電。

目前，70多種小堆設計正在開發當中，它們的技術成熟度也各不相同。水冷堆是一項高度成熟的技術。俄羅斯已在其北部海岸建成并運營著一座浮動式小型水冷堆核電廠;同時美國的監管機構也為一種小型水冷堆頒發了設計合格證。此外，中國目前正在推進高溫氣冷堆(HTR-PM)示范廠建設，預計該示范廠將于2021年底投入運行。許多基于成熟技術的小堆開發商希望他們的首座小堆能夠在本世紀20年代投運，并在30年代更廣泛的部署這些小堆，而那些基于新技術的小堆設計則通常需要更長的時間才能實現商業化。

2.2.3微堆

微堆實際上是一種熱功率低于20兆瓦或電功率低于10兆瓦的反應堆。由于微堆的規模小、運輸靈活性高、以及能夠在更大范圍內滿足各種能源需求，能夠在利基市場上與與柴油發電廠競爭。如果設計者和監管機構使用更為簡化的許可申請程序，那么微堆的商業可行性將更容易實現。

2.2 冷卻劑材料

以水為冷卻劑的反應堆技術已非常成熟，目前在全球市場上占據主導地位。水冷堆主要分為壓水堆、沸水堆和重水堆三種類型，其中壓水堆是當前全球最為常見的核動力反應堆。

目前，許多國家正在積極開展使用液體金屬、氣體等其他冷卻劑的先進反應堆。第四代核能系統國際論壇(GIF)2002年提出將6種第四代堆型的研發列為優先事項，包括氣冷快堆 (GFR)、鉛冷快堆 (LFR)、熔鹽堆 (MSR)、超臨界水冷堆 (SCWR) 、鈉冷快堆 (SFR) 和超高溫氣冷堆 (VHTR)。

2.3 核燃料循環系統

在歐洲經委會成員國中，法國和俄羅斯都擁有工業級的后處理設施，且向其他國家提供乏燃料后處理服務。英國也擁有幾十年的后處理設施運行經驗。下文介紹了核燃料循環系統在下述方面的創新。

一是推進快堆研發，建設閉式燃料循環設施。快堆最高可將天然鈾的利用率提升近60倍，從而使現已探明的鈾資源可持續利用4000余年。快堆的商業化和廣泛的應用將會對鈾開采需求和放射性廢物管理產生深遠的影響。目前，一些歐洲經委會成員國正在開發快堆技術。俄羅斯有兩座在運的鈉冷快堆，正在建設一座300兆瓦的BREST-300鉛冷快堆，并計劃再建設一座裝機容量為1200兆瓦的BN-1200鈉冷快堆座。美國也重新開始推進快堆研發項目，并于近日宣布向泰拉能源公司和通用日立核能公司合作開展的鈉冷快堆開發項目提供資金支持。

二是開發先進核燃料。創新發生在核燃料循環的各個環節，其中先進燃料方面的創新值得關注，因為新的核燃料技術能夠比先進反應堆設計更快地實現商業化應用。核燃料技術方面的最新進展提高了現有反應堆的安全性和經濟性。此外，先進反應堆設計同樣需要新的燃料技術，例如，與使用豐度為3%至5%的低濃鈾燃料的傳統反應堆相比，一些先進反應堆需要使用鈾-235豐度更高的燃料，例如5%至20%的高豐度低濃鈾燃料。

三是從乏燃料中提取有價值的放射性同位素。通過乏燃料后處理技術，提取有價值的同位素，比如提取可作為放射性同位素電源用于太空任務的镅-241。

3. 核技術應用

核電廠可以實現低碳供電和供熱，這有助于推進電力以外“難以減排”行業的脫碳。除供電外，核能還可用于制氫、工業供熱、區域供暖、海水淡化、合成燃料和化工產品生產、冷卻和制冷以及熱電聯產。預計未來的小型模塊堆和先進反應堆設計將提供上述行業所需的性能(例如高溫)和靈活性(例如與工業設施共址)，以真正打開這些市場。

3.1 制氫

氫能可以幫助工業和運輸業等難以減排的行業實現脫碳。可以利用多種低碳技術實現核能制氫，如低溫電解水制氫、高溫電解水蒸汽制氫(使用反應堆提供的熱能和電力，在600°C的高溫下制氫)以及高溫熱化學制氫(使用反應堆提供的熱能，在800至1000°C的高溫下制氫)。

現有的反應堆技術能夠實現低溫電解制氫，這一技術在制氫方面有著許多潛在優勢，包括較高的電解槽利用率、較低的運營成本、以及能夠將所制的氫用于核電廠運行過程中。此外，日本高溫實驗反應堆(HTTR)的出口冷卻劑溫度達950°C，可用于開展核能制氫研究。2019年，該反應堆利用碘硫熱化學循環法連續運行超過150小時以制氫。目前，美國、英國和法國都在計劃建設核電制氫示范設施。

3.2 核能高溫工業熱利用

核反應堆能夠幫助如化工生產業、紙漿與造紙工業和鋼鐵工業等能源密集型行業脫碳。將反應堆產生的高溫熱直接作為工業生產過程的熱源，能夠在降低能源消耗總量的同時，提高核能的經濟性。如以熔鹽堆為代表的第四代核反應堆，其出口溫度可以達到?700℃以上。

3.3 區域供暖

核反應堆產生的廢熱也是一種寶貴的資源。俄羅斯、瑞士等國在利用核能進行區域供暖。此外，還有一些國家正在計劃將小堆技術應用于區域供暖領域，比如芬蘭。

4. 核能的經濟性與脫碳成本

有多種方法可以用于計算和比較能源項目的成本，其中最廣泛使用的是平準化能源成本 (LCOE)。對核能的平準化發電成本影響最大的因素是有關核電廠建設成本和融資成本。核電廠的燃料成本和運維護成本通常低于化石燃料發電廠，這也是核電廠一個重要的經濟優勢。核電廠造價很高，但它能夠在未來幾十年內提供穩定的、低成本的電力。

核電廠造價可以進一步細分為建設成本和融資成本。建設成本會受到諸如資源可用性和勞動力成本等當地因素的影響，而融資成本則會受到利率(通常以貼現率表示)、建設過程中的風險分配、是否有擔保、經濟增長率、基礎市場結構、是否存在任何購電協議以及其他因素的影響。當融資成本很高時，核電廠平準化發電成本將會顯著增加。因此能否獲得低成本融資是影響項目可行性的關鍵因素。

4.1 核電總成本較低

平準化發電成本將工廠層面的所有成本納入考慮范疇，但忽視了電廠對整個電力系統的價值或者間接成本，因而很難將核能與其他能源——如可再生能源——進行比較。雖然間歇性可再生能源的成本正在迅速下降，但是這種能源的間歇性導致電力系統成本的增加。隨著風能和太陽能等間歇性能源使用量的增加，電力系統的成本也不斷上升，進而使電力總成本增加。與之相對的是，將能夠提供可靠的、可調度的低碳電力的能源——如核電廠，水力發電廠、以及具備碳捕集和封存設施的化石燃料發電廠——納入到電力系統中不僅能夠降低脫碳成本，還能夠最大限度的提升能源成功轉型的概率。對于許多國家來說，利用核能發電將成為優化速度最快、成本最低且風險也最低的脫碳路徑。

此外，核電廠還能夠產生顯著的其他正面效應，比如核電廠可增強電力系統應對嚴重外部沖擊的能力，如極端天氣事件。例如，2021年2月美國得克薩斯州的冬季風暴造成大面積停電，而核電廠是所有電廠中受影響最小的。

4.2 進一步降低核電成本的措施

某一類型首座電廠的建設成本是最高的，而之后批量建設同類型核電廠(NOAK)的造價將顯著下降。例如，中國、日本、韓國和俄羅斯等批量建設核電廠的國家已成功降低核電廠的建設成本。因此，通過利用近期反應堆建設經驗，優先提升技術的成熟度和監管的穩定性，尋求最佳實踐建議，并按照反應堆建設標準施工，各國有望在未來十年內降低核電廠建設成本。此外，各國政府如果采取相應措施以降低融資成本，則核電廠的平準化發電成本將顯著降低，這將有助于降低脫碳和能源低碳轉型的總成本。

除了降低建設成本和融資成本外，小堆的研發也有助于降低核電的成本。小堆的經濟優勢源于其規模化應用和商業部署標準的制訂。相比于大堆，小堆所提供的能源服務的種類更為豐富，既能夠為用戶提供并網發電系統，又能夠建立離網系統以滿足偏遠地區和工業用戶的電力需求，因而小堆更容易實現規模經濟。同時，更低的建設成本、更短的建設周期以及模塊化建設方式使得小堆的投資風險性較低，因而小堆更容易獲得投資，即其融資成本更低。此外，大規模的部署還將提升小堆的學習效應，這可能將會進一步降低小堆的成本。

5. 核電廠延壽以應對氣候變化

大多數在運核電機組的初始運行許可證有效期限為30至40年，但這并非由于技術限制。如今，在滿足法規、安全性和經濟性的要求后，核電廠延壽已成為一種常見做法。美國大多數核電廠(壓水堆和沸水堆核電廠)的運行許可證有效期限均已獲準延長至60年，一些已獲準延長至80年。國際能源署表示，對許多經委會成員國而言，核電廠延壽是成本最低的發電方式之一。

盡管如此，在過去20年里，經委會成員國關閉了一部分核電廠。這些核電廠的停運主要受政策和市場兩方面因素的影響。一方面，受2011年福島核事故影響，德國、比利時和瑞士等國政府發布了棄核政策，使得運營商不得不提前關閉核電機組。此外，一些東歐國家為加入歐盟，被迫按照歐盟要求關閉部分核電廠。另一方面，受經濟因素影響，部分反應堆被迫關停。例如，美國的頁巖氣革命導致天然氣價格下降了53%，使核電面臨激烈的市場競爭。在歐洲，近期一些核電廠的停運是受到政府向核能征收特定稅款的影響。在大多數情況下，這些核電廠停運帶來的電力供需缺口已由化石燃料發電廠填補，這阻礙了各國氣候目標的實現。因此，國際原子能機構和國際能源署現已認識到，為應對氣候變化，當務之急是防止更多的核電廠提前關閉。

要實現減排目標，未來必然會關閉一些使用化石燃料的基荷電廠，如煤和天然氣電廠。這必然會降低電網運行靈活性，而其他有助于提升電網運行靈活性的技術(如儲能技術、需求側響應和行業耦合)尚未實現商業化部署。由于其間歇性特性，風能和太陽能等可再生能源在彌補電力供需缺口方面的能力有限。相比之下，核電廠能夠持續供電，可根據用電需求調峰運行，同時還能夠提高電網運行的穩定性。因此，政府需出臺有助于提升核能經濟性的政策，推進現有核電廠延壽運行，進而實現能源低碳轉型。

6. 人類健康和自然環境影響

任何發電技術都存在著一定的風險，并且會對自然環境和人類健康產生影響，因此電力生產必須受到監控和監管，以確保將這些影響控制在可接受的水平。核電面臨著放射性事故和放射性廢物管理等特定風險，但綜合性的全壽期評估表明，核電是所有發電技術中對環境影響最小的一種，其對環境的影響遠低于化石燃料。此前歐盟聯合研究中心在研究是否應將核能納入歐盟綠色金融分類法時指出：“沒有任何科學證據表明相比于其他發電技術核電對環境和人類健康造成的危害更大”。為驗證這一結論，下文將分析核能在下述三個方面的影響：空氣質量，生態系統，以及“人為”輻射。

6.1 空氣質量

目前，全球面臨的最重要健康和環境挑戰之一是空氣質量問題。世界衛生組織的報告顯示，全球每年有420萬人死于環境空氣污染，而這些污染多與能源的生產和使用有關，其中以油煙為主要形式的室內空氣污染每年導致近380萬人死亡。核電廠不僅不會造成空氣污染，反而已挽救超過一百萬人的生命，因為其有助于減少二氧化碳及其他溫室氣體的排放量。此外，政府間氣候變化問題專門委員會指出，核電廠全壽期的溫室氣體排放量與可再生能源相當。

6.2 生態系統

能源的生產對健康與環境的影響還在于地質和水生生態系統。一方面，電廠建設過程中的礦物需求會對地質生態系統產生影響。美國能源部的數據顯示，核電廠的建筑材料主要是鋼筋和混凝土，然而在建設過程中，核電廠對這些材料的需求尚不足風力和水力發電廠的十分之一。同時，世界銀行在2020年的一份報告中指出：“在可預見的將來，太陽能電池板、風力渦輪機和電池的制造會影響關鍵礦物的供需”。因此，對礦物開采需求量小的核電廠對地質生態系統造成的影響也較小。

另一方面，許多核電廠將水作為冷卻劑使用，因而應當對核電廠的用水需求進行管理以防止其影響當地的水生生態系統。這需要開展仔細的選址和環境影響評估工作。此外，核電廠的占地面積與化石燃料電廠基本持平，且遠低于可再生能源，因此其對周邊生態環境影響也相對較小。

6.3 “人為”輻射

對公眾和相關從業人員而言，核技術的應用會產生一定的輻射。但是，在對人類健康造成的影響方面，這種“人為”輻射與天然輻射并無區別。核電廠設有多重防護屏障，以保護人員和環境免受放射性物質的影響。英國監管機構在對一份新建核電廠的申請進行評估時表示，英國公眾每年受到的輻射劑量與其在從英國飛往紐約的往返航班上受到的輻射劑量大致相同。在大多數人日常生活中接觸到的輻射劑量中，核輻射的比重不足0.1%。

公眾對于核輻射的擔憂主要在于核事故以及放射性廢物的處置問題。歷史上最為嚴重的兩起核事故即1986年切爾諾貝利和2011年福島核事故，引發了公眾的焦慮，也使政府必須開展長時間的民眾疏散工作。此外，這些事故也導致了一些政府作出關閉核電廠的決策。但是，各國已從先前反應堆運行期間發生的事故中吸取經驗教訓，并在全球范圍內共享這些經驗，同時還將這些經驗應用至新的反應堆設計和運行實踐中。

放射性廢物的處置是降低核輻射負面影響的關鍵性因素。放射性廢物是在核電生產過程中產生的、且無法再利用或回收的放射性材料。各國需實施可持續的廢物管理措施，并建造放射性廢物最終處置庫，從而為電廠員工和環境提供保護。各國會按照放射強度和放射性持續時間對放射性廢物進行分類處置，其中放射性持續時間是由廢物中同位素的半衰期決定的。極低放廢物和低放廢物適宜在近地表填埋處置，而中放廢物和高放廢物則需要在深層地質處置庫中進行處置。這是因為中放廢物和高放廢物含有半衰期長的放射性同位素，因此需置于10至100米深的地下。在對核工業產生的放射性廢物按照放射性表征進行分類后，約有97%的廢物將會被歸入極低放廢物和低放廢物類別。按體積來看，高放廢物在放射性廢物總體積中的占比不足0.1%，但其放射性卻占總放射性的95%。目前世界上尚未建成高放廢物最終處置庫，但是芬蘭正在建設一個高放廢物處置庫，這個將于2023年投運的處置庫預計將成為世界上首個高放廢物處置庫。

7. 小結

當前，全球已進入“氣候緊急狀態”，能夠有效減少碳排放的核能是應對氣候問題、落實可持續發展目標的關鍵性因素。為推進反應堆部署，各國不斷加大核技術研發力度，裝機容量、冷卻劑材料和核燃料循環系統三方面的技術創新使核能的應用范圍不斷擴大。目前，除供電外，核能還可用于制氫、工業供熱和區域供暖等領域。

核能之所以可作為應對氣候問題的關鍵性措施，不僅是因為核能能夠有效減少碳排放，還因為核能與其他能源相比，在經濟、能源供應以及環境和健康等領域具有一定的優勢。首先，核電的總成本較低，并且批量建造和小堆研發等措施能夠進一步降低核電成本。其次，核電廠延壽的實施能夠保障能源供應的安全性和靈活性，避免因核電廠提前關停而導致化石燃料發電量的增加。最后，核能對人類健康和自然環境的危害并不比其他能源更大。相反，核能可有效提升空氣質量，且其對地質和水生生態系統的影響低于可再生能源。此外，通過核電廠運行安全管理和放射性廢物的處置，核技術的應用不會對人類健康和環境產生影響。