美國核能科技研發(fā)體系完善，但是研發(fā)具有革新意義的先進(jìn)核能技術(shù)仍面臨諸多困難。近年來美國從法規(guī)、政策和體制機(jī)制等方面采取措施，加快推進(jìn)先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新。而這一切，對于中國又有哪些借鑒意義呢？
文 | 高清遠(yuǎn)
核能產(chǎn)業(yè)觀察人士
美國是全球民用核能第一大國和第一強(qiáng)國，其核能發(fā)展規(guī)模、運(yùn)營業(yè)績和相關(guān)技術(shù)均長期處于國際領(lǐng)先水平。2018年全美99臺(tái)核電機(jī)組平均負(fù)荷因子92.3%，發(fā)電量占比19.3%，是美國第一大零碳電源，2018年核電平均成本0.0 32美元/KWh（約合人民幣0.22元），亦處于全球較低水平。
近年來，受低價(jià)天然氣和可再生能源沖擊，美國部分處于開放電力市場中的核電站在壽期內(nèi)提前關(guān)閉，未來幾年，將有更多的新建核電站因工程和成本問題嚴(yán)重受挫。在當(dāng)前市場條件下，現(xiàn)有核電技術(shù)已無法有效支撐美國核能可持續(xù)發(fā)展。過去幾屆美國政府的政策導(dǎo)向都是支持并推動(dòng)核能發(fā)展，加強(qiáng)核能技術(shù)創(chuàng)新理所應(yīng)當(dāng)成為了美國核能發(fā)展的核心要?jiǎng)?wù)。
美國擁有非常完善的核能科技研發(fā)體系，能源部下屬多個(gè)核領(lǐng)域國家實(shí)驗(yàn)室，這些實(shí)驗(yàn)室大都是二戰(zhàn)時(shí)美國曼哈頓工程的重點(diǎn)研發(fā)機(jī)構(gòu)，是美國核科技研發(fā)的核心力量，它們與相關(guān)大學(xué)科研機(jī)構(gòu)一起，重點(diǎn)開展核能領(lǐng)域基礎(chǔ)研究。西屋、通用-日立等傳統(tǒng)核能技術(shù)公司，連同多家中小技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)，共同開展先進(jìn)核能技術(shù)的設(shè)計(jì)和研發(fā)，美國政府經(jīng)過評估篩選，向技術(shù)成熟度和可行性較高的企業(yè)提供部分資金支持。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前美國共有五十多家企業(yè)開展核能技術(shù)創(chuàng)新。
即便如此，研發(fā)具有革新意義的先進(jìn)核能技術(shù)仍面臨諸多困難，難以在短時(shí)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)工程和商業(yè)化應(yīng)用。正因?yàn)槿绱?，近年來美國推出了一系列組合舉措，從法規(guī)、政策和體制機(jī)制等方面，加快推進(jìn)先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新。
立法先行是美國的慣常做法，國會(huì)兩院在兩年內(nèi)先后討論通過兩項(xiàng)以推動(dòng)核能技術(shù)創(chuàng)新為主要目標(biāo)的法案。2018年9月美國總統(tǒng)簽署《核能創(chuàng)新能力法案》（Nuclear Energy Innovation Capability Act，下稱NEICA法案），2019年1月簽署《核能創(chuàng)新和現(xiàn)代化法案》（Nuclear Energy Innovation and Modernization Act，下稱NEIMA法案），前者側(cè)重核能技術(shù)創(chuàng)新體制機(jī)制優(yōu)化、基礎(chǔ)研究設(shè)施建設(shè)和共享、資金支持、公私合作等，后者則主要聚焦于美國核管會(huì)對先進(jìn)核能技術(shù)的監(jiān)管框架優(yōu)化。
體制機(jī)制優(yōu)化
NEICA法案要求主管核能發(fā)展的能源部與負(fù)責(zé)核安全監(jiān)管的核安全監(jiān)管委員會(huì)加強(qiáng)合作，共享相關(guān)專業(yè)技術(shù)和能力， 包括先進(jìn)核反應(yīng)堆測試和示范、反應(yīng)堆技術(shù)和工程共享數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)和軟件代碼等，通過相關(guān)技術(shù)資源的共享和合作，同時(shí)推動(dòng)能源部核能技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)和核管會(huì)對新技術(shù)的設(shè)計(jì)認(rèn)證和評估審批。
自從1974年美國能源重組法案將核能主管部門和監(jiān)管部門分開后，兩者一直相互獨(dú)立分工明確，能源部和核工業(yè)界合作進(jìn)行核能技術(shù)研發(fā)，核管會(huì)則進(jìn)行安全評審，一定程度上形成制衡。
NEICA法案打破這一慣例，從法律層面要求加強(qiáng)主管部門和監(jiān)管部門的合作和互動(dòng)，能源部和行業(yè)在新技術(shù)研發(fā)過程中即與核管會(huì)保持互動(dòng)溝通，可有效避免走彎路，同時(shí)核管會(huì)提前掌握核能新技術(shù)的細(xì)節(jié)，也有助于縮短未來技術(shù)審評流程，而核能新技術(shù)監(jiān)管審批流程繁復(fù)冗長正是制約其商業(yè)化進(jìn)程的主要因素之一。
2019年10月，能源部和核管會(huì)正式簽署合作諒解備忘錄，明確分別通過下屬先進(jìn)反應(yīng)堆部署辦公室和核能監(jiān)管研究辦公室，建立專業(yè)技術(shù)和知識(shí)共享機(jī)制以及合作協(xié)同機(jī)制。
針對核管會(huì)監(jiān)管框架的問題，由于現(xiàn)行框架是基于傳統(tǒng)輕水堆商業(yè)機(jī)組發(fā)展完善的，對反應(yīng)堆技術(shù)的設(shè)計(jì)認(rèn)證和許可證審批流程缺乏透明度，流程冗長且取費(fèi)過高，成為先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)商業(yè)化面臨的難題之一。
基于此，NEIMA法案重點(diǎn)提出對美國核管會(huì)的改革舉措，推動(dòng)核管會(huì)有能力以安全、及時(shí)和透明的方式審批先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)，建立一套新的適用于先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)的監(jiān)管框架。
首先是優(yōu)化改革核管會(huì)的預(yù)算和取費(fèi)機(jī)制，以降低先進(jìn)核能技術(shù)的開發(fā)成本。其次是建立現(xiàn)代化的監(jiān)管框架，制訂新的問責(zé)措施來改進(jìn)核管會(huì)的許可程序，要求核管會(huì)建立審批和許可項(xiàng)目的績效標(biāo)準(zhǔn)和里程碑節(jié)點(diǎn)，并定期向國會(huì)報(bào)告，以確保核管會(huì)按計(jì)劃時(shí)間表完成審批和許可流程。美國核工業(yè)業(yè)界普遍認(rèn)為，該法案將是美國核安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)改革和許可流程現(xiàn)代化的分水嶺。
在資金支持方面，NEICA法案要求能源部制定并執(zhí)行先進(jìn)核能開發(fā)費(fèi)用共擔(dān)資助計(jì)劃。該計(jì)劃與能源部已有的加快核能創(chuàng)新接口倡議（GAIN）進(jìn)行銜接，GAIN是2015年美國能源部啟動(dòng)的一項(xiàng)倡議，主要為先進(jìn)核能技術(shù)開發(fā)方提供技術(shù)和資金支持，新計(jì)劃則重點(diǎn)關(guān)注新技術(shù)的許可和審批，由能源部向先進(jìn)核能技術(shù)開發(fā)方提供資金支持，幫助技術(shù)開發(fā)方獲得核管會(huì)的評審和許可，從而降低技術(shù)開發(fā)方的許可成本，避免因許可成本過高導(dǎo)致先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新受阻。
加強(qiáng)基礎(chǔ)研究能力
目前，美國開展研發(fā)的新一代先進(jìn)核能技術(shù)大多基于快中子堆，而自從1992年美國關(guān)停實(shí)驗(yàn)增殖快堆2號（EBR-2）后，美國幾乎終止了快堆研發(fā)項(xiàng)目，因此缺失相關(guān)試驗(yàn)?zāi)芰?，尤其是用于為先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)、燃料和材料研究提供支持的實(shí)驗(yàn)快堆。
NEICA法案要求能源部投資建設(shè)一座多功能試驗(yàn)快堆，具備快中子譜輻照能力，且可滿足未來升級的需要。2018年11月，能源部宣布將使用通用-日立核能技術(shù)公司的PRISM鈉冷快堆技術(shù)建設(shè)多功能試驗(yàn)快堆。2019年2月，能源部正式啟動(dòng)多功能試驗(yàn)快堆項(xiàng)目，由愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室牽頭實(shí)施，目標(biāo)是2025年前建成運(yùn)行，目前已啟動(dòng)環(huán)境影響評價(jià)。
在基礎(chǔ)研究平臺(tái)搭建方面，由于開展先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新的中小企業(yè)缺乏大型試驗(yàn)設(shè)施和驗(yàn)證能力，制約其技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)程。針對該問題，NEICA法案要求能源部制訂專項(xiàng)方案，充分利用國家實(shí)驗(yàn)室等政府技術(shù)資源，為私營企業(yè)的先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)測試和驗(yàn)證示范平臺(tái)。
2019年8月，能源部宣布建立國家反應(yīng)堆創(chuàng)新中心（National Reactor Innovation Center，NRIC），作為先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)的示范和驗(yàn)證平臺(tái)，將為私營技術(shù)創(chuàng)新企業(yè)提供從試驗(yàn)、驗(yàn)證到示范的全方位支持。該中心同樣將由愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室牽頭，同時(shí)與加快核能創(chuàng)新接口倡議（GAIN）對接，國會(huì)2020財(cái)年預(yù)算已為NRIC撥款500萬美元支持資金。
此外，NEICA法案還要求能源部加強(qiáng)將高性能計(jì)算機(jī)模擬和仿真技術(shù)應(yīng)用于先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)研發(fā)。能源部將制訂專項(xiàng)計(jì)劃，通過國家戰(zhàn)略計(jì)算倡議（NSCI）與其他政府機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)，利用高性能超級計(jì)算機(jī)加快推進(jìn)先進(jìn)核能技術(shù)創(chuàng)新。
對我國核能技術(shù)創(chuàng)新的啟示
筆者參加的某次核能行業(yè)研討會(huì)上，有來自大學(xué)和科研院所的多位專家學(xué)者指出，我國在核能領(lǐng)域基礎(chǔ)研究薄弱，相關(guān)共性技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)缺位。往上追溯，我國核工業(yè)在進(jìn)行公司化改革時(shí)，包括基礎(chǔ)和共性技術(shù)研究在內(nèi)的大部分科研院所，全部下放到中核集團(tuán)，目前，原子能院和核動(dòng)力院均承擔(dān)較大部分的基礎(chǔ)研究和共性技術(shù)研究。
參照美國核工業(yè)分級科研體系，按照國家抓基礎(chǔ)和共性技術(shù)、企業(yè)抓應(yīng)用技術(shù)的基本原則，有必要對我國核工業(yè)科研體系進(jìn)行優(yōu)化改革，建立由國家層面直接管理的核工業(yè)科技研發(fā)機(jī)構(gòu)，開展核領(lǐng)域基礎(chǔ)和前瞻技術(shù)研究，形式上可參照美國模式設(shè)立國家核實(shí)驗(yàn)室，定位為公共事業(yè)單位，同時(shí)服務(wù)于軍工和核電企業(yè)。2019年兩會(huì)上，近期新晉中國工程院院士的核動(dòng)力院院長羅琦提交了關(guān)于設(shè)立核領(lǐng)域國家實(shí)驗(yàn)室的提案。
核工業(yè)國家實(shí)驗(yàn)室可定位為核領(lǐng)域相關(guān)戰(zhàn)略性和原創(chuàng)性前沿基礎(chǔ)研究以及重要共性技術(shù)研發(fā)等，主要聚焦周期長、需要進(jìn)行多學(xué)科綜合研究的項(xiàng)目，可由相關(guān)主管部門直接管理，既可以增強(qiáng)主管部門的技術(shù)預(yù)見和技術(shù)管理，又可以使其研發(fā)活動(dòng)更接近于核工業(yè)發(fā)展要求，避免走向純理論研究。國家實(shí)驗(yàn)室可以獲得穩(wěn)定的政府支持，沒有經(jīng)營考核等羈絆，保證其更好地專注于科技創(chuàng)新。
另外，在管理體制方面，目前我國核工業(yè)科技研發(fā)存在分頭管理情況，科工局和能源局均管理核相關(guān)科研項(xiàng)目，雖然有軍民側(cè)重之分，但對于基礎(chǔ)和共性技術(shù)研發(fā)，仍不可避免的出現(xiàn)重疊，導(dǎo)致資源分散，不利于集中管理和整體統(tǒng)籌。國際上，美國、法國和俄羅斯等核工業(yè)強(qiáng)國，相關(guān)科技研發(fā)均是由一家主管部門集中管理。
