原文發表于《科技導報》 2026年第8期《2025年全球核能科技進展》

2025年，全球核能技術正朝著多元化、小型化與智能化方向快速發展。各國在核電頂層立法、低碳資質認定、審批機制改革與國際合規互認等政策維度上都有更新。《科技導報》邀請華中科技大學能源與動力工程學院核工程與核技術系徐樂瑾、楊軍教授團隊撰寫文章，介紹了第4代反應堆、小型模塊化反應堆的示范項目建設現狀及核聚變領域取得的關鍵性突破。介紹了各國數字孿生、人工智能、核數據庫的技術發展、程序開發與實際應用現狀及需要改進的方向。介紹了脈沖萃取柱在乏燃料后處理中的應用與優化、高中低放射性廢物處理方法應用研究等。最后提出了核能與風電、光伏、儲能耦合及在其他非電力領域的綜合應用是未來的發展方向。

2025年，全球核能技術朝著多元化、小型化與智能化的方向發展，總體呈現多維度突破、全產業升級的特征。

01

全球核電現狀

2025年，全球核電產業進入加速發展期，核能產業發展呈現全新態勢。

1.1 世界各國核電發展現狀

截至2026年2月31日，全球在運核電機組413臺，總裝機容量377 GW；在建核電機組66臺，總裝機容量70 GW；長期停運核電機組23臺。美國現有在運核電機組94臺，總裝機容量為96.95 GW，重點發展以NuScale堆為代表的小型模塊化反應堆。法國提出改進型歐洲壓水堆（EPR2）項目，計劃建設6座新的高功率反應堆，持續開展第4代快堆技術研究。英國現有9臺在運核電機組，總裝機容量588萬kW，核電發電量約占其全國總發電量的12%。英國政府正式批準塞茲韋爾C核電建設項目，計劃建設2座EPR反應堆，總裝機容量320萬kW。日本在運核電機組27臺，總裝機容量為26.2 GW，正穩步推進大間、島根等在建機組建設。印度現有在運核電機組23臺，總裝機容量為7.4 GW，在建6臺機組，逐步擴大核電規模以緩解能源供應壓力。越南計劃在2030—2035年間投運首批核電機組，預計總裝機容量達400萬~640萬kW。泰國計劃在2037年前引進2座30萬kW的小型模塊化反應堆，緩解能源需求增長與碳減排壓力。此外，阿聯酋、巴基斯坦、伊朗等國均有在運或在建核電項目，形成了覆蓋東亞、南亞、西亞的多元化核電發展格局。

1.2 中國核電發展現狀

2025年4月27日，中國在運、在建和核準建設的核電機組共102臺、裝機容量1.13億kW。2025年1—6月，全國核電機組累計發電量為2300.86億kW·h，占全國累計發電量的5.08%（圖1）。

圖1 中國2025年1—6月發電量統計分布

2025年4月，經國務院常務會議審議，決定核準5個核電項目，共10臺機組。5月，中國廣核集團有限公司（以下簡稱中廣核）防城港核電三期工程建設全面啟動。項目新建的5、6號“華龍一號”核電機組單機容量120.8萬kW，2臺機組年發電量將達200億kW·h。11月，中廣核山東招遠核電項目1號機組項目一期工程建設全面啟動。

1.3 政策與監管

2025年，《中華人民共和國原子能法》正式頒布，結束了中國核領域缺少頂層法律的歷史，已于2026年1月15日起施行。2025年10月，歐盟正式通過并生效了《碳邊界調整機制（CBAM）簡化條例》，正式認可核能生產的電力的低碳屬性。英國政府宣布改革規劃要求和監管規則的計劃，以縮短新核電項目的部署時間。國際核責任公約體系不斷完善，《巴黎公約》與《維也納公約》的締約國數量增至82個，主要核電設備供應商的認證互認范圍覆蓋38個國家，降低了核電出口的合規成本。

02

核裂變技術

核裂變技術正朝著先進化、小型化的方向發展，總體呈現出現有技術的改善與先進技術探索并行的趨勢。

2.1 第4代反應堆研發進展

第4代核反應堆是在國際“第四代核能系統論壇”（GIF）框架下提出的先進核能系統概念，強調固有安全和被動安全設計，在資源可持續性、事故容忍性及多用途供能方面較傳統堆型具有顯著優勢，正邁向工程驗證與示范應用階段。部分代表性項目如中國球床模塊式高溫氣冷堆（HTR?PM）、中國2 MWth液態燃料釷基熔鹽實驗堆（TMSR?LF1）、俄羅斯鉛冷自然安全快堆（300 MWe示范機組）（BREST?OD?300）、印度原型快中子增殖反應堆（PFBR）、美國赫爾墨斯低功率示范反應堆（Hermes）、先進鉛冷快堆歐洲示范堆（ALFRED）見表1。

表1 主要第4代反應堆示范項目進展

在關鍵技術層面，面向超高溫、高中子通量等極端工況，高溫耐蝕材料、防護涂層及其失效機理成為研究熱點。俄羅斯在LFR、大型SFR及多功能快中子研究堆方面同步推進。印度PFBR項目的持續推進則是其實現閉式燃料循環與能源自主戰略的關鍵步驟。美國則圍繞模塊化小堆、熔鹽堆?儲能耦合系統及先進示范與研究反應堆開展工程示范與許可推進工作。

2.2 小型模塊化反應堆研發進展

2025年2月，經濟合作與發展組織核能署（OECD?NEA）發布的報告顯示，全球處于開發階段的小型模塊化反應堆研發（SMR）設計已增加至127種，其中51種已進入監管預許可或正式許可審查階段。這些設計可分為3類：基于輕水堆的SMR，約占50%；基于第4代核能系統的SMR，同樣占比約50%；微型反應堆（電功率低于10 MW的超小型設計）占比較小。此外，SMR還包括船用堆和空間堆。

韓國三星重工公司與韓國原子能研究院合作開發的浮動式SMR平臺，于2025年12月19日獲得美國船級社頒發的原則性認可證書（AIP）。美國國家航空航天局（NASA）于2025年7月正式確立在2030年前于月球表面部署1座100 kW級核反應堆的目標。俄羅斯與中國已簽署建設月球核電站的合作備忘錄，計劃在2033—2036年為國際月球科研站（ILRS）提供能源支持。法國法馬通公司與意大利國家新技術、能源與可持續發展署（ENEA）于2025年9月簽署協議，共同研發用于月球定居點的核裂變反應堆。

中國已研發出12種小型堆技術，代表堆型包括中國核工業集團有限公司（中核集團）研發的ACP100與“燕龍”（DHR?400）泳池式低溫供熱堆；中廣核集團與清華大學聯合開發的NHR200?Ⅱ低溫供熱堆。

03

核聚變技術

2025年，全球核聚變研究呈現國家重大項目與私營企業技術創新并駕齊驅格局，資本市場對核聚變技術研究熱度持續增加，關鍵技術突破與工程建設并進。

3.1 核聚變技術的發展

2025年，磁約束聚變（MCF）與慣性約束聚變（ICF）2條技術路線均迎來關鍵節點。法國國際熱核聚變實驗堆（ITER），其托卡馬克主機安裝進入最后集成階段。

2025年，中國聚變工程實驗堆（CFETR）正式轉入關鍵部件預研與制造階段（圖2），旨在2035年左右建成并實現聚變輸出功率200~500 MW、能量增益Q=1~5，并穩定運行數百秒。

圖2 中國聚變工程試驗堆（CFETR）效果

（圖片來源：中國科學院等離子體物理研究所）

美國聯邦聚變系統公司（CFS）主導開發的SPARC裝置利用高溫超導（HTS）技術大幅縮小裝置體積，2025年內已完成半數環向場磁體線圈搭建。同年9月，美國能源部獨立驗證了HTS磁體的性能，確認了技術路線的穩健性。

3.2 關鍵技術的突破

2025年，中國磁約束聚變裝置群在“長脈沖”與“高性能”2個關鍵維度實現互補式突破。全球首個全超導非圓截面托卡馬克——東方超環（EAST），于2025年1月成功實現1億℃等離子體穩態高約束模式運行1066 s。

核工業西南物理研究院的“中國環流三號”（HL?3）于2025年3月實現離子溫度1.17億℃、電子溫度1.6億℃的“雙億度”放電。美國麻省理工學院和CFS公司合作的SPARC裝置，已完成其核心D形高溫超導磁體的測試，驗證了其緊湊型強磁場設計的可行性。

合肥的緊湊型聚變能實驗裝置（BEST）聚焦“燃燒等離子體”難題，旨在讓聚變反應自身產生的能量維持反應持續。

3.3 政策與監管

隨著聚變技術向商業化邁進，各國政府達成共識：聚變能與裂變能在物理原理與風險特性上存在本質區別，不能簡單套用傳統核電監管框架。

2025年6月，美國政府發布《聚變科學與技術路線圖》，提出了在21世紀30年代實現商業化發電。日本政府于2025年6月發布新版《聚變能創新戰略》，鎖定21世紀30年代實現商業化，同月與英國簽署聚變能合作備忘錄。2025年2月，俄羅斯批準了對《原子能利用法》的修訂，為聚變技術的發展提供了法律保障。2025年，英國持續完善比例化監管框架，旨在為計劃于21世紀30年代建成的STEP聚變示范電站掃清制度障礙。在歐盟核聚變專家小組（FEG）推動下，“歐盟核聚變戰略”旨在建立涵蓋供應鏈發展、統一監管和融資框架的整體方案。

中國在“十五五”規劃的編制中，可控核聚變被明確列為前沿引領技術。《中華人民共和國原子能法》將可控核聚變明確寫入國家法律。2025年4月2日發布的《關于聚變裝置輻射安全管理有關事項的通知》，詳細規定了聚變裝置的分類標準、許可證申請制度及審批流程。

04

數字化與智能化

4.1 數字孿生技術

數字孿生技術已廣泛進入核能領域。美國阿貢國家實驗室（ANL）開發了基于圖神經網絡的數字孿生技術，能用于核反應堆的狀態預測與實時性能分析。廣西防城港核電項目構建數字孿生體，解決了數據孤島問題。Yu等提出基于數字孿生的全生命周期安全管理與動態風險評估框架，實現核電站從設計—運行—退役各階段的風險可視化和控制。美國公司西屋電氣與Google結合WNEXUS 3D數字孿生平臺與AI工具，共同推進核反應堆建設與運營項目的性能預測與進度優化。

盡管應用迅速推進，核能數字孿生的發展仍存在顯著挑戰。

1）模型與實際系統的同步性不足，單一模型難以同時滿足高精度預測與計算性能要求。

2）數據質量與異構整合難，核能系統數據源復雜，影響數據融合的穩定性。

3）標準化與安全合規不足，數字孿生牽涉模型一致性驗證與監管合規性問題，缺乏統一的行業標準。

未來的發展主要聚焦于以下幾點：（1）強化機理模型與AI模型的混合建模框架，提升實時性與物理一致性；（2）推進跨平臺數據標準與數據清洗方法，解決數據異構帶來的模型訓練偏差；（3）建立數字孿生安全審查與驗證體系，確保在核安全監測與控制場景下的魯棒性與可信度。

4.2 核能AI

中廣核集團推出的智能工控系統，通過AI算法對設備進行預測性維護，實現了超50%的設備故障提前預警，并使修復時間縮短1/2，提高設備運行效率和安全性。

AI研究成果正被納入行業標準與監管考量。《中國核能發展報告（2025）》指出，AI與核能呈雙向賦能發展態勢。全球核能行業組織和國際機構在會議與論壇上積極分享AI應用成果，推動國際合作項目與標準化，并探索AI在核安全和風險管控中的倫理與監管邊界。

盡管應用迅速推進，AI的進一步發展仍存在如下挑戰。

1）AI通常被視為“黑箱”模型，可解釋性不足，其輸出結果難以獲得監管機構和操作員的信任。

2）核電站的數據來源復雜，不同廠商、不同設備間的數據標準也不統一，難以實現融合與標準化。

3）如何確保AI決策的安全性、可靠性并符合核能行業嚴格的安全標準，成為亟待解決的問題。

未來發展趨勢包括3個方面：（1）通過聯合仿真和數據分析加強對核能系統的動態風險評估與優化方案自動生成；（2）通過將AI的決策過程與安全標準緊密結合，確保AI決策能透明、可靠地解釋，提高決策的可信度；（3）核能數據標準與跨機構協同，通過建立統一的數據標準和平臺，實現不同核能設施和機構之間的數據共享與模型復用。

4.3 核能數據庫建設

核能數據庫的建設，通過構建統一的數據整合共享平臺，將分散的試驗數據與研發成果系統化收集整理，轉化為可追溯、標準化的數據資產與證據體系，從而避免重復試驗和低效研發，提升核能科技活動的開展效率與結果可信度。

國際上已經建立了部分數據庫，例如OECD?NEA維護的熱工水力實驗數據庫TIETHYS，歐盟委員會聯合研究中心伊斯普拉機構建設的數據庫STRESA，國際原子能機構（IAEA）建設的數據庫SANIS，美國國家核數據中心（NNDC）負責維護的評價核結構數據庫，世界核能協會（WNA）于2025年9月更新了反應堆數據庫，中國核數據中心發布核物理主題數據庫——CENDL?3.2。

05

乏燃料及放射性廢物處理

核能是高效、經濟的清潔低碳能源。但當前核裂變能的大規模可持續發展仍受限于鈾資源供應和放射性廢物處置2方面。

5.1 乏燃料后處理技術

乏燃料后處理方法分為開式循環和閉式循環2種。根據不同介質特性，閉式循環可分為濕法和干法后處理。

濕法后處理指普雷克斯流程（PUREX），常用脈沖萃取柱實現U、Pu等核素的萃取與反萃取。Yu等搭建了工業級玻璃脈沖萃取柱，探究脈沖強度與流速對分散相滯留時間與平均停留時間（MRT）分布的影響（圖3）。

圖3 PDDC與PSPC流型、持液率、MRT對比

柱內結構材料通常選用低濕潤強度以增強液滴的擴散效果，但多數萃取塔的湍流擴散效果足夠強，柱內結構潤濕強度較低反而不利于傳質的增強。Liu等提出一種由親水的氧化鋁陶瓷板和親脂的特氟龍板疊加而成的復合潤濕特性篩板，能實現液滴擴散過程強化與交替斷裂?聚合流體動力學結構的協同效應。

快堆乏燃料比放射性與釋熱率更高，更適合采用干法后處理技術進行處理，主要包括熔鹽電解、高溫冶金、氟化揮發3類工藝。Cai等提出兩段式金屬熱還原法，該法提取速率顯著優于恒電位電解。

2025年9月4日，美國Curio Solutions公司研發的NuCycle干法乏燃料循環工藝完成實驗室示范實現100 g級高純度UF6制備。

5.2 放射性廢物處理技術

放射性廢物可劃分為高水平放射性廢物、中水平放射性廢物、低水平放射性廢物、極低水平放射性廢物、豁免廢物5種。

玻璃固化是高放廢液處理中唯一工程化應用的技術。中國自主研發的兩步法冷坩堝玻璃固化，易出現萊頓弗羅斯特效應，導致煅燒物性能不達標，因此需先對煅燒爐進行啟動處理。賀誠等對比了3種啟動介質在不同轉速下的效果（圖4）。

圖4 回轉煅燒爐示意

對于中低放射性液態有機廢物，通常采用水泥固化法進行處理，但該方法浸出率高、耐久性與耐熱性不足。地質聚合物是一類無機鋁硅酸鹽材料，有優異的機械強度，以及耐酸、耐熱性，適合用于固定放射性廢物。Sears等以高爐爐渣為基質，在密封與曝氣養護下，加入表面活性劑及Nevastane、Mugul 2種廢油制備固化體，研究其直接固化此類廢物的可行性。Kim等探究了磷酸鹽基地質聚合物（P?GP）作為固化放射性廢離子交換樹脂膠凝材料的可行性。

廢樹脂除了水泥固化外，也常采用焚燒和熱解進行處理。但傳統熱處理易產生腐蝕性氣體并存在放射性核素泄漏風險，而熔鹽氧化法（MSO）因能吸附酸性氣體、攔截放射性離子成為潛在替代方案。Liu等采用添加KOH的Na2CO3?K2CO3體系對含65Zn及有機硫的陽離子交換樹脂進行處理，探究了KOH對S和Zn2+固定的增強效果、Zn2+的催化作用及有害氣體的控制情況。

5.3 核廢料管理標準

中國于2025年8月29日實施了《核科學技術術語第8部分：放射性廢物管理》，涵蓋了處理與固化過程、退役策略等全鏈條內容。2025年9月1日實施的《核技術利用放射性廢物庫運行管理技術規范》，從廢物接收準則、入庫操作要求等方面進行了規定，與《選址、設計與建造技術規范》（HJ1258—2022）前后銜接，構建了廢物庫“從建設到運行”的全生命周期技術標準體系。

2025年，IAEA發布了《核或輻射應急產生大量廢物的管理》，提供一套從應急響應到長期恢復的實用指導。同年3月，IAEA 啟動了首屆“法規起草學校”，幫助12個成員國完善關于放射性廢物管理和核設施退役的國家法規；同年12月，IAEA在維也納組織召開“國際原子能機構一般安全要求（GSR）第4部分（Rev.1）文件修訂會議”，制定各類核設施的安全評估一般性要求。

06

核能的綜合利用

6.1 核能與風、光、儲的耦合

基于核電與儲能存在調峰、調頻的互補特性，田濤等提出一種能提升新能源承載力的核儲協同的調度模型，該模型基于構建的輸配協同調度框架（圖5），在提升新能源消納水平和改善頻率調節能力方面具有顯著優勢。

圖5 輸配協同調度框架

吳青陽等提出了在不改變反應堆輸出功率的情況下，將電力調峰的額外功率用于海水淡化的技術路線，在實現水電聯產的同時優化功率控制策略，提升核電機組的運行靈活性。梁朝家等提出一種核能與光熱耦合發電系統，一方面該系統能利用光熱，提升核電系統蒸汽發生器出口的蒸汽壓力與溫度，提高汽輪機的發電效率與發電量；另一方面，該系統在光照不足時可依靠核能維持正常穩定運行，減少儲熱裝置的投資。Bartali等探討了將SMR與聚光太陽能（CSP）技術相結合，構建耦合系統的潛力，研究表明SMR?CSP混合系統不僅能提高能源效率和經濟性，還能顯著減少核燃料消耗、核廢料產生及對土地的占用。

基于中國核電分布在沿海的現狀，梁朝家等提出，可在核電站周邊海域，構建光伏、風電、儲能、核電“四位一體”的新型電力供應系統。梁繼越等基于某3 MW的用電場景，通過建立風電、光伏、核電、儲能的裝置仿真模型，開展耦合小型核電源的微電網穩定性仿真分析。

6.2 核能的其他應用

石油化工行業需要用汽進行工藝加熱、分離提純等關鍵操作，核能供汽具有環保、經濟的優勢，是工業用汽減排的可行方案。田灣核電站“和氣一號”技術團隊研發了7層管道保溫設計，實現每千米溫度損耗小于1℃。中核集團海南核電核能供汽項目于2025年11月正式進入調試階段。該項目最大供汽能力達每小時50 t，預計減少約30%的蒸汽使用費。

在區域供熱方面，中國開發的“燕龍泳池堆”專為城市供暖設計，單座反應堆可滿足2000萬m2建筑的供熱需求，替代約32萬t燃煤的年消耗量。

在海洋與海島開發方面，中國在南海島礁部署SMR的研究已進入工程論證階段，旨在解決駐島軍民的用電、用水需求。美國公司Oklo與美國能源部合作，設計了可用于極地考察站的微型1.5 MW反應堆。

由于“碳達峰”目標期限已近在眼前，“煤改核”（C2N）概念應運而生。該技術旨在利用退役火電廠已有的電網與水資源條件，部署緊湊型反應堆。

07

結論

未來核能將朝著小型化、先進化、智能化、可持續化、耦合化的方向發展，為人類社會的可持續發展奠定基礎。全球核電正式進入規模化發展階段，將逐步成為核心基礎能源，IAEA預計2050年裝機容量將達992 GW。核裂變技術加快向4代堆和SMR演進的步伐；核聚變的研究重點從單一的物理實驗向反應堆工程化驗證轉移，但還需完成從科學驗證到工程示范的跨越，最終形成裂變?聚變協同應用的格局。核能數字化成為提升安全與效率的核心，是核電產業技術突破的關鍵。閉式循環的應用離不開乏燃料處理技術的發展，放射性廢物處理技術的發展，開始趨向于開發針對復雜廢物的模塊化、混合技術方案。核能的綜合利用道路也將不斷拓寬，實現從“供電”向多能耦合的“樞紐”轉變，充分發揮核能清潔、高密度的優勢。

本文作者：徐樂瑾、劉齊、胡夢巖、翁志國、陶文彬、馮文卓、謝小可、王文軒、吳新宇、楊軍

作者簡介：徐樂瑾，華中科技大學能源與動力工程學院核工程與核技術系，教授，研究方向為放射性廢物處理技術；楊軍（通信作者），華中科技大學能源與動力工程學院核工程與核技術系，教授，研究方向為反應堆熱工水力與安全分析。

文章來 源 ： 徐樂瑾, 劉齊, 胡夢巖, 等. 2025年全球核能科技進展[J]. 科技導報, 2026, 44(8): 22?33.

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