读2025世界前沿技术发展报告28核能

1. 核军控与防扩散

1.1. 为强化战略威慑，以美国、俄罗斯为代表的核大国，围绕核对抗制定核政策，并积极推进核力量现代化建设，进一步降低核门槛，严重冲击国际核军控体系

1.2. 面对愈发复杂的国际核军控态势，中国作为核大国，向五个核国提出缔结“互不首先使用核武器条约”主张，在减少战略风险、促进全球战略平衡与稳定方面发挥巨大作用

2. 核军备竞赛加剧

2.1. 核军备竞赛加剧，大国核冲突风险上升

2.2. 核武器数量上升，核武器研发加速

• 2.2.1. 全球可实战部署的核弹头数量继续上升

• 2.2.1.1. 2024年，全球可实战部署核弹头数量从2023年的3844枚增加到3904枚

• 2.2.1.2. 俄罗斯可实战部署的核弹头数量从2023年的1674枚增加至1710枚，向美国的1770枚可实战部署核弹头数量步步逼近

• 2.2.2. 美国开始研发新型核武器

• 2.2.3. 俄罗斯考虑恢复核试验

2.3. 俄罗斯与北约核对峙升级，核冲突风险加剧

3. 核扩散风险多点上升

3.1. 美英澳深化核潜艇项目合作，危及亚太地区安全

• 3.1.1. 加紧推进核技术转移

• 3.1.1.1. 2024年8月，美国、英国和澳大利亚三国签署《海军核推进合作协议》​，允许美国、英国以出售的形式向澳大利亚转让完整封装的核潜艇反应堆及其中的高浓缩铀燃料，并明确澳大利亚将援引与国际原子能机构签订的保障监督协定，以确定相关安排

• 3.1.2. 为核潜艇建造提供支持

3.2. 朝鲜半岛对峙加剧，危及东北亚地区安全

• 3.2.1. 美日韩深化防务合作，持续延伸核威慑

• 3.2.2. 朝鲜全力推进核武器装备发展，强化应对美日韩威慑

• 3.2.2.1. 在陆基核力量方面，2024年6月，朝鲜成功进行了多弹头分离及制导命中试射

3.3. 伊朗浓缩铀达到武器级水平，引发国际社会对核扩散的担忧

4. 中国积极维护国际核不扩散体系

4.1. 重申核战争打不赢也打不得，努力全面禁止和彻底销毁各类大规模杀伤性武器

4.2. 承诺互不首先使用核武器，支持尽早谈判达成无核安保国际法律文书

4.3. 缔约国最高利益被危及时有权退出条约

4.4. 条约无限期有效

4.5. 在当前国际战略安全形势下，核武器国家采取上述政策和行动，有助于增进战略互信，避免危险的核军备竞赛，有效减少战略风险，促进全球战略平衡与稳定

5. 核能发电

5.1. 2024年，在能源安全与碳中和双重压力下，全球核电发展延续了俄乌冲突爆发以来的快速发展态势，并已驶入“政策+技术”双轮驱动的新周期

5.2. 在政策方面

• 5.2.1. 美国、法国、英国、日本、韩国等多国推动核电复兴计划

• 5.2.2. 比利时、瑞典等“退核”国家态度发生转向

• 5.2.3. 哈萨克斯坦、越南、肯尼亚等国家宣布将发展核电

5.3. 在技术方面

• 5.3.1. 第三代+核电技术持续部署，第四代核电技术、小型模块化反应堆等先进核电技术，高丰度低浓缩铀燃料等先进核燃料技术，先进乏燃料后处理工艺等快速发展

• 5.3.2. 聚变技术成为全球战略焦点，政府部门、科学界、产业界和投资界对其关注度显著提升，主要国家通过加大研发投入加速突破关键技术瓶颈

• 5.3.3. 人工智能等新兴技术的融合应用，为实现可控聚变进程注入新动能

6. 全球核电发展现状

6.1. 截至2025年1月，全球可运行的核电反应堆为417座，总净装机容量达到37.7万兆瓦，核电占全球总发电量的比重约为10%

6.2. 全球在建核电反应堆62座

• 6.2.1. 加压轻水反应堆（Pressurized Water Reactor，PWR）为主要堆型（54座）​

• 6.2.2. 其他还有快中子增殖反应堆（Fast Breeder Reactor，FBR）4座

• 6.2.3. 加压重水反应堆（Pressurized Heavy Water Reactor，PHWR）2座

• 6.2.4. 沸水反应堆（Boiling Water Reactor，BWR）2座

• 6.2.5. 总净装机容量为64461兆瓦，处于过去30年来发展的最高水平之一

6.3. 全球在运核电反应堆一半以上已处于“高寿”阶段

• 6.3.1. 平均运行时长已达到32.91年

• 6.3.1.1. 核电反应堆的设计寿命约40年（第二代核电技术）至60年（第三代核电技术）

• 6.3.2. 280座核电反应堆（占总数量的67.1%）已经运行了31～50年

• 6.3.3. 俄罗斯有23座核电反应堆已经运行了30年以上，15座运行了40年以上，​“新沃罗涅日4号”​（Novovoronezh-4）​、​“科拉1号”和“科拉2号”​（Kola-1 and Kola-2）​、​“比利比诺2号”​（BILIBINO-2）等已运行超过50年

• 6.3.4. 美国“九英里峰1号”​（Nine Mile Point-1，1969年11月投运）已并网发电超过55年，美国正在运行的94座核电反应堆中，有88座已获得批准运行长达60年，一些核电反应堆已申请额外延长20年，将运行80年

6.4. 随着全球电力需求的持续增长，核能在保障能源安全、促进碳中和及补充可再生能源方面的作用日益凸显

• 6.4.1. 截至2023年，核电发电量占全球总发电量比重约为9%，是仅次于水电的第二大低排放电力来源

6.5. 全球核电机组保持了高水平运行，发电量和容量系数保持上升，能力因子中位数为88%，为电网提供了可靠性，体现了核电作为基荷的重要价值

6.6. 主要国家尤其重视能源供应安全，清洁、高效、稳定及相对可控的核电成为优选

• 6.6.1. 美国方面

• 6.6.1.1. 其致力于实现核电能力复兴、提升能源韧性，以及重塑全球核电供应链、削弱中国和俄罗斯在全球核电市场的领导力

• 6.6.1.2. 旨在推动先进核反应堆开发和部署，保护现有核电厂，加强核燃料循环、供应链、基础设施建设和人才培养，从而提升美国核电的全球领导地位

• 6.6.2. 俄罗斯方面

• 6.6.2.1. 俄罗斯政府于2024年8月发布《2042年前电力设施布局总体方案》​

• 6.6.2.2. 计划2042年前建设37台核电机组，包括大型、中型和小型机组，新增装机容量达到28吉瓦，核电装机容量将占俄罗斯全国总电力装机容量的15.9%

• 6.6.2.3. 在核电项目方面，列宁格勒核电站（Leningrad）7号机组完成第一罐混凝土浇筑，正式启动建设，建成后列宁格勒核电厂将成为俄罗斯最大的核电厂之一

• 6.6.3. 欧洲方面

• 6.6.3.1. 多国继续调整能源战略，核电发展以政策松绑、存量核电“延寿”​、增加技术投资和供应链建设为主线

• 6.6.3.2. 法国方面，自马克龙政府2022年提出核电复兴战略以来，出台系列政策，推动重启核电建设和新建核电项目，希望“恢复能源主权”并引领欧洲的核电复兴潮流

• 6.6.3.3. 比利时方面，新一届联合政府正在扭转核电淘汰政策，包括将该国多伊尔（Doel）4号和天行（Tihange）3号机组的运营期限在现有的延长10年运行期之上再次延长10年，取消新建核电项目的禁令并计划新增4吉瓦核电装机

• 6.6.3.4. 塞尔维亚国民议会投票通过了《能源法修正案》​（Energy Law Amendments）​，结束了长达35年的核电站建设禁令，并正在积极寻求其他国家在技术和资金方面的支持，发展小型模块化反应堆等先进核电技术

• 6.6.3.5. 英国方面，英国能源安全和净零排放部发布《民用核电2050路线图》​，这是英国近70年来规模最大的核电扩张计划，设定了到2050年核电装机规模达到当前水平4倍、达到24吉瓦的目标，并阐明了关键行动和时间表

• 6.6.4. 日本方面，日本经济产业省于2024年12月发布《第七次能源基本计划》​（Seventh Strategic Energy Plan）修订草案，该草案删除了此前“尽可能减少核电依赖”的表述，转而强调“最大限度利用核能与可再生能源”以实现脱碳目标

• 6.6.5. 韩国将在2038年前建造3座反应堆，包括2座大型反应堆和1座小型模块化反应堆，并使核电在能源结构中的占比提高到35.2%

7. 先进核电技术最新进展

7.1. 2024年，全球先进核电技术继续保持快速发展态势

• 7.1.1. 中国、美国、俄罗斯、英国、日本和韩国等全球主要核电国家加速第四代核电技术、小型模块化反应堆技术等先进核电技术的研发和部署

• 7.1.2. 4种技术路线：水冷堆（陆基水冷堆和漂浮式海基水冷堆）​、液态金属快堆（钠冷快堆和铅冷快堆）​、高温气冷堆和熔盐堆

7.2. 由于数据中心的超指数级增长，大型科技公司的综合用电量预计将超过一些发达国家，包括小型模块化反应堆在内的先进核反应堆具有的经济性、供应安全性、可持续性等优势有望解决数据中心增长问题

• 7.2.1. 从整体发展态势来看，首批小型模块化反应堆已在中国和俄罗斯投运，其他国家的小堆项目也在推进中，美国、英国、法国等国呈现出小堆与人工智能协同发展的趋势

7.3. 美国方面

• 7.3.1. 拜登政府2024年7月发布《加速部署多功能先进核能以实现清洁能源法案》​，五大核心领域之一便是支持先进核反应堆的开发和部署

• 7.3.2. “设施用先进核能电力计划”​（Advanced Nuclear Power for Installations）的一部分，将建造3～10兆瓦军用微堆

• 7.3.3. 美国西屋电气公司获得了由美国能源部和美国航空航天局联合主导的“星球表面裂变堆”​（Fission Surface Power）项目合同，将开发用于深空探测任务的微堆系统（基于eVinci微堆技术）​，满足美国在月球及更远星球探索任务的能源需求，并计划在未来十年内完成在月示范

• 7.3.4. 美国科技巨头也积极布局核电

• 7.3.4.1. 谷歌公司与Kairos Power公司达成协议，支持后者建造7座小堆，2030年前为谷歌公司的数据中心提供无碳电力

• 7.3.4.2. 亚马逊公司与Energy Northwest公司、Dominion Energy公司等合作，探索在弗吉尼亚州、华盛顿州等州部署小型模块化反应堆

• 7.3.4.3. 区块链技术公司Digihost Technology与NANO Nuclear Energy公司合作，计划利用后者的小堆技术为其数据中心供能等

7.4. 英国政府正在探索利用核电，尤其是小型模块化反应堆为数据中心供能，支持英国的人工智能数据中心建设计划

7.5. 韩国方面

• 7.5.1. 八家公司签署政府和私营部门谅解备忘录，合作开发包括小堆在内的下一代核能反应堆，如SMART小堆、熔盐反应堆、高温气冷堆和钠冷快堆等

• 7.5.2. 积极发展船用小堆，韩国船舶和海洋工程研究所（Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering）启动“2024—2028年核动力船舶和浮动小堆电厂核心技术研发计划”​（2024-2028 SMR-Powered Ship and Floating SMR Power Generation Platform Core Technology Development Program）​

• 7.5.2.1. 韩国木浦大学（Mokpo National University）成立全球首个小堆船舶研究所，目标是发展成全球小堆船舶研究和教育中心

7.6. 在先进核燃料技术方面

• 7.6.1. 俄罗斯国家原子能集团公司拥有全球近50%的铀浓缩能力，并为美欧国家提供核燃料和铀浓缩服务，俄罗斯国家原子能集团公司下属的Tenex公司是全球唯一一家商业化生产、销售高丰度低浓缩铀的公司

8. 全球聚变能竞赛加速

8.1. 2024年，聚变能（Fusion Energy）领域较2023年的快速发展态势更进一步

8.2. 从技术角度看，等离子体加热技术、等离子体约束技术、聚变反应堆材料、聚变燃料制造技术、能量转换技术等不断取得突破，超级计算机、人工智能、3D打印等新技术的快速发展和应用，也助力全球聚变能进入新的发展阶段

8.3. 美国方面

• 8.3.1. 缩小商业聚变能源试验工厂的科学和技术差距

• 8.3.2. 为可持续、公平部署商业聚变能源铺平道路

• 8.3.3. 建立并利用外部伙伴关系

• 8.3.4. 美国能源部加大了通过“聚变能科学计划”​（Fusion Energy Sciences Program）向聚变能项目拨款，如“聚变创新研究引擎”​（Fusion Innovative Research Engine）协作组织、​“聚变能源创新网络”​（Innovation Network for Fusion Energy）计划、​“惯性约束聚变能科学技术加速研究”​（Inertial Fusion Energy Science and Technology Accelerated Research）计划、​“聚变能源科学—量子信息科学”​（Quantum Information Science for Fusion Energy Sciences）计划等，其中包括一批前沿的材料科学、建模和仿真研究技术

• 8.3.5. 美国能源部国家实验室2024年在聚变能领域取得一批成果，尤其是在人工智能技术赋能聚变能方面