原文发表于《科技导报》 2026年第8期《2025年全球核能科技进展》
2025年，全球核能技术正朝着多元化、小型化与智能化方向快速发展。各国在核电顶层立法、低碳资质认定、审批机制改革与国际合规互认等政策维度上都有更新。《科技导报》邀请华中科技大学能源与动力工程学院核工程与核技术系徐乐瑾、杨军教授团队撰写文章，介绍了第4代反应堆、小型模块化反应堆的示范项目建设现状及核聚变领域取得的关键性突破。介绍了各国数字孪生、人工智能、核数据库的技术发展、程序开发与实际应用现状及需要改进的方向。介绍了脉冲萃取柱在乏燃料后处理中的应用与优化、高中低放射性废物处理方法应用研究等。最后提出了核能与风电、光伏、储能耦合及在其他非电力领域的综合应用是未来的发展方向。
2025年，全球核能技术朝着多元化、小型化与智能化的方向发展，总体呈现多维度突破、全产业升级的特征。
01
全球核电现状
2025年，全球核电产业进入加速发展期，核能产业发展呈现全新态势。
1.1 世界各国核电发展现状
截至2026年2月31日，全球在运核电机组413台，总装机容量377 GW；在建核电机组66台，总装机容量70 GW；长期停运核电机组23台。美国现有在运核电机组94台，总装机容量为96.95 GW，重点发展以NuScale堆为代表的小型模块化反应堆。法国提出改进型欧洲压水堆（EPR2）项目，计划建设6座新的高功率反应堆，持续开展第4代快堆技术研究。英国现有9台在运核电机组，总装机容量588万kW，核电发电量约占其全国总发电量的12%。英国政府正式批准塞兹韦尔C核电建设项目，计划建设2座EPR反应堆，总装机容量320万kW。日本在运核电机组27台，总装机容量为26.2 GW，正稳步推进大间、岛根等在建机组建设。印度现有在运核电机组23台，总装机容量为7.4 GW，在建6台机组，逐步扩大核电规模以缓解能源供应压力。越南计划在2030—2035年间投运首批核电机组，预计总装机容量达400万~640万kW。泰国计划在2037年前引进2座30万kW的小型模块化反应堆，缓解能源需求增长与碳减排压力。此外，阿联酋、巴基斯坦、伊朗等国均有在运或在建核电项目，形成了覆盖东亚、南亚、西亚的多元化核电发展格局。
1.2 中国核电发展现状
2025年4月27日，中国在运、在建和核准建设的核电机组共102台、装机容量1.13亿kW。2025年1—6月，全国核电机组累计发电量为2300.86亿kW·h，占全国累计发电量的5.08%（图1）。
图1 中国2025年1—6月发电量统计分布
2025年4月，经国务院常务会议审议，决定核准5个核电项目，共10台机组。5月，中国广核集团有限公司（以下简称中广核）防城港核电三期工程建设全面启动。项目新建的5、6号“华龙一号”核电机组单机容量120.8万kW，2台机组年发电量将达200亿kW·h。11月，中广核山东招远核电项目1号机组项目一期工程建设全面启动。
1.3 政策与监管
2025年，《中华人民共和国原子能法》正式颁布，结束了中国核领域缺少顶层法律的历史，已于2026年1月15日起施行。2025年10月，欧盟正式通过并生效了《碳边界调整机制（CBAM）简化条例》，正式认可核能生产的电力的低碳属性。英国政府宣布改革规划要求和监管规则的计划，以缩短新核电项目的部署时间。国际核责任公约体系不断完善，《巴黎公约》与《维也纳公约》的缔约国数量增至82个，主要核电设备供应商的认证互认范围覆盖38个国家，降低了核电出口的合规成本。
02
核裂变技术
核裂变技术正朝着先进化、小型化的方向发展，总体呈现出现有技术的改善与先进技术探索并行的趋势。
2.1 第4代反应堆研发进展
第4代核反应堆是在国际“第四代核能系统论坛”（GIF）框架下提出的先进核能系统概念，强调固有安全和被动安全设计，在资源可持续性、事故容忍性及多用途供能方面较传统堆型具有显著优势，正迈向工程验证与示范应用阶段。部分代表性项目如中国球床模块式高温气冷堆（HTR−PM）、中国2 MWth液态燃料钍基熔盐实验堆（TMSR−LF1）、俄罗斯铅冷自然安全快堆（300 MWe示范机组）（BREST−OD−300）、印度原型快中子增殖反应堆（PFBR）、美国赫尔墨斯低功率示范反应堆（Hermes）、先进铅冷快堆欧洲示范堆（ALFRED）见表1。
表1 主要第4代反应堆示范项目进展
在关键技术层面，面向超高温、高中子通量等极端工况，高温耐蚀材料、防护涂层及其失效机理成为研究热点。俄罗斯在LFR、大型SFR及多功能快中子研究堆方面同步推进。印度PFBR项目的持续推进则是其实现闭式燃料循环与能源自主战略的关键步骤。美国则围绕模块化小堆、熔盐堆−储能耦合系统及先进示范与研究反应堆开展工程示范与许可推进工作。
2.2 小型模块化反应堆研发进展
2025年2月，经济合作与发展组织核能署（OECD−NEA）发布的报告显示，全球处于开发阶段的小型模块化反应堆研发（SMR）设计已增加至127种，其中51种已进入监管预许可或正式许可审查阶段。这些设计可分为3类：基于轻水堆的SMR，约占50%；基于第4代核能系统的SMR，同样占比约50%；微型反应堆（电功率低于10 MW的超小型设计）占比较小。此外，SMR还包括船用堆和空间堆。
韩国三星重工公司与韩国原子能研究院合作开发的浮动式SMR平台，于2025年12月19日获得美国船级社颁发的原则性认可证书（AIP）。美国国家航空航天局（NASA）于2025年7月正式确立在2030年前于月球表面部署1座100 kW级核反应堆的目标。俄罗斯与中国已签署建设月球核电站的合作备忘录，计划在2033—2036年为国际月球科研站（ILRS）提供能源支持。法国法马通公司与意大利国家新技术、能源与可持续发展署（ENEA）于2025年9月签署协议，共同研发用于月球定居点的核裂变反应堆。
中国已研发出12种小型堆技术，代表堆型包括中国核工业集团有限公司（中核集团）研发的ACP100与“燕龙”（DHR−400）泳池式低温供热堆；中广核集团与清华大学联合开发的NHR200−Ⅱ低温供热堆。
03
核聚变技术
2025年，全球核聚变研究呈现国家重大项目与私营企业技术创新并驾齐驱格局，资本市场对核聚变技术研究热度持续增加，关键技术突破与工程建设并进。
3.1 核聚变技术的发展
2025年，磁约束聚变（MCF）与惯性约束聚变（ICF）2条技术路线均迎来关键节点。法国国际热核聚变实验堆（ITER），其托卡马克主机安装进入最后集成阶段。
2025年，中国聚变工程实验堆（CFETR）正式转入关键部件预研与制造阶段（图2），旨在2035年左右建成并实现聚变输出功率200~500 MW、能量增益Q=1~5，并稳定运行数百秒。
图2 中国聚变工程试验堆（CFETR）效果
（图片来源：中国科学院等离子体物理研究所）
美国联邦聚变系统公司（CFS）主导开发的SPARC装置利用高温超导（HTS）技术大幅缩小装置体积，2025年内已完成半数环向场磁体线圈搭建。同年9月，美国能源部独立验证了HTS磁体的性能，确认了技术路线的稳健性。
3.2 关键技术的突破
2025年，中国磁约束聚变装置群在“长脉冲”与“高性能”2个关键维度实现互补式突破。全球首个全超导非圆截面托卡马克——东方超环（EAST），于2025年1月成功实现1亿℃等离子体稳态高约束模式运行1066 s。
核工业西南物理研究院的“中国环流三号”（HL−3）于2025年3月实现离子温度1.17亿℃、电子温度1.6亿℃的“双亿度”放电。美国麻省理工学院和CFS公司合作的SPARC装置，已完成其核心D形高温超导磁体的测试，验证了其紧凑型强磁场设计的可行性。
合肥的紧凑型聚变能实验装置（BEST）聚焦“燃烧等离子体”难题，旨在让聚变反应自身产生的能量维持反应持续。
3.3 政策与监管
随着聚变技术向商业化迈进，各国政府达成共识：聚变能与裂变能在物理原理与风险特性上存在本质区别，不能简单套用传统核电监管框架。
2025年6月，美国政府发布《聚变科学与技术路线图》，提出了在21世纪30年代实现商业化发电。日本政府于2025年6月发布新版《聚变能创新战略》，锁定21世纪30年代实现商业化，同月与英国签署聚变能合作备忘录。2025年2月，俄罗斯批准了对《原子能利用法》的修订，为聚变技术的发展提供了法律保障。2025年，英国持续完善比例化监管框架，旨在为计划于21世纪30年代建成的STEP聚变示范电站扫清制度障碍。在欧盟核聚变专家小组（FEG）推动下，“欧盟核聚变战略”旨在建立涵盖供应链发展、统一监管和融资框架的整体方案。
中国在“十五五”规划的编制中，可控核聚变被明确列为前沿引领技术。《中华人民共和国原子能法》将可控核聚变明确写入国家法律。2025年4月2日发布的《关于聚变装置辐射安全管理有关事项的通知》，详细规定了聚变装置的分类标准、许可证申请制度及审批流程。
04
数字化与智能化
4.1 数字孪生技术
数字孪生技术已广泛进入核能领域。美国阿贡国家实验室（ANL）开发了基于图神经网络的数字孪生技术，能用于核反应堆的状态预测与实时性能分析。广西防城港核电项目构建数字孪生体，解决了数据孤岛问题。Yu等提出基于数字孪生的全生命周期安全管理与动态风险评估框架，实现核电站从设计—运行—退役各阶段的风险可视化和控制。美国公司西屋电气与Google结合WNEXUS 3D数字孪生平台与AI工具，共同推进核反应堆建设与运营项目的性能预测与进度优化。
尽管应用迅速推进，核能数字孪生的发展仍存在显著挑战。
1）模型与实际系统的同步性不足，单一模型难以同时满足高精度预测与计算性能要求。
2）数据质量与异构整合难，核能系统数据源复杂，影响数据融合的稳定性。
3）标准化与安全合规不足，数字孪生牵涉模型一致性验证与监管合规性问题，缺乏统一的行业标准。
未来的发展主要聚焦于以下几点：（1）强化机理模型与AI模型的混合建模框架，提升实时性与物理一致性；（2）推进跨平台数据标准与数据清洗方法，解决数据异构带来的模型训练偏差；（3）建立数字孪生安全审查与验证体系，确保在核安全监测与控制场景下的鲁棒性与可信度。
4.2 核能AI
中广核集团推出的智能工控系统，通过AI算法对设备进行预测性维护，实现了超50%的设备故障提前预警，并使修复时间缩短1/2，提高设备运行效率和安全性。
AI研究成果正被纳入行业标准与监管考量。《中国核能发展报告（2025）》指出，AI与核能呈双向赋能发展态势。全球核能行业组织和国际机构在会议与论坛上积极分享AI应用成果，推动国际合作项目与标准化，并探索AI在核安全和风险管控中的伦理与监管边界。
尽管应用迅速推进，AI的进一步发展仍存在如下挑战。
1）AI通常被视为“黑箱”模型，可解释性不足，其输出结果难以获得监管机构和操作员的信任。
2）核电站的数据来源复杂，不同厂商、不同设备间的数据标准也不统一，难以实现融合与标准化。
3）如何确保AI决策的安全性、可靠性并符合核能行业严格的安全标准，成为亟待解决的问题。
未来发展趋势包括3个方面：（1）通过联合仿真和数据分析加强对核能系统的动态风险评估与优化方案自动生成；（2）通过将AI的决策过程与安全标准紧密结合，确保AI决策能透明、可靠地解释，提高决策的可信度；（3）核能数据标准与跨机构协同，通过建立统一的数据标准和平台，实现不同核能设施和机构之间的数据共享与模型复用。
4.3 核能数据库建设
核能数据库的建设，通过构建统一的数据整合共享平台，将分散的试验数据与研发成果系统化收集整理，转化为可追溯、标准化的数据资产与证据体系，从而避免重复试验和低效研发，提升核能科技活动的开展效率与结果可信度。
国际上已经建立了部分数据库，例如OECD−NEA维护的热工水力实验数据库TIETHYS，欧盟委员会联合研究中心伊斯普拉机构建设的数据库STRESA，国际原子能机构（IAEA）建设的数据库SANIS，美国国家核数据中心（NNDC）负责维护的评价核结构数据库，世界核能协会（WNA）于2025年9月更新了反应堆数据库，中国核数据中心发布核物理主题数据库——CENDL−3.2。
05
乏燃料及放射性废物处理
核能是高效、经济的清洁低碳能源。但当前核裂变能的大规模可持续发展仍受限于铀资源供应和放射性废物处置2方面。
5.1 乏燃料后处理技术
乏燃料后处理方法分为开式循环和闭式循环2种。根据不同介质特性，闭式循环可分为湿法和干法后处理。
湿法后处理指普雷克斯流程（PUREX），常用脉冲萃取柱实现U、Pu等核素的萃取与反萃取。Yu等搭建了工业级玻璃脉冲萃取柱，探究脉冲强度与流速对分散相滞留时间与平均停留时间（MRT）分布的影响（图3）。
图3 PDDC与PSPC流型、持液率、MRT对比
柱内结构材料通常选用低湿润强度以增强液滴的扩散效果，但多数萃取塔的湍流扩散效果足够强，柱内结构润湿强度较低反而不利于传质的增强。Liu等提出一种由亲水的氧化铝陶瓷板和亲脂的特氟龙板叠加而成的复合润湿特性筛板，能实现液滴扩散过程强化与交替断裂−聚合流体动力学结构的协同效应。
快堆乏燃料比放射性与释热率更高，更适合采用干法后处理技术进行处理，主要包括熔盐电解、高温冶金、氟化挥发3类工艺。Cai等提出两段式金属热还原法，该法提取速率显著优于恒电位电解。
2025年9月4日，美国Curio Solutions公司研发的NuCycle干法乏燃料循环工艺完成实验室示范实现100 g级高纯度UF6制备。
5.2 放射性废物处理技术
放射性废物可划分为高水平放射性废物、中水平放射性废物、低水平放射性废物、极低水平放射性废物、豁免废物5种。
玻璃固化是高放废液处理中唯一工程化应用的技术。中国自主研发的两步法冷坩埚玻璃固化，易出现莱顿弗罗斯特效应，导致煅烧物性能不达标，因此需先对煅烧炉进行启动处理。贺诚等对比了3种启动介质在不同转速下的效果（图4）。
图4 回转煅烧炉示意
对于中低放射性液态有机废物，通常采用水泥固化法进行处理，但该方法浸出率高、耐久性与耐热性不足。地质聚合物是一类无机铝硅酸盐材料，有优异的机械强度，以及耐酸、耐热性，适合用于固定放射性废物。Sears等以高炉炉渣为基质，在密封与曝气养护下，加入表面活性剂及Nevastane、Mugul 2种废油制备固化体，研究其直接固化此类废物的可行性。Kim等探究了磷酸盐基地质聚合物（P−GP）作为固化放射性废离子交换树脂胶凝材料的可行性。
废树脂除了水泥固化外，也常采用焚烧和热解进行处理。但传统热处理易产生腐蚀性气体并存在放射性核素泄漏风险，而熔盐氧化法（MSO）因能吸附酸性气体、拦截放射性离子成为潜在替代方案。Liu等采用添加KOH的Na2CO3−K2CO3体系对含65Zn及有机硫的阳离子交换树脂进行处理，探究了KOH对S和Zn2+固定的增强效果、Zn2+的催化作用及有害气体的控制情况。
5.3 核废料管理标准
中国于2025年8月29日实施了《核科学技术术语第8部分：放射性废物管理》，涵盖了处理与固化过程、退役策略等全链条内容。2025年9月1日实施的《核技术利用放射性废物库运行管理技术规范》，从废物接收准则、入库操作要求等方面进行了规定，与《选址、设计与建造技术规范》（HJ1258—2022）前后衔接，构建了废物库“从建设到运行”的全生命周期技术标准体系。
2025年，IAEA发布了《核或辐射应急产生大量废物的管理》，提供一套从应急响应到长期恢复的实用指导。同年3月，IAEA 启动了首届“法规起草学校”，帮助12个成员国完善关于放射性废物管理和核设施退役的国家法规；同年12月，IAEA在维也纳组织召开“国际原子能机构一般安全要求（GSR）第4部分（Rev.1）文件修订会议”，制定各类核设施的安全评估一般性要求。
06
核能的综合利用
6.1 核能与风、光、储的耦合
基于核电与储能存在调峰、调频的互补特性，田涛等提出一种能提升新能源承载力的核储协同的调度模型，该模型基于构建的输配协同调度框架（图5），在提升新能源消纳水平和改善频率调节能力方面具有显著优势。
图5 输配协同调度框架
吴青阳等提出了在不改变反应堆输出功率的情况下，将电力调峰的额外功率用于海水淡化的技术路线，在实现水电联产的同时优化功率控制策略，提升核电机组的运行灵活性。梁朝家等提出一种核能与光热耦合发电系统，一方面该系统能利用光热，提升核电系统蒸汽发生器出口的蒸汽压力与温度，提高汽轮机的发电效率与发电量；另一方面，该系统在光照不足时可依靠核能维持正常稳定运行，减少储热装置的投资。Bartali等探讨了将SMR与聚光太阳能（CSP）技术相结合，构建耦合系统的潜力，研究表明SMR−CSP混合系统不仅能提高能源效率和经济性，还能显著减少核燃料消耗、核废料产生及对土地的占用。
基于中国核电分布在沿海的现状，梁朝家等提出，可在核电站周边海域，构建光伏、风电、储能、核电“四位一体”的新型电力供应系统。梁继越等基于某3 MW的用电场景，通过建立风电、光伏、核电、储能的装置仿真模型，开展耦合小型核电源的微电网稳定性仿真分析。
6.2 核能的其他应用
石油化工行业需要用汽进行工艺加热、分离提纯等关键操作，核能供汽具有环保、经济的优势，是工业用汽减排的可行方案。田湾核电站“和气一号”技术团队研发了7层管道保温设计，实现每千米温度损耗小于1℃。中核集团海南核电核能供汽项目于2025年11月正式进入调试阶段。该项目最大供汽能力达每小时50 t，预计减少约30%的蒸汽使用费。
在区域供热方面，中国开发的“燕龙泳池堆”专为城市供暖设计，单座反应堆可满足2000万m2建筑的供热需求，替代约32万t燃煤的年消耗量。
在海洋与海岛开发方面，中国在南海岛礁部署SMR的研究已进入工程论证阶段，旨在解决驻岛军民的用电、用水需求。美国公司Oklo与美国能源部合作，设计了可用于极地考察站的微型1.5 MW反应堆。
由于“碳达峰”目标期限已近在眼前，“煤改核”（C2N）概念应运而生。该技术旨在利用退役火电厂已有的电网与水资源条件，部署紧凑型反应堆。
07
结论
未来核能将朝着小型化、先进化、智能化、可持续化、耦合化的方向发展，为人类社会的可持续发展奠定基础。全球核电正式进入规模化发展阶段，将逐步成为核心基础能源，IAEA预计2050年装机容量将达992 GW。核裂变技术加快向4代堆和SMR演进的步伐；核聚变的研究重点从单一的物理实验向反应堆工程化验证转移，但还需完成从科学验证到工程示范的跨越，最终形成裂变−聚变协同应用的格局。核能数字化成为提升安全与效率的核心，是核电产业技术突破的关键。闭式循环的应用离不开乏燃料处理技术的发展，放射性废物处理技术的发展，开始趋向于开发针对复杂废物的模块化、混合技术方案。核能的综合利用道路也将不断拓宽，实现从“供电”向多能耦合的“枢纽”转变，充分发挥核能清洁、高密度的优势。
本文作者：徐乐瑾、刘齐、胡梦岩、翁志国、陶文彬、冯文卓、谢小可、王文轩、吴新宇、杨军
作者简介：徐乐瑾，华中科技大学能源与动力工程学院核工程与核技术系，教授，研究方向为放射性废物处理技术；杨军（通信作者），华中科技大学能源与动力工程学院核工程与核技术系，教授，研究方向为反应堆热工水力与安全分析。
文章来 源 ： 徐乐瑾, 刘齐, 胡梦岩, 等. 2025年全球核能科技进展[J]. 科技导报, 2026, 44(8): 22−33.
本文有删改，
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