2009年10月30日，由中國南方電網、中國國電集團和《能源》雜志社共同主辦的“2009(首屆)中國能源企業高層論壇”在北京召開。圖為廈門大學能源經濟研究院院長李寧主題演講。

　　2009年10月30日，由中國南方電網、中國國電集團和《能源》雜志社共同主辦的“2009(首屆)中國能源企業高層論壇”在北京召開。新浪財經全程報道本次會議。圖為廈門大學能源研究院院長李寧主題演講。

　　李寧：大家下午好！

　　今天的報告這樣子一個結構，首先給大家提出一個能源結構的物理分類，科學的分析核能相對于其他的能源地位，然后針對核能發展中受到的主要制約，向大家介紹一個革命性的系統解決方案，也就是行波式的核電反應堆。這是由微軟創始人董事長比爾。蓋茨先生投資，及全美先進核能研發基金共同開發的這項技術。我非常榮幸的參與了這項技術，泰拉是蓋茨先生在中國的核工業顧問，其投資創建的泰拉能源公司的亞洲發展主任，以及材料與戰略發展咨詢顧問。

　　首先我向大家介紹一下能源體系的物理框架。面對紛紜復雜的各種能源以及各種能源的擁護和反對者的聲音，以及自身擁有的個性和差異性，我們怎么開展全面客觀的觀察和分析，而非局限于主觀定位，這是一個非常難以解決的問題，是能源工作者和政策規劃工作者長期面臨的困難。

　　在我研究行業和觀察中還經常碰到這樣子的問題，一種能源在某個階段、某個地區或者某種規模中，表現出很多優勢，一旦推廣使用，發展瓶頸和弊端開始出現。很多是所謂的關聯效應逐步披露，并且往往是負面的。比如大水電對生態系統環境的影響，車油的風波，深層地熱造成地震的影響，以及核電發展到一定規模的成本處理問題以及核擴散問題。

　　基于我的物理教育基礎和對各種能源的認知，我意識到需要一個簡潔明了的科學框架，并以科學定性來定量分析。我編寫整體一個架構，這個架構不單能顯示各類能源的出處和關系，還顯示重要的物理特性分類。

　　地球上所有的能源基于兩類的物理機制，核能與引力能，核能又分為聚變能和裂變能，來自太陽的聚變能在地球上以豐富多彩的形式出現，萬物生長靠太陽，生物通過光合作用，將太陽能轉化成生物質能，經過千百萬年的地下變化，其熱化學、生物化學、物理化學等過程，生物質轉變成化石燃料，包括煤炭、石油、天然氣。太陽能如以光伏形式采集利用，就是現在發展的光點，如以集熱的方式所利用，則為現在利用的光熱發電。這些是人工直接收集轉化運用的模式。

　　以上這些可以說是聚變能利用的二級應用，或者太陽能在地球上的一級應用。太陽能熱的自然轉化和最終利用，則帶來其他種類的能源，加熱與引力相互作用導致水的蒸發、轉移、凝結和降落，形成水粒。造成空氣的升降、流動，形成風能，排水的升降和流動形成潮汐能、波能和洋流能。這些可以說是太陽能在地球上的二級應用，在這個架構中，每向下一層，能源就被稀釋很多，能量密度就會大幅下降。特別是那些依靠引力作用形成的能源形式，如風、水利、風能和潮汐能等，由于引力非常薄弱，因此它們也很分散。

　　以上這些基于來自太陽能核聚變在地球上的體現，由于其循環周期短，很快被太陽能所恢復，被大家稱為可再生能源。

　　唯一與它們不同的是化石能源，時間與地球的作用，濃縮了這些太陽層，使之成為非常豐富的能源籌備。事實上它們也是可再生的，只是周期對人類來說太遠。打個比方來說，化石能源是能源很好的本金，而可再生能源只是利息，人類使用化石能源的根本目的，就是對本金的過度提速，造成能源銀行的枯竭及循環周期的破壞。

　　真正基于地球本身的能源是核裂變能，核裂變能通過地熱，是自然的體現；通過人工應用體現，就是我們通常所說的，大家通常說的核能，就是通過核反應堆體現出來的，在絕大多數的情況下，通過反應堆產生蒸汽發電。核能的特征，使它直接來源于這些強烈的核力，能量密度是化學能的百萬倍，如果以此打造核的應用體系，顯而易見應該是獨特的，不同于其他能源。

　　下面我們來分一下能源的特性。為了在定性的基礎上，可以定量比較，我選擇了地表能源密度、載體能源密度、總太陽總量和總功率的參數，分別對地表影響的輸送難以程度、可用期限。能量密度高，表示使用土地面積小，反之大；能量密度高，表示易于傳輸，不受地域限制，反之則屬于就近利用�？們α炕蚩偣β矢�，表示體系和可使用期限長；量大，值得大力開發利用，反之則不值得投入利用。

　　當然我們應該意識到所謂難以、長短、大小等都是相對而言。在不同地區不同階段，根據不同條件跟假設，可以得出不同的結論。我們現在就全球特征來比較各類能源的以上參數，全球特征考慮可以幫助地面區域性的狹隘思維和判斷，特別是防止簡單的區域影響。比如說像在中國太陽能的生產，就是把能耗和污染留在中國，把綠色輸向歐美等國家這樣一種情況。

　　首先我們來考慮地表的能流密度。在能源種類選擇上，我選擇了煤、油、鈾、太陽能、水利、生物質能、地熱、風能、潮汐能等。這個表格數軸上面每一格兩個數量級一百倍的差別。我們明顯看到，煤礦和鈾礦的能源密度極高，太陽能次之，然后是大水電，生物質能、風能、潮汐能。舉例來說，平均風能、地表能密度是太陽能的數百萬分之一，煤礦、鈾礦的百萬分之一，潮汐能的十幾倍。當然在風上，經過地表的集中濃縮，可以講其能流密度提高數倍、十幾倍，但煤和鈾的差別仍然是巨大的。

　　從這個圖表大家不難發現，在沒有看到本金透支的后果之前，人類對煤的開發應用是非常理智的，因為它占有的地表面積是最小的。煤替代生物質能的應用，開啟了工業化的進程，而風能等趨勢分散能力重新崛起，是基于技術的發展。技術能否克服這些固有特性的巨大差異，就是我們搞科研發展的重大關注。但有一點是可以肯定的，低密度能源大規模使用，一定會占用給更多的土地資源。在很多情況下，大規模開發利用產生不可預期的效應，如果考慮到生態系統是自然界長期發展出來的微妙系統，則急需其驅動能源為人所用，即使是小量的，亦可能產生氣候生態的影響。

　　再來看載體能量密度的分析。在這個圖表中，鈾作為核能載體，其能源米糧遠高于化學能的載體，化學能遠高于水能、風能。如此之高的能量密度，應該是核能應用體系的基礎設施可以不同于化學能源，然而現狀是核能被套入既有的化學能源體系和設施。如何看待解決這個問題已經超出今天討論的范圍。而低密度的太陽能、水能、風能等，如需大規模采集，則必須通過轉換成可輸送的電力使用。

　　從探明的總儲量來看，煤、油、氣都是百年量級，而鈾是千年級的。由此可見，解決核能大規模的應用的問題是非常值得研究的，從發達國家的經驗來看，大力開發核電雖然造成一些問題，但總體效益非常之多，其優勢在今天顯得更為明顯。解決其建造成本高、資源利用率低、廢物處置以及核擴散問題也顯得更迫切。

　　順帶提一點，從可再生能的等級和總功率圖表來看，直接對太陽能使用應該用于間接的采集和應用，相對可能產生的環境與資源影響應該比較低。

　　當前能源界面臨的挑戰，除了持續充足供應快速發展，增長需求難以改進，能源需求對氣候的影響日益嚴峻，低碳經濟成為新能源發展的方向。隨著金融危機造成的經濟發展的倒退，新能源發展成為全世界公認的新經濟增長點。

　　大家知道國民經濟的發展和生活水平的提高，基本上與能源使用成正比�？v觀世界各國的發展歷史，我們從炭排量和人均能耗中可以清晰的看到各個國家發展的路徑，以煤、石油和氣的路線圖一樣。其中比較突出的是法國，法國的電力78%來自核電，法國能夠大幅度增加人均能耗和生活水準，但保持炭排放無增長，可以說是低碳的范例。另外值得一提的是巴西，巴西由于對生物質能大力開發應用，也走在低碳經濟的前列，但其效益遠遠不及法國。

　　根據對不同能源的生產使用和終結處理的全周期風險，我們可以從圖表中看到，核能的溫室氣體排放量在所有能源中是最低的，甚至低于風電、水電、生物質能和光伏太陽能，核電是目前世界上最大的無排放電力能源。

　　前面提到核能在大規模發展過程中，也遇到了很多問題和挑戰，從2000年到2002年，我全程參與了美國能源部核電發展路線規劃與美國和其他幾國近百位專家多次進行專題研討和協商，最終形成規劃和各國開發項目。中國已經簽約參與了此次項目，積極開展國際合作，開發新進核能技術的使用。非常突出并堅持中國試驗反應堆示范性的建設，我國目前在建的反應堆大多屬于II或III+，正在引進建設的美國法國正在引進建設的美國石油AP1000屬于III或III+。

　　由于核能需要濃縮或天然鈾燃料和通過蒸汽升級物燃料，因此核能的規模發展會受到資源濃縮產能和燃料循環發展的制約。反過來說，核能的擴容會對技術創新增加訴求。現行的一次性開放式和燃料循環性，可以在核能擴大不大的短期和中期滿足需求，一旦核能大規模擴容就不現實，從資源利用、廢物處理等角度，都需要閉路式的循環系統及相應的反應堆，使用混合燃料的先進系統堆，中小形反應堆、高溫氣體堆等等。

　　接下來介紹一下我們正在開發的行波式核反應堆的概念。行波堆不同于現有商業化的堆，通過對抑制堆芯燃料的分布和運行，核燃料可以從一端負級啟動點燃，裂變產生的多余種子將周圍不能裂變的U-238轉化成Np-239，當達到一定濃度之后，形成裂變反應，同時開始焚燒在原位生成的燃料，形成行波。行波以增殖波先行焚燒波后續，一次性裝量可以連續運行數十年甚至上百年。為維持運行，堆芯燃料部分保持常規的大小質量，按正常方式通過核能，將熱量帶出堆芯，產生蒸汽，其余部分為燒盡或待增殖的燃料。除最初的啟動源需要濃縮鈾，其他所有燃燒都可以來自天然的材料或清水的發電。因此不需要分離濃縮。形象的說，行波堆像蠟燭，用火柴點燃后逐漸燒盡，并可以點燃其他蠟燭。在實際工程化過程中，行波堆選擇可以使用定期移動燃料，增殖焚燒波的空間固定處理。

　　行波堆工業體系無需大規模進行燃料，并可逐步減少鈾濃縮的產品，極大減少了復雜、昂貴的燃料體系。這個是燃料很多的步驟，從鈾的開采，轉化，濃縮，終端處理，多個步驟。

　　通過使用行波堆，可以極大的簡化減少其中許多步驟，可以逐步的降低負極的產能以及復雜昂貴的燃料體系。所以行波堆的路線不僅可以提前進入核能大規模可持續發展，同時還極大降低了核擴散的風險。像鈾的濃縮和燃料的后續，是核擴散風險最大的環節。

　　因此，和其他核的體系相比，行波堆更有可能獲得大多數國家包括美國的支持，在世界范圍廣泛開展真正體現核能作為煤、油、氣等化石燃料，具有清潔、無碳排放的燃料。

　　行波堆可以持續數十年不換料，將現有的沉重廢物負擔轉化成巨大的經濟價值。據估算，美國現存的70萬噸可產生100萬億的電供本國使用。中國的鈾、天然鈾和清水在核能發展構建上，有可能避免鈾數十年歷史復雜昂貴和核擴散的漫長路徑，主動進入更為先進的時代，最大保護國家、人類、環境利益跨越式創新。

　　開發泰拉能源分析國際合作對象的會議中，蓋茨、約翰等公司高管詳細分析了中國的核發展狀況和規劃，重要研究核能的研發單位和核電成本，非常推崇中國率先發展核能取得的豐富成果。因此蓋茨先生決定首先到中國來推廣這個行波反應堆先進技術。蓋茨先生下月初，將與公司的高管和領導受國家核電技術公司項目的邀請，來中國拜訪國家能源局和各大能源集團探討合作。

　　總結起來，行波堆的技術可以概括為核燃料一次性增殖焚燒，是一個理想狀態的先進的東西，是有可持續、防核擴散、安全性和高經濟性，行波堆可將鈾資源利用提高近百倍，廢物量減少數十倍，把一個百年的資源提升為數千年的技術。

　　這是一個世界核電和核能發展的分布圖，我們希望未來核能大發展，傳遍中國，遍布全球。謝謝大家！

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