2019 年 12 月，欧洲经合组织核能机构（OECD/NEA）发布了《核创新 2050》报告，主题是全球核企业创新过程中的经验教训。报告主要介绍了核创新 2050 计划（NI2050）实施过程中对核创新阻力的分析以及 NI2050 的具体路线图、未来愿景以及目前取得的经验教训。

    1 NI2050  计划简介

    创新对于开发新的核技术并将其推向市场是非常必要的。与过去的核技术相比，创新的核技术更便宜、更灵活、部署更快以及高安全水平更高，其在未来全球能源市场中将更具竞争力。

    OECD/NEA 于 2015 年发起了 NI2050 计划，旨在加快创新性核裂变技术的研发和市场部署，为可持续能源的未来做出贡献。该计划涵盖了反应堆系统设计和运行、燃料和燃料循环技术、废物管理和退役以及非发电应用领域的广泛技术，并重点关注挖掘反应堆在供热市场的潜力以及加强反应堆运营的灵活性两个方面。

    NI2050 计划启动后，首先进行了一项关于国家对核研发计划资助情况的调查。调查结果显示，在过去的二十年中，每年的核研发政府预算总额都保持相当稳定。缺乏创新似乎与国家实验室急剧减少的政府财政支持没有直接关系，根本原因似乎是缺乏实现这些研发目标的能力，甚至是缺乏促进研发成果有效转化的能力。因此，NI2050 对话很快就转移到另一个重要方向，即在核技术创新的早期和之后整个过程中要求工业界和安全机构参与进来，以确保核技术能够在合理时间内实现从研发到市场化准备的有效转化。

    在 NI2050 计划的早期，有必要聚焦在 NEA 作为政府间组织可以为促进创新做出真正贡献的领域和主题上。尤其是当前全世界许多国家正在开发各种新的反应堆概念和设计，这就更加促使 NEA 从使能技术或创新过程的角度来关注交叉领域问题，而不是直接从事反应堆设计的工作。

    2  核创新的阻力

    为了进一步完善 NI2050 计划的活动，NEA 对创新过程中所涉及的问题进行了更深入的分析，从而找出了三个需要克服的主要障碍。

    首先是融资的复杂性增加了核能领域长期创新过程的成本。与大多数其他领域相比，核能领域的创新时间表通常比政策制定和投资的时间表要长得多。预计核能领域创新的成本不会完全由国家财政支出，还需要工业界和私人投资者参与创新合作。政策变化和长期融资带来的不确定性往往使核创新的风险过高。因此，缩短创新技术商业化的时间至关重要。

    其次是监管框架的变化。在大多数国家，作为独立机构的监管机构本身并不是核技术创新的推动者，所以不会积极参与到技术开发过程中。特别是在大量反应堆到达设计寿期的情况下，监管机构的大部分工作将集中在更新反应堆延寿许可证上面。在新技术的开发到成熟阶段，监管部门的缺席将导致信息交流失效以及不确定性和成本增加。因此，监管过程通常被视为创新的障碍之一。从国际层面上促进监管机构参与到早期创新过程中将有助于降低创新的风险。

    最后是支持核创新的必要基础设施。核技术的发展需要使用一些专用设施，尤其是研究堆、测试回路与专用仪表、热室与操纵设备以及专用运输工具。此外，还需要建立现成可用的供应链，且全球范围内的所有设备以及供应链都需经过认证和许可。除了这些硬基础设施外，软基础设施也必不可少，包括经过验证的大型信息数据库以及训练有素且技能熟练的执照人员。

    通过对创新障碍的分析，可以更好地确定 NI2050 促进创新的聚焦点，即更好地控制成本和时间表来改进创新过程。所有利益相关者更有效、更及时的参与以及必要基础设施的优化利用都可以促进创新。NI2050 顾问小组选择在一些技术领域和主题开展合作来促进创新过程。NEA 还为选取的每个领域制定了创新路线图，并描述了加速创新的方法。这些领域包括：

    （1）非能动安全系统和事故管理的改进；

    （2）老化管理；

    （3）先进燃料和材料；

    （4）先进燃料循环；

    （5）退役技术；

    （6）热利用和热电联产。

    3 NI2050  的具体路线图

    NI2050 自 2015 年 7 月发布至今，在专门的咨询小组领导下已经实施了三年半。正在此期间，NEA 针对某些选定的技术领域和主题制定了许多“创新路线图”，提出了加速创新的行动方案，同时整合了这些领域的最新技术水平。这也使得 NEA 框架内的现有工作组和合作伙伴受益颇多，同时促进了各方之间的互动。这些“创新路线图”构成了 NI2050 迄今为止的主要成果。下面主要介绍三个领域的路线图。

    （1）改进先进燃料鉴定流程以加快其工业部署

    各种技术成熟度（TRL）的先进燃料技术可以从实验室和燃料供应商获得，这降低了共同合作开发先进燃料技术的可能性。因此，NI2050 制定这一领域路线图的目的是开发一种更有效的先进燃料鉴定流程，以缩短时间表并降低成本。最近的历史经验表明，新燃料的开发和鉴定可能需要二十多年的时间。NI2050的目标是通过更有效地并行工作将时间缩短 50％。

    （2）为第四代核能系统开发先进结构材料

    制定的路线图主要瞄准两个目标：①为延长第四代原型堆设计寿命至 60 年制定工业材料设计规则；②开发使未来第四代商用堆具有良好耐高温、耐腐蚀和抗辐射性能的新型工业制造材料。

    路线图需要解决以下三个方面的技术缺口：①创建足够大和相容的数据库，以便对第四代原型堆现已选定的材料进行充分汇编；②选择最合适的先进材料方案并进行优化，以确保第四代商用动力堆达到最佳性能水平；③为物理和工程模型的开发和应用建立坚实基础，以支持设计规则的制定和材料的开发。

    NEA 还支持在以下三个领域开展适当的国际合作：①数据共享；②制定统一的材料测试和表征流程；③基础设施和大型设施共享以及模型的开发。

    （3）核能热电联产

    该路线图是基于高温气冷堆（HTGR）的概念进行一些改进，尤其是在燃料和耐高温材料领域。路线图的主要目的是支持核能的热电联产示范。

    首批优先行动旨在为反应堆热电联产建立许可框架，包括：①制定获取缺失数据的计划，并以此来确定可能需要开展哪些研发活动以支持示范厂的安全性；②开发示范厂所需的先进高温仪表；③为 HTGR 的退役、乏燃料和废物管理开发解决方案；④建立国际化的测试设施网络，以满足示范计划中的鉴定需求；⑤启动与过程热工业用户的合作，为这些工业中部署核能热电联产创造有利的技术和非技术条件；⑥制定知识管理和培训计划，以支持示范项目和保存知识以便长期发展。

    4 NI2050  的未来愿景

    NI2050 的未来愿景是作为 NEA 范围的创新孵化器，确定研发主题及其优先级，并促进其实施。实现这一愿景将从两条路线出发：

    第一条路线将继续侧重于加速核领域专用技术的创新，如核燃料和材料技术、燃料循环专用技术和新的反应堆设计。从开发阶段，到资格鉴定和示范阶段，再到成熟部署阶段，这个过程中将涉及一系列 TRL 或许可成熟度（LRL）的技术。因此，在进行大规模鉴定、验证和示范之前，非常关键的一步是对开发阶段的确定选项进行缩减。

    第二条路线是将已开发和可能已经应用于其他工业领域的先进技术加速整合到核工业中。首批可能值得关注的主题包括：①先进制造和组装技术，有助于减少建造新厂以及维护核翻新现有机组的时间、成本和风险；②新型混凝土技术，这可参考土木工程中已使用的先进技术；③数字化和数据管理，可以优化运行、维护以及工作流程。

    5 NI2050  的经验教训

    迄今为止，NI2050 在以下三个方面取得了一些的经验教训：

    （1）至关重要的一条经验是：所有关键利益相关者及时参与创新过程，明确角色和职责，并在技术开发和许可之间建立更强的协同作用。尽早参与不仅可以提高技术从开发到推向市场整个过程的有效性、减少时间、降低成本和风险，还有助于利益相关者建立对新技术安全和性能的共同信心，从而有利于扩大基于该技术的工业产品的市场。

    （2）过去二十年中，核研发的政府预算相当稳定，这也反

    映出全球核电站的运行情况很稳定，但这种情况不太可能继续。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）、国际能源署（IEA）和其他机构的研究表明，需要增加核能在未来低碳经济中的贡献。与此同时，电力市场的现状也对核技术提出了各种挑战。电力需求的不断增长以及核技术面临的各种挑战将大大地促进核技术领域的创新。政府机构、工业界和投资者都需要参与到创新过程中，这就需要制定一项长远愿景来提高参与者的积极性。对于社会大众来说，其对风险管理更为敏感，故有必要说明研发技术的价值所在。在技术成为工业产品之前，国际层面的协同合作也有助于改进创新过程。

    （3）支持核领域研发和创新的基础设施正处于关键时期。

    “硬”基础设施（如研究堆、热室和燃料循环设施）、“软”基础设施（如实验结果数据库）和人力基础设施，经过了几十年的运行和使用，大部分已经老化，如果不进行适当更新和升级，后果将不堪设想。开展有效的国际合作可能会对解决这一问题有所帮助。人力资本非常重要，为了培养下一代从事创新核技术工作的研究人员，必须充分重视创新、教育和知识管理之间的联系。NEA 的核教育、技能和技术（NEST）框架计划正好解决了这一需求。

    基于 NI2050 计划运行三年所获得的经验教训，NEA 希望进一步支持国际核领域更加有效地实现创新，使得核裂变进一步为社会的可持续发展做出贡献。

    来源：www.oecd-nea.org（宋敏娜编译）