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“这场灾难彻底改变了我们对核安全的理念与准则。” 在切尔诺贝利核电站事故四十周年之际,俄罗斯原子能公司(俄原子能集团)总裁阿列克谢・利哈乔夫如此表示。切尔诺贝利事故之后,核电站建造技术发生了哪些根本性变革?如今俄罗斯研发的前沿核技术,又将如何攻克核能领域的核心难题 —— 核废料无害化处理?

时至今日,俄罗斯境内仍有七台切尔诺贝利同款RBMK反应堆投入运行:列宁格勒核电站两座、斯摩棱斯克核电站三座、库尔斯克核电站两座。

列宁格勒核电站的最后两台 RBMK 反应堆计划于 2030 年关停,去年已获批延长 5 年运行寿命;

库尔斯克核电站同批次反应堆获准延寿,两台机组分别定于 2033 年、2035 年退役;

斯摩棱斯克核电站剩余三座机组,运行期限分别延长至 2032 年、2035 年及 2040 年,全部达到 50 年设计运行年限。

区别于现代VVER压水堆(采用双回路结构,一回路完全密闭隔离,与驱动汽轮机的二回路相互独立),切尔诺贝利同款 RBMK 反应堆沿用老旧的单回路设计:反应堆堆芯产生的蒸汽,直接经由汽水分离器输送至汽轮机做功。

单回路结构省去了一、二回路之间的换热装置,热力学效率更高、结构简单且实用性强,但也存在致命缺陷。

流经反应堆堆芯的一回路冷却水,会受中子辐射产生放射性,同时受燃料元件破损、管道腐蚀等影响,混入大量放射性杂质。

最终,汽轮机房内的汽轮机、冷凝器及整套管道系统会持续累积放射性物质。

除此之外,RBMK-1000 型反应堆向大气排放的放射性物质(如氮 - 16 同位素),排放量远高于同等功率的 VVER 双回路反应堆,可达数十倍之多。

不过,所谓 “数十倍” 仅为相对数值,实际辐射排放绝对值完全符合安全标准。

监测数据显示,斯摩棱斯克核电站及周边区域的辐射水平,常年与天然本底辐射数值持平,长期运行未造成辐射污染。

如今,是否还会发生切尔诺贝利级别的毁灭性核事故?

俄原子能集团总裁明确答复:绝对不可能。

“切尔诺贝利灾难倒逼全球核工业彻底革新安全体系。”

当年事故的发生,是多重极端特殊条件叠加、人为严重操作失误共同导致的悲剧。

事故发生后,俄罗斯立即对所有 RBMK 反应堆进行全面改造,彻底杜绝了重大核事故的发生隐患。

俄原子能集团计划在未来 15 年内,全面淘汰老旧的 RBMK-1000 反应堆,以VVER-TOI新一代先进压水堆全面替代。

该升级计划已在库尔斯克核电站启动,配备 VVER-TOI 反应堆的库尔斯克 2 号 1 号机组,已于 2026 年 1 月正式并网发电。

VVER-TOI 属于第三代核反应堆,而 RBMK 系列为第二代反应堆。

目前全球在役核电站以第二代反应堆为主,但三里岛、切尔诺贝利、福岛等一系列核事故证明,第二代反应堆的安全设计存在严重短板。

吸取历代核事故教训后,核工业界研发出第三代核反应堆,以被动安全、模块化设计、超长服役寿命为核心。

第三代反应堆的安全系统无需人工操控、无需外部供电,完全依托重力、自然循环等物理原理自主运行。

例如,一旦发生堆芯熔毁事故,反应堆内置的堆芯熔融物收集装置,可彻底收容并冷却高温熔融核物质,杜绝放射性泄漏。

同时,第三代反应堆的外部防护体系全面升级:

可抵御大型飞机撞击、野战重炮轰击,具备超强的抗震、抗海啸能力。

模拟测试表明,第三代核电站的安全系数比第二代高出约 20 倍,各类事故的危害影响大幅降低。

经济层面同样优势显著:设计运行寿命可达 60 年以上,核燃料利用率大幅提升,燃料更换周期延长,显著降低全生命周期运营成本。

第四代核反应堆目前仍以试验性样机、实验技术为主,尚未大规模商用。

多家美国企业研发熔盐反应堆技术,该方案被认为具备极致的被动安全特性。

以高温熔盐作为冷却剂,可在低压环境下维持高温运行,热力学效率极高。

但该技术存在致命短板:自上世纪 60 年代起,研发人员始终无法攻克核心难题。

熔盐介质强腐蚀性,叠加高强度电离辐射,会产生极端恶劣的化学环境,反应堆容器材料耐久性、设备使用寿命无法验证,技术落地瓶颈难以突破。

2.高温气冷堆

已进入试验运行阶段的前沿技术,运行温度可达 1000 摄氏度。

不仅热效率与发电效率大幅提升,还可实现高温制氢、高温化工等综合利用。

2023 年,相关国家石岛湾核电站一号机组的HTR-PM高温气冷堆投入试运行,发电效率达 40%,远超二代、三代反应堆 31%~33% 的平均水平。

3.快中子钠冷反应堆

全球技术最成熟、最接近商用的第四代反应堆技术,俄罗斯为该领域的全球领军者。

俄罗斯长期研发 BN 系列快中子反应堆(BN-650、BN-800),积累了丰富的试验与运行经验。

2025 年,俄罗斯启动BN-1200大型商用快中子反应堆建设项目,额定功率 1220 兆瓦。

俄罗斯钠冷反应堆项目的核心目标:打造封闭式核燃料循环体系。

BN 系列反应堆可同步解决两大难题:

利用铀 - 238(天然铀占比 99% 以上)增殖生产钚燃料;

无害化焚烧核废料中的高放射性长寿命锕系元素,彻底消解核废料危害。

同时,俄罗斯正在研发混合氧化物燃料(MOX 燃料),将铀钚混合燃料投入核能利用,最大化利用天然铀资源。

别洛亚尔斯克核电站四号机组(BN-800 反应堆)为 MOX 燃料主力试验基地;

2026 年,巴拉科沃核电站的 VVER-1000 反应堆启动 MOX 燃料试验,为压水堆燃料升级奠定基础。

2026 年 4 月,别洛亚尔斯克核电站 BN-800 反应堆完成全球首项锕系元素无害化处理 + 铀钚混合燃料工业化试验。

此举标志着俄罗斯迈出关键一步,向闭环永续核能体系迈进,未来有望实现核电站核废料全回收、资源化利用,打造 “零核废料” 核能体系。