2021年8月，國際原子能機構(IAEA)發布了《2021年核技術評論》。該評論涵蓋以下領域：電力應用，核燃料循環，退役、環境治理和放射性廢物管理，研究堆和粒子加速器，放射性同位素和輻射技術，糧食和農業、人體健康和環境領域的核技術應用。

1 電力應用

1.1核電預測

IAEA 2020年的預測與上一年的預測基本一致。在高增長假設方案下，預計至2050年，全球核電裝機容量將增加82%，達到715 GWe，占全球發電容量的11%;在低增長假設方案下，預計至2050年，全球核電裝機容量將減少7%，降至363 GWe，占全球發電容量的6%。

目前，全球核電裝機容量為392 GWe。為實現高值預測，既需要現有核電站能夠廣泛長期運行(通常運行超過40年)，還需要努力在三十年內新增約500 GWe的核電裝機容量。這就要求在2050年之前，每年并網16 GWe以上的新核電裝機容量——較2010～2019年的平均并網率增加了近三倍。盡管這一速度看起來雄心勃勃，但仍然只達到了20世紀80年代中期水平(年并網率30GWe)的一半。

目前全球對中小型反應堆或模塊化反應堆有著相當大而且越來越濃厚的興趣，特別是在偏遠地區或電網較小的國家，但預計在今后三十年內，先進大型水冷堆將占到新增容量的大部分，以快速增加低碳能源容量來應對氣候變化。核工業在這方面面臨著大量挑戰，包括通過降低成本和加強標準化以提高競爭力以及與其他低碳能源一起在公平競爭的環境下獲得融資。

核電對韌性且可靠低碳電力系統的貢獻需要得到認可，同時還需要獲得強有力的政策支持。另外，促進核能(包括制氫)為其他能源部門的脫碳做出貢獻，也可能使核電成為一種對投資者更具吸引力的選擇。

1.2 在運核電站

截至2020年12月31日，全球共有442座在運核電反應堆，總裝機容量為392.6GWe。其中，約89.5%是輕水慢化冷卻堆，6%是重水慢化冷卻堆，2%是輕水冷卻石墨慢化堆，2%是氣冷堆，約0.5%是3座液態金屬冷卻快堆。

2020年，有5座新的壓水堆并網，新增總裝機容量約5.5 GWe：白俄羅斯的白俄羅斯1號機組(1 110 MWe)、中國的田灣5號機組(1 000 MWe)和福清5號機組(1 000 MWe)、俄羅斯的列寧格勒二期2號機組(1 066MWe)、阿拉伯聯合酋長國的巴拉卡1號機組(1 345 MWe)。白俄羅斯和阿拉伯聯合酋長國是首次實現核能發電。

2020年，有6座核電機組被永久關閉，減少總裝機容量約5.2 GWe：法國的費森海姆1號機組(880 MWe的壓水堆)和費森海姆2號機組(880 MWe的壓水堆)、美國的杜安阿諾德1號機組(601 MWe的沸水堆)和印第安角2號機組(998 MWe的壓水堆)、俄羅斯的列寧格勒2號機組(925 MWe的輕水冷卻石墨慢化反應堆)以及瑞典的靈哈爾斯1號機組(881 MWe的沸水堆)。

核電作為一種清潔、可靠、可持續和現代化的能源，除了滿足世界日益增長的能源需求、支持可持續發展以及支持新冠疫情后的恢復之外，還可為減少全球溫室氣體排放做出重要貢獻。2020年，核電提供了2 553.2太瓦時的無溫室氣體排放電力，約占全球總發電量的10%和世界低碳發電量的近1/3。

2020年新冠疫情期間，32個有在運核電站的國家均無報告因新冠疫情引發影響核電站安全可靠運行的運行事件，各種整修和大型升級項目仍在繼續進行。加拿大完成了達靈頓2號機組的整修，比利時完成了多伊爾1號和2號機組控制和應急系統的現代化。美國大海灣1號機組在按計劃實施換料和停堆維護(包括設備升級和電站汽輪機控制系統現代化)之后重返電網。俄羅斯開始商業運行世界上第一座先進小型模塊堆、唯一一座浮動核電站羅蒙諾索夫院士號，包括兩臺35 MWe的KLT-40S小型模塊堆機組。全球核電站正在制定長期運行和老化管理計劃，特別是北美和歐洲地區。美國桃花谷2號和3號核電機組的運行許可均已更新，安全可靠運行期已從60年延長至80年。

總體而言，在過去十年間，核電裝機容量呈現出逐步增長的趨勢，其中包括通過新建反應堆或對現有反應堆進行升級改造而新增加了約23.7 GWe裝機容量。核電生產呈現持續增長態勢，自2011年以來，增長率已達到6%以上。

長期運行不僅對于向低碳電力系統過渡和實現凈零碳目標來說至關重要，還為新建包括核電站在內的低碳發電能力贏取了時間。此外，現有核電站還是最廉價的安全可靠低碳電力來源。然而，在過去十年間，部分反應堆被關閉，還有一些反應堆很可能會因為經濟原因而在短期內關閉。適當的政策決定可能是允許現有反應堆長期運行的關鍵。

核工業供應鏈還存在一些不確定因素。短期內關閉一些被視為非必要的產業將對全球核反應堆中長期供應的連續性產生未知影響。現有供應鏈正面臨著可能會影響到進行中的業務、項目和停堆規劃等多種挑戰。新加入核電的國家正在建立新的供應鏈，這可能會給核工業帶來新的參與者。

1.3 核電擴大和新加入情況

近年來，在建核電裝機容量基本保持不變。2020年，新建項目增速有所放緩。亞洲地區的核電裝機容量繼續穩步擴大，2005年以來有64座反應堆共計58.5 GWe核電裝機容量實現并網。

32個使用核電的國家當中，有19個國家制定了核電擴容項目，包含了52座新反應堆，共計54.4 GWe裝機容量。其中，白俄羅斯和阿拉伯聯合酋長國已于2020年實現首座核電站并網。

50個成員國表示有興趣引入核電，其中23個國家處于決策前階段，并開展了能源規劃活動。另外27個國家正在尋求引入核電：其中17個處于決策階段，即正在考慮核電，包括正在積極籌備基礎設施但尚未作出決定的國家(阿爾及利亞、玻利維亞、智利、薩爾瓦多、埃塞俄比亞、印度尼西亞、哈薩克斯坦、摩洛哥、尼日爾、菲律賓、塞內加爾、斯里蘭卡、蘇丹、泰國、突尼斯、烏干達、贊比亞);另外10個處于決策后階段，即已經作出決定并正在建造基礎設施，或是已經簽署合同正在準備或已經開始建造的國家(孟加拉國、埃及、加納、肯尼亞、約旦、尼日利亞、波蘭、沙特阿拉伯、土耳其、烏茲別克斯坦)。根據上述27個成員國當前的國家計劃，預計到2035年，將有10～12個新加入國引入核電，使得核電在運成員國增員約30%，預計新增核電裝機容量約26 GWe。

2020年，由于新冠疫情造成的限制，只有白俄羅斯接待了一次綜合核基礎結構評審工作組訪問，已規劃的其他工作組訪問應相關國家政府的請求已被推遲到2021年進行。孟加拉國盧普爾核電站已經完成主要設備物項的交付，反應堆壓力容器于2020年初鍛造并測試，計劃于2023年進行調試。土耳其阿庫尤核電站兩臺機組的建造工作仍在繼續進行，1號機組的反應堆壓力容器已從制造廠運出，四臺蒸汽發生器已交付現場，預計將于2023年對第一臺機組進行調試。埃及代巴四機組核電站的場址許可已簽發，建造工程場址準備工作正在繼續，預計將于2021年下半年開始建造第一臺機組，但須經監管部門批準。沙特阿拉伯預計將于2021年底啟動核電站首批兩臺1000～1600 MWe大型機組的招標工作，于2024年選定核電站的技術供應商，并計劃于2036年對首臺機組進行調試。波蘭決定利用大型壓水堆技術建造總裝機容量為6.0～9.0 GWe的核電站，第一座核電站的建造工作計劃于2026年啟動，并將于2033年投入運行。約旦正循著兩條平行道路，利用中小型反應堆或模塊堆及大型核電站發展核電計劃(1000 MWe，基于建造-運行-轉讓/建造-擁有-運行-轉讓的模式)，并優先考慮中小型反應堆或模塊堆，預計將于2026年澆注第一罐混凝土，并于2031年開始商業運行。烏茲別克斯坦計劃于2022年底開始建造總裝機容量為2.4 GWe的核電站。加納計劃于2023年開始建造其首座核電站，并于2029年進行調試。肯尼亞成立了核能與能源機構，發布了一份戰略性環境評估報告供公開磋商，并計劃于2035年之前部署核電站。菲律賓發布一項行政命令，成立了核能計劃機構間委員會，以研究引進核電的可行性。斯里蘭卡正式請求進行一次綜合核基礎結構評審工作組訪問。

無論是在已使用核電國家還是在新加入國，新建核電項目都面臨著兩方面的經濟挑戰：一是核電相對于替代能源技術的競爭力，一是如何獲得資金以支付核電項目所需的投資。由于過去十年間的核電新建項目相對較少，核領域尚未享受到像可再生能源技術受大量政策和財政支持推動部署的那種大幅成本削減。從平準化成本的角度看，這就影響了核電的競爭力。不過，越來越明確的是，技術成本還應當包含未來并入電力系統的成本，包括電網成本以及后備或能量貯存成本。也就是說，在系統層面，核電可與可再生能源和貯存解決方案相媲美。此外，核工業界發現，有可能通過簡化設計、加強標準化、改善供應鏈監督和充分利用從首創項目中汲取的經驗教訓來降低核電建造成本。第二項挑戰涉及籌資渠道。從本質上講，新建核電項目屬資本密集型項目，很少有電力公司能以自身資產為項目提供資金。政策支持可以減少項目開發商在建造或運行期間的風險，從而有助于從多方面確保融資，以在不確定的市場環境下獲得收入，例如通過購電協議。

若干新加入國，包括愛沙尼亞、加納、約旦、肯尼亞、沙特阿拉伯和蘇丹，已將小型模塊堆設計納入其技術評估。相比大型反應堆，中小型反應堆或模塊堆可能有些優勢，例如前期資本費用較低、適用于較小型電網及模塊擴展的可能性。中小型反應堆或模塊堆在未來十年左右成功部署可能鼓勵更多啟動核電國家對其加以考慮。

1.4 核電技術發展

(1)先進水冷堆

水冷堆自誕生以來，在商用核工業領域發揮了重要作用，世界上絕大多數的在建核反應堆都是采用輕水冷卻。一些國家還在越來越多地考慮、研究和實施先進水冷堆，以逐步部署先進和更高效的燃料循環。若干成員國正在進行超臨界水冷堆的研發。加拿大超臨界水冷堆即重水慢化壓力管式反應堆和中國超臨界水冷堆CSR1000已完成概念設計。歐洲創造了高性能輕水堆的概念，并與中國合作，對一個堆內燃料質量鑒定試驗設施進行了規劃、設計和分析。俄羅斯正在對具有超臨界水冷卻劑參數的革新型水冷水慢化動力堆進行概念研究，其中包括采用快堆堆芯的可能性。

大多數先進水冷堆已增加功率輸出，近期建造的項目中，每臺機組的功率從1 000 MWe到1 700 MWe不等，并且在大型漸進型水冷堆的設計階段，已將進一步增加功率作為一項目標。建有相同或不同類型反應堆的多機組場址成為明顯趨勢，這突出了商用核反應堆的規模經濟。考慮建造核電站的新加入國設想的第一批反應堆是先進水冷型反應堆。

(2)中小型反應堆或模塊堆及微堆

到2020年底，至少有16個成員國制定了積極的中小型反應堆或模塊堆設計和技術開發國家計劃，其中大多數是作為國際協作的一部分實施的。全球為實現近期部署開展的中小型反應堆或模塊堆技術發展活動取得了切實進展。在運行小型模塊堆技術方面達到了幾個重大里程碑。

俄羅斯擁有兩臺KLT-40S機組的羅蒙諾索夫院士號浮動核電站在并網發電六個月后，于2020年5月開始商業運行。有70多個主要技術路線小型模塊堆設計正處于開發階段，可用于世界范圍內的各種應用。中國球床模塊式高溫堆正在進行功能測試調試，以便于2021年投入運行。阿根廷CAREM原型堆已進入建造的后期階段，目標是在2024年年底之前完成裝料和啟動調試。

中國已開始多用途小型動力堆“玲瓏一號”(ACP100)的場址準備工作，這是一座125 MWe的一體化壓水堆，預計于2025年之前進行啟動調試，以用于發電、生產工藝熱和進行海水淡化。美國核管會為NuScale電力公司50 MWe的小型模塊堆簽發了設計許可證，這是一座具備自然循環和完全非能動安全特性的一體化壓水堆。

韓國和沙特阿拉伯聯合完成了系統一體化模塊式先進反應堆的項目前期工程，其結果是提出了兩國共同擁有設計版權的110 MWe(365 MWt)一體化壓水堆初步安全分析報告。日本發布了《通過2050年實現碳中和的綠色增長戰略》，其中詳細介紹了日本政府積極支持國際合作進行小型模塊堆技術示范的內容。

法國繼續開發NUWARD，一座基于壓水堆的340 MWe小型模塊堆，以通過這項技術在未來十年內取代老化的燃煤發電廠。英國繼續致力于英國小型模塊堆技術開發，這是一種450MWe、基于壓水堆的三回路小型模塊堆設計，目標是在2030年之前，在國內和國際上進行部署。

俄羅斯正在考慮建造一座50 MWe的RITM-200，作為陸基小型模塊堆，最初設計該一體化壓水堆是為了用于核動力破冰船。

加拿大中小型反應堆或模塊堆路線圖包含了化石和柴油發電廠的并網和離網替換的可能應用，包括在石油工業和采礦業的應用。至少有12個小型模塊堆設計者/供應商與加拿大核安全委員會進行了合作，對擬議的反應堆概念(包括金屬冷卻快堆、熔鹽堆、氣冷堆和一體化水冷堆)進行供應商設計審查。

一些國家加緊了微堆的開發活動，包括加拿大、捷克、日本、英國和美國。雖然尚未就微堆的定義和功率范圍達成全球共識，但有一項普遍理解，即它們將適于在偏遠地區或小島嶼進行熱電聯供。隨著開發活動越來越多，成員國對熔鹽堆的興趣日益增加。熔鹽堆技術給予設計者極大的靈活性，產生了許多可能的概念，如熱堆和快堆。熔鹽堆既被設計成中小型反應堆或模塊堆，也被設計成大型核電站。一些熔鹽堆開發商計劃在未來十年內部署其設計。一些國家進行了海基反應堆的開發，包括俄羅斯、中國和韓國。小型模塊堆開發的共同目標是要證明，可通過系列生產的經濟性降低模塊建造的前期資本費用，而且設計簡化和縮短建造時間可以促成負擔得起的籌資計劃。IAEA也加大了工作力度，向對集成了可變可再生能源、中小型反應堆或模塊堆、能源存儲和非電力應用的無碳混合能源系統感興趣的成員國提供了支助。許多國家認為，中小型反應堆或模塊堆，特別是輸出功率低于300 MWe的反應堆或模塊堆，可成為替代老化化石電廠的有效無碳電力來源。此外，隨著間歇性可再生能源在各大洲的比例越來越高，中小型反應堆或模塊堆被認為適合于與可再生能源協同提供基本負荷和靈活運行，以確保能源供應安全。

(3)快堆

一些擁有先進核電計劃的國家繼續根據其國家計劃開發快堆系統。俄羅斯兩座工業規模的鈉冷快堆(BN-600和BN-800)繼續運行，正在設計第四代革新型反應堆BN-1200。印度即將完成其鈉冷原型快堆的調試，鉛冷BREST-OD-300和鉛-鉍冷卻小型模塊堆SVBR-100的許可證審批也在進行中。2010年以來，中國一直在運行20 MWe鈉冷中國實驗快堆，并于2017年開始建造革新型鈉冷快堆CFR-600。作為快堆發展戰略路線圖的第一階段，日本通過開展其“核能x創新促進(NEXIP)”計劃的可行性研究，促進了包括小型模塊堆在內的各種快堆技術之間的競爭。歐盟一些國家正在聯合開發歐洲先進鉛冷示范快堆，羅馬尼亞提議可將其建造在米奧文尼場址內。英國商業能源與產業戰略部正在對瑞典55 MWe的先進鉛冷小型模塊堆進行設計審查。法國在開發和運行鈉冷快堆方面有著悠久的歷史，目前重點放在了研發計劃上。2020年，通用原子公司和法馬通公司聯合公布了一個新的50 MWe氦冷模塊快堆的概念設計。歐洲聯盟繼續開發氦冷實驗快堆ALLEGRO。泰拉能源和通用日立核能公司發布了一種新型先進混合系統Natrium，其特點是將345 MWe的鈉冷快堆與熔鹽能源系統相結合，將總輸出功率提升至500MWe。

幾乎所有新的快堆概念和革新型設計都是作為中小型反應堆或模塊堆提出的。隨著成熟鈉技術的發展，新的快堆設計和快堆概念也一直在開發當中。此外，由鉛和鉛-鉍共晶體等液態重金屬冷卻的快堆引起了越來越多的興趣。另一種冷卻劑氦被認為是一種可用于快堆系統的替代冷卻劑。盡管快堆系統面臨一些技術挑戰，但其經濟競爭力仍被認為是部署的主要障礙。盡管如此，快堆可能大幅度降低放射性廢物的量、毒性和壽命以及從核燃料中受益更多，這些潛力加上各種新概念繼續驅動著快堆技術發展。

(4)核能的非電力應用

2020年，全世界利用64臺在運核電機組產生了3 396.4 GW•h的當量熱量，以支持核能的非電力應用。其中，有8臺支持海水淡化，56臺支持區域供熱和工業過程熱應用。

核能在核氫生產領域也取得了重大進展。一些成員國更加注重利用輕水堆的非高峰期功率進行氫生產。美國能源部與能源港、埃克西爾能源和亞利桑那公共服務三家公用事業公司簽訂合同，以便于2020年和2021年通過涉及若干國家實驗室的項目在三個核電站演示氫生產過程。法國電力公司正在英國牽頭實施利用核電生產低碳氫的“希舍姆制氫”項目。中國已在核氫生產的研發方面取得進展，上海應用物理研究所完成了對性能穩定的5千瓦固體氧化物電解池堆的長期測試，并利用高溫蒸汽電解技術建立了一個20千瓦的制氫廠。加拿大的核實驗室繼續開發銅-氯混合熱化學技術，用于核氫生產，目標是建立一個用于示范的實驗室規模的集成系統，爭取將其擴展為一個原型廠。日本通過碘-硫熱化學水分離工藝實現了閉環自動持續制氫，速率高達約30升/小時，持續時間長達150小時，未來將用于高溫氣冷堆制氫。俄羅斯在利用浮動核電站進行地區供熱方面取得了突破性進展。

在世界范圍內，將核能用于電力生產以外的領域正呈現出前所未有的勢頭，但首先需要解決與貯存和運輸氫氣相關基礎設施的挑戰。從各個國家正在進行的項目來看，預計將加快利用常規電解法擴大核能制氫規模，也有可能繼續開發高效工藝來促進核能制氫。在未來幾年內，預計將核能用于獨立工廠的非電力應用、用于熱電聯產或用作與可再生能源相結合的多功能用途一體化能源系統都將是一種值得關注的趨勢。

(5)聚變

國際熱核聚變實驗堆項目(ITER)在歷經十多年的復雜建造階段(包括場址準備及主要系統和部件的設計和制造)之后，現已開始機器組裝和集成。ITER定于2025年12月進行首次等離子體運行，到2020年底，已完成約70%的進度。國際熱核實驗堆一旦投入運行，便將為開發和設計未來可進行能源生產的聚變動力堆提供大量科學和技術依據。

2 燃料循環

2.1前端

由于全球新冠疫情，幾個主要鈾生產國暫停鈾生產業務或大幅減產。全球90%以上的鈾生產集中在澳大利亞、加拿大、哈薩克斯坦、納米比亞、尼日爾、俄羅斯和烏茲別克斯坦。由于全球鈾產量下降，供應不足(由二次供應彌補的短缺)導致2020年一季度現貨價格上漲了41%。不過，這仍然低于重啟閑置鈾礦或開發新鈾礦所需的價格。隨著加拿大雪茄湖鈾礦(世界上最大的鈾生產商)因全球疫情停產五個月之后于9月份恢復開采，鈾現貨價格在2020年三季度也下降了約15%。

歐洲、日本、俄羅斯和美國正在開發耐事故燃料或先進技術燃料，為了彌補其包殼材料中子透明度的損失，因而正在測試豐度高于5%但低于20%的高豐度低濃鈾燃料(HALEU)，這是很多下一代反應堆設計所需要的燃料。全球核燃料公司提供的耐事故燃料組件首次被裝入一座美國反應堆。俄羅斯首批制造的帶有商業反應堆實驗性耐事故燃料棒的核燃料組件在新西伯利亞化學濃縮廠生產并通過驗收，并裝入俄羅斯羅斯托夫核電站一臺VVER-1000機組中。美國哈奇核電站1號機組的耐事故燃料先導試驗組件完成了24個月的燃料循環，已經完成燃料棒的初步檢查，并將在美國能源部橡樹嶺國家實驗室對燃料棒的材料和包覆特性作進一步評估。比利時多伊爾核電站4號機組已經安裝EnCore耐事故燃料先導試驗組件，是世界上第二個安裝該類型燃料組件的商用堆。美國泰拉能源公司宣布了與Centrus能源公司開展合作的計劃，以建立HALEU的國內商業規模生產能力。

俄羅斯礦業化學聯合體完成了別洛雅爾斯克核電站4號機組首批滿載鈾-钚混合氧化物燃料的生產。加拿大核實驗室與小型模塊堆技術開發商簽訂了四項協作協議，分別是：與超安全核能公司的子公司USNC-Power公司簽訂開發微型模塊堆的協議，與英國Moltex能源公司簽訂支持穩態熔鹽模塊堆核燃料開發計劃的協議，與美國Kairos能源公司簽訂技術研究和工程設計協議以更好地分離、分析和貯存小型模塊堆設計運行過程中產生的氚，與陸地能源公司簽訂技術開發和測試協議以跟蹤一體化熔鹽堆設計中建議使用的液體燃料的行為。Holtec國際公司選擇法馬通公司為其SMR-160反應堆提供核燃料，兩家公司已經簽訂旨在完成所有必要工程設計工作的協議。X能源公司的TRISO-X燃料開始在麻省理工學院的研究堆內進行輻照。超安全核能公司在美國猶他州鹽湖城建立了一個支持開發全陶瓷微封裝燃料專利技術實驗室，該實驗室開發的材料將用于公司旗下的微型模塊堆和其它核反應堆，包括氣冷堆、輕水堆、坎杜堆和熔鹽堆。IAEA低濃鈾銀行與中國原子能工業公司簽訂了一份關于運輸IAEA低濃鈾銀行運營所需設備或低濃鈾的合同，其中對往返該銀行的第二條運輸路線作出了規定。

總體而言，2020年一次鈾供應量較低，預計產量約為46 500噸。這約占全球鈾需求量的69%，從而給二次鈾供應造成了較大的壓力。為了確保向當前和未來的核電站可持續供應核燃料，世界將需要更多的鈾礦。由于經濟、技術、環境或社會方面的限制，幾乎已無查明的鈾礦床有望進入開采和生產階段。因此，只有創新才能將少量鈾礦床推進到生產階段，例如對高品位不整合面型礦床原地回收技術以及生物浸出法原地回收技術。此外，在現有核電站機組中使用高燃耗燃料被認為是改善燃料循環可持續性的一種方案。

2.2 后端

2020年，乏燃料貯存設施的運行沒有受到疫情的顯著影響，只是出現了一些燃料中斷導致運行延遲的情況。從全球范圍來講，貯存的乏燃料以每年約7 000噸重金屬的速度積累，而貯存的存量即將達到30萬噸重金屬。

日本從伊方核電站移除了混合氧化物燃料(MOX)的乏燃料，這是日本首次進行這種操作，一個月后又從高濱核電站移除MOX乏燃料。移除的MOX乏燃料棒將暫時貯存在一個冷卻池中。日本政府正根據其能源政策開展MOX乏燃料的后處理研發。

對于那些制定了長期核計劃并奉行開式核燃料循環戰略的國家來說，面臨的主要挑戰是場址內乏燃料貯存能力的不斷下降和貯存期限的不斷延長(超過100年)。2020年1月，韓國月城核電站的干法貯存設施擴建工程獲得了批準。美國核管會發布了已計劃的新墨西哥州集中臨時貯存設施的環境影響評估草案。立陶宛退役核電站伊格納利納的乏燃料貯存罐提前一年交付，用于場址內安全管理和貯存兩個RBMK-1500反應堆產生的所有乏燃料。

IAEA對一些研究活動進行協調，以加深對乏燃料在各種貯存系統中的持續行為以及貯存系統的老化和退化機理本身的了解。隨著時間的推移，核反應堆管理效率的提升將使得從核反應堆卸載的乏燃料有所減少。不過，由于初始豐度和燃耗的提高，致使余熱和包殼脆化風險增加，從而可能會影響到乏燃料管理步驟。即將采用的新型燃料設計將會把豐度最高提到8%，并且將采用包覆包殼材料，這將為現有貯存系統帶來潛在挑戰。因為需要了解這些材料的長期行為，以便正確分析所有乏燃料包括貯存、運輸和處置在內的管理步驟的安全性。乏燃料被一些國家視為寶貴的能源資源，再循環技術的開發也正在取得進展。輕水堆钚多次再循環先進工藝(法國的CORAIL和MIX工藝以及俄羅斯的再生混合工藝)正在進行示范，以便能夠過渡到快堆钚多次再循環戰略。這些再循環的燃料預計將使自然資源得到更有效的利用，減少核廢料的產生數量和放射性毒性，并降低擴散風險。

3 退役、環境治理和放射性廢物管理

3.1 退役

截至2020年12月31日，全世界有171座核電反應堆已關閉或正在退役。其中20座反應堆已完全退役，還有更多反應堆正進入退役的最后階段。全世界有158座燃料循環設施和125座研究堆處于永久關閉狀態或正在退役，有約131座燃料循環設施和446座研究堆已經退役。德國、日本和美國正在實施最大規模的核電站退役計劃。切爾諾貝利退役項目、福島退役項目以及法國阿格場址的退役工作均取得了重要進展。立即拆除的退役策略越來越受到青睞。尋求實施完整退役項目的專業退役和廢物管理聯合體越來越多地參與進來。另外，退役項目使用數字化、機器人和自動化技術的情況有所增加。在將要退役的設施場址或附近建造乏燃料和放射性廢物貯存設施已成為一種廣泛采用的措施，以確保在沒有最終處置設施的情況下退役工作得以進行下去。

3.2 環境治理

由于新冠疫情，2020年在環境治理方面開展的活動有限。不過，在對人或環境構成重大風險或具有經濟再利用潛力的場址，治理工作仍在繼續進行。作為很多場址的一種優化方案，對表征和監測技術的關注繼續支持向長期管理和控制過渡。循環經濟的概念越來越多地應用于天然存在的放射性物質殘留物管理。“開發用于鈾礦開采遺留區勘探和監測的無人機γ能譜儀”項目進行了首次試飛。核工業處理受污染材料的經驗正在推動其他工業處理天然存在放射性物質的努力。

3.3 放射性廢物管理

世界各地在深地質處置設施的開發方面繼續取得重大進展。在放射性廢物管理相關專題上，國際合作日益集中在研究、開發和示范方面，例如，歐洲放射性廢物管理聯合計劃向感興趣的最終用戶展示了其綜合路線圖，歐洲聯盟啟動了“放射性廢物處置前管理”項目，歐洲處置庫發展組織工作組啟動了一個有克羅地亞、丹麥、荷蘭、挪威和斯洛文尼亞參與的合作項目。廢物管理的成功案例越來越多也是一個有利的趨勢。約有42個成員國提名了乏燃料和放射性廢物信息系統國家協調員，而到2020年底，已有83個成員國成為《乏燃料管理安全和放射性廢物管理安全聯合公約》的締約國。

4 研究堆和加速器的應用

4.1 研究堆

2020年，為了盡量減少新冠疫情相關限制的影響，生產用于全球供應醫用放射性同位素的研究堆都宣布提供基本服務。一些出于教育、培訓和研究目的研究機構和高校暫時關閉了其在運研究堆，并將其保持在安全關閉狀態。迄今為止，已有107座研究堆和四座醫用同位素生產設施從使用高濃鈾轉為低濃鈾或確認已關閉。全球對研究堆的興趣繼續增加。目前，有8個國家正在新建11座研究堆，有12個國家制定了新建研究堆計劃，有14個國家正在考慮建造研究堆。全球研究堆的應用情況如下：教學和培訓(161座)，中子活化分析(116座)，放射性同位素生產(82座)，中子照相(70座)，材料或燃料輻照(67座)，中子散射(44座)，地質年代學(23)，中子嬗變(硅摻雜方面，22座)，中子嬗變(寶石方面，19座)，中子治療研究(15座)，核數據測量(14座)，其他方面(117座)。

4.2 加速器和相關儀器儀表

在過去十年里，很多成員國對開發小型加速器中子源以替代老化的中低功率研究堆的興趣日益增加，全世界約有20個國家正在實施50多個此類項目。小型加速器中子源包括很多種類的加速器，其目的是為各種應用提供1011～1013 s-1·cm-2的中子通量。在輻射監測領域，基于無人機平臺的系統正在加速發展，主要原因是無人機技術的擴展、輻射探測器設計的小型化以及全球導航衛星系統和快速數據處理算法。此外，機器學習方法在粒子加速器的應用將具有極大的潛力：推進核醫學中的癌癥分期和通過放射療法治療癌癥等多個領域的核科學和應用;加快在核聚變研究方面取得進展;以及幫助保護環境特別是全球水資源免受過度開發和污染。

5 其他方面

(1)糧食和農業：測量食品中殘留物用放射性標記方法和創新核技術，以滿足公眾的健康和貿易需求。

(2)人體健康：在微劑量學和納米劑量學方面取得了進步，微劑量學在輻射醫學、輻射防護、輻射生物學和其他領域如空間研究方面引起極大的科學興趣。

(3)放射性同位素和輻射技術：放射性藥物在傳染病檢測、診斷和管理中發揮著重大作用。

(4)環境：利用核技術及核衍生技術增進對全球藍碳的了解以及應對氣候變化影響。

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