读2025世界前沿技术发展报告26核技术发展

1. 核技术发展

1.1. 在民用核能领域，随着全球对清洁能源需求的增长，核能在应对气候变化和实现能源转型中的作用日益凸显

1.2. 全球核军控体系面临更为严峻的挑战

1.3. 朝鲜半岛局势升级、伊朗铀浓缩活动增加等现象，均表明当前国际核态势正处于一个关键转折点

1.4. 2024年，在全球核能复苏大背景下，世界主要国家继续布局核能利用，不仅出台各项政策统筹规划核能发展与利用，同时加大对先进核能技术的研发投入力度，并推动核能技术与人工智能、量子计算、数字孪生等前沿技术深度融合

1.5. 全球核安全形势更为严峻，大国战略竞争加剧引发更为激烈的核军备竞赛，核军控体系岌岌可危

2. 主要国家积极布局核能发展

2.1. 核能已成为一项核心战略技术，其在全球能源结构中复苏的趋势得到了政策、技术、经济和社会多方面的支持，在全球能源转型中的作用愈发受到重视

2.2. 核能可在净零排放目标实现过程中发挥重要作用，部分国家更是推翻了此前弃核政策，快速重启核电发展

2.3. 核能法案与战略，统筹规划核能发展

• 2.3.1. 《加速部署多功能先进核能以实现清洁能源法案》​（Accelerating Deployment of Versatile，Advanced Nuclear for Clean Energy Act，ADVANCE）​

• 2.3.2. 自2019年《核能创新和现代化法》​（Nuclear Energy Innovation and Modernization Act，NEIMA）以来颁布的又一部核能发展专项法律

• 2.3.3. 指导美国核管会提升对事故容错燃料和先进核燃料的鉴定和许可能力

• 2.3.4. 授权美国核管会在国际论坛上牵头制定先进堆法规

• 2.3.5. 指导美国能源部改进其向国际市场出口美国技术的审批流程

• 2.3.6. 缩小商用聚变科技差距

• 2.3.7. 为商业化聚变能源铺平道路

• 2.3.8. 建立和利用内外部伙伴关系

2.4. 俄罗斯出台能源计划草案，计划2042年前建设37台核电机组

• 2.4.1. 《2042年前电力设施布局总体方案》​（草案）​

2.5. 法国政府公布新版能源战略和规划，统筹核能发展

• 2.5.1. 该战略和规划是法国能源政策的纲领性文件，统筹能源生产和消费布局，每五年更新一次

• 2.5.2. 延长现有核电机组运行寿期，在满足核安全局安全评估前提下，将现有机组运行寿期延长至50～60年

• 2.5.3. 全面提升现有机组运行效率，到2030年将核能发电量提升至4000亿千瓦时

• 2.5.4. 推进六座EPR2反应堆建设

• 2.5.5. 开展再建设1300万千瓦核电装机容量的可行性研究

• 2.5.6. 支持小型模块化反应堆（Small Modular Reactor，SMR）​（以下简称“小堆”​）和创新型反应堆部署

• 2.5.7. 继续实施闭式核燃料循环战略，目标是在2026年前完成核燃料循环后段设施的更新

• 2.5.8. 发展快堆，开展核燃料在压水堆中的多次循环研究

• 2.5.9. 建立欧洲后处理铀转化和浓缩产业链

• 2.5.10. 强化核科技创新能力，加强核能研究能力建设

2.6. 英国发布核能开发路线图，概述核电扩张计划

• 2.6.1. 《民用核电2050路线图》​

2.7. 韩国加速开发下一代反应堆技术

• 2.7.1. 要求恢复新荷娜（Shin Hanul）3号机组、4号机组建设，并设定了到2030年出口十台核电机组和开发小堆的目标

2.8. 瑞典推出一项支持核电发展的新方案

• 2.8.1. 计划到2035年新增至少相当于两座大型反应堆的核电装机容量

• 2.8.2. 2045年前建成多达十座新型大型反应堆

• 2.8.3. 瑞典已近40年未开展核电建设，首批项目造价或较高

2.9. 爱沙尼亚推进核能立法，以支持其核能发展计划

• 2.9.1. 近年来，爱沙尼亚电力供应以化石能源为主，但也将核电作为可靠的低碳选项

2.10. 印度计划2032年前核电装机容量增加近两倍

2.11. 越南国会通过决议，将重启核电发展

2.12. 对中国的影响与启示

• 2.12.1. 核能不仅是实现“双碳”目标的重要手段，也是提升国际竞争力的关键领域

• 2.12.2. 在技术创新与自主化方面，全球核能发展的趋势表明，技术创新和自主化是提升国际竞争力的关键

• 2.12.3. 在核电技术方面已取得显著进展，未来应继续加强技术研发，紧跟核电大国核电技术发展潮流，推动小堆等先进核能技术的商业化应用

• 2.12.4. 在政策支持与监管优化方面，稳定的政策环境和高效的监管体系是核能发展的基础，中国应继续优化核能项目的审批流程，确保核安全的同时，加快项目落地

• 2.12.5. 在国际合作与市场拓展方面，全球核能市场的开放为中国提供了广阔的国际合作空间，中国可通过技术输出和项目合作，进一步提升在全球核能市场的影响力

3. 先进核能技术

3.1. 先进核能技术在全球范围内呈现快速发展态势

3.2. 2024年，全球先进核能技术在技术研发、资金投入、国际合作、应用拓展等方面均取得显著进展

3.3. 主要国家继续加大对小堆的投入

• 3.3.1. 小堆是一种新型的核能发电技术，凭借其小型化、模块化、高安全性等独特优势，有望在全球能源转型中发挥重要作用

• 3.3.2. 全球正在开发的小堆技术超过80种，展现了小堆巨大的发展潜力

• 3.3.3. 美国将投入9亿美元推进“第三代+”小堆的初步部署

• 3.3.3.1. 发展超越第三代技术的小堆能够利用现有大型轻水反应堆（Light Water Reactor，LWR）设计的专业知识、劳动力和供应链，为新的核能部署和运营提供快速途径

• 3.3.4. 法国在核能领域的两个目标是：2030年建成一座模块化小堆；大规模利用核能制氢

• 3.3.5. 加拿大​“赋能模块化小堆计划”于2023年启动，目标是支持小堆技术发展

• 3.3.6. 韩国：通过政府的系统性支持措施，推进模块化小堆技术商业化

3.4. 全球核聚变领域呈现加速发展态势

• 3.4.1. 随着资金的注入，全球核聚变行业的就业人数也显著增长，目前全球私营核聚变公司已雇佣超过4000名员工，同比增长34%

• 3.4.2. 工程师和科学家分别占员工总数的48%和25%，凸显出该行业对高技术人才的迫切需求

• 3.4.3. 美国国家点火装置成功“点火”两次，即实现可控核聚变净能量增益，使核聚变反应产生的能量多于这一过程中消耗的能量

• 3.4.4. 韩国超导托卡马克先进研究装置成功将等离子体环路加热至1亿摄氏度，并维持了创纪录的48秒，这一成绩打破了该装置于2021年创造的31秒的世界纪录

• 3.4.5. 美国量子动力学公司（Quantum Kinetics Corporation，QKC）成功触发2亿摄氏度的等离子体聚变温度，并维持了24小时，同时裂解了铀234/235/238，这一成就被称为Safe Nuclear Systems™，标志着该公司在核聚变研究领域取得了重大进展

• 3.4.6. 人工智能技术被应用于提高超高温等离子体的可控性，为核聚变技术的进一步发展提供了新的手段

• 3.4.7. 示范装置建设方面，2024年，首批商业核聚变示范装置距离建成并投入运行

• 3.4.8. ITER是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，旨在模拟太阳的核聚变过程，探索受控核聚变技术商业化可行性

• 3.4.8.1. 欧盟、中国、美国、日本、韩国、印度和俄罗斯共同资助这一项目

3.5. 布局太空核能利用

• 3.5.1. 2024年2月，美国国家航空航天局（NASA）宣布，正在收尾其裂变核能地表能源（Fission Surface Power，FSP）项目的概念设计阶段工作

• 3.5.1.1. 美国国家航空航天局（NASA）旨在开发在月球上使用的小型发电裂变反应堆概念，目标是在2030年代初在月球建立并运行反应堆

• 3.5.2. 2024年4月，英国航天局（UK Space Agency）宣布将资助两个太空核能利用项目

• 3.5.3. 2024年12月，俄罗斯国家航天集团宣布，计划在2033—2035年间将俄罗斯生产的国际月球科研站用核电站送上月球

3.6. 对中国的影响与启示

• 3.6.1. 持续加强研发投入，2024年，小堆、核聚变、太空核能利用等领域取得实质性进展，带来产业持续升级，中国应加大对先进核能技术研究的资金投入，以保持技术领先优势

• 3.6.2. 加强国际合作，积极参与国际核能合作项目，如国际热核聚变实验反应堆计划，提升在国际先进核能技术领域的影响力

• 3.6.2.1. 可利用在三代核电技术方面的优势，进一步拓展海外市场，推动“华龙一号”等自主技术的国际化应用

• 3.6.3. 继续出台相关政策，支持先进核能技术的研发、应用和产业拓展，为先进核能技术发展提供稳定的政策环境

4. 核能技术与前沿技术深度融合应用

4.1. 核能技术作为现代能源体系的重要组成部分，具有高效、稳定、低碳等优势

4.2. 随着全球科技的快速发展，传统核能技术面临着更高的安全标准、更严格的环境要求以及更复杂的市场需求

4.3. 通过引入人工智能、大数据、量子计算、数字孪生等前沿技术，核能技术不仅能够提升自身的安全性、经济性和环境友好性，还能拓展其应用场景，为全球能源转型和应对气候变化提供更有力支撑

4.4. 人工智能在核能领域的应用逐步深化

• 4.4.1. 人工智能和大数据技术被广泛应用于核反应堆的运行监控、故障诊断、预测性维护以及核燃料管理，通过实时数据分析和机器学习算法，提前预测设备故障、优化运行参数，提高核反应堆的安全性和效率

• 4.4.2. 《在核应用中开发人工智能系统的考虑因素》报告，概述了核能领域部署和管理人工智能系统的潜在要求

• 4.4.2.1. 监管机构在处理人工智能问题时应关注的共同领域

• 4.4.2.2. 了解如何根据人工智能故障所造成的后果和人工智能的自主化水平来管理系统

• 4.4.2.3. 人工智能使用过程中人和组织因素的重要性

• 4.4.2.4. 将人工智能集成到现有的核系统中

• 4.4.2.5. 人工智能全寿期管理

• 4.4.2.6. 核应用中人工智能安全案例的考虑因素

• 4.4.3. 2024年12月，韩国水电核电公司、Naver云公司和中国贝斯平云科技公司签署合同，将启动全球首个专门服务于核电站的超大型生成式AI平台建设项目

4.5. 量子计算在核能领域展现出一定应用潜力

• 4.5.1. 量子计算在核能领域的应用主要集中在复杂物理过程的模拟和优化

• 4.5.2. 量子计算机能够处理传统计算机难以解决的复杂问题，如核燃料的燃烧过程、核反应堆的热力学行为以及核聚变反应的模拟

• 4.5.3. 最终目标是建造小型自主核反应堆，使其可以在偏远采矿区以及月球和火星上安全运行

• 4.5.4. 罗尔斯·罗伊斯将利用福岛核事件的数据来研究量子机器学习模型快速识别潜在危险情况的可行性

4.6. 数字孪生技术在核电数字化转型中发挥重要作用

• 4.6.1. 通过创建物理实体的虚拟副本，实现对设备、系统以及整个生产过程的实时监控、预测维护和优化，在核电厂智能控制、空间反应堆、小堆等先进核能系统中发挥重要作用

• 4.6.2. 2024年9月，中国核电旗下中核武汉与福清核电联合研发的“华龙一号”数字孪生电厂创新成果在福清核电站陆续亮相

• 4.6.2.1. 可以模拟核电站可能出现的各种情况，测试各种控制系统，并通过智能工程功能、控制器的实时监控和数据分析功能，提高解决问题的能力和维护效率，预计将显著提升核电的可靠性和安全性

4.7. 对中国的影响与启示

• 4.7.1. 核能技术与前沿技术的深度融合也将改变中国核工业的发展格局，不仅提升了核设施的安全性和效率，还推动核电站从设计、建造到运营维护全流程的智能化转型

• 4.7.2. 人工智能的应用使核电站能够及时发现并处理潜在故障，降低了人为失误的风险

• 4.7.3. 数字孪生技术则为核反应堆提供了虚拟副本，实现了对复杂系统的实时监控与预测性维护，大幅提高了设备的可靠性和可用性

• 4.7.4. 促进了科研创新，加快了新材料、新工艺的研发进程

• 4.7.5. 持续加强跨学科合作，鼓励产学研协同创新，是确保核能产业可持续发展的关键路

• 4.7.6. 通过不断探索新技术在核领域的应用场景，中国有望在全球核能技术创新中占据领先地位，为经济社会发展注入新动力

5. 核大国继续推动核力量建设

5.1. 2024年，大国博弈加剧、局部冲突持续，国际安全环境面临的不稳定性、不确定性显著上升

5.2. 核武器作为军事领域杀伤力最大的武器，在大国军事博弈中的重要性不言而喻

5.3. 美国发布多份核战略文件，加强核力量建设

• 5.3.1. 《核军工蓝图》​（Enterprise Blueprint）规划了2050年前美国核军工发展目标和路线图，明确了包括钚弹芯生产在内的12类核武库建设设施、3类防扩散设施及3类海军核动力设施的重点建设任务

5.4. 俄罗斯发布新版核威慑政策，降低核武器使用门槛

• 5.4.1. 《俄罗斯核威慑基本政策》​（National Nuclear Security Administration）​

• 5.4.2. 扩大了核威慑对象（国家和军事联盟）范围，扩充了必须以核手段消除的军事威胁类型，规定：任何军事集团或联盟中的国家对俄发起侵略，都将被视为该军事集团或联盟对俄罗斯实施侵略；任何无核国家在有核国家的参与或支持下对俄罗斯的侵略，将被视为对俄罗斯发动联合攻击

• 5.4.3. 俄罗斯出台的新版核政策中，​“非核武器国家与核武器国家共同进犯”及“用核力量捍卫国家主权的”两个变化降低了核武器使用门槛，这意味着未来投入使用战术核武器的可能性提升

5.5. 英国发布加强核力量建设指令文件，投资7.63亿英镑加强核能力

• 5.5.1. 《将英国核威慑力量作为一项国家事业》​。该文件提出至少投资7.63亿英镑加强国家核防御能力，并首次阐述了英国核威慑的实现途径

5.6. 法国投入60亿欧元用于核力量升级

5.7. 对中国的影响与启示

• 5.7.1. 国际核安全形势恶化，传统与非传统安全威胁交织叠加，主要核大国基于地缘博弈与战略焦虑加速推进核力量现代化建设

• 5.7.2. 中国应坚定不移推进核力量现代化，强化威慑能力，以应对复杂地缘挑战并维护全球战略平衡

• 5.7.3. 需确保自身的核威慑能力能够有效应对潜在威胁，尤其是核武器的生存能力、突防能力和精确打击能力

• 5.7.4. 应加强核指挥与控制系统的安全性和稳定性，确保核力量的可控性和可靠性

• 5.7.5. 中国应通过多边和双边机制，推动建立信任措施，减少核扩散风险，维护地区和平与稳定