加拿大在核科学与技术领域拥有近八十年的辉煌历史。从开创性的研究和独特的CANDU（加拿大重水铀反应堆）技术的发展，到其在加拿大能源结构中的关键角色、对医学的贡献，以及在管理核遗产和创新未来方面持续不懈的努力，加拿大的核能之路波澜壮阔。本报告旨在全面概述加拿大核能发展的关键里程碑，深入探讨其社会经济效益、环境考量、监管框架的演变，以及核能在加拿大清洁能源目标中的战略重要性。
加拿大核历史是一部在特定地缘政治和资源背景下，依靠自力更生和创新驱动的叙事。二战后对重水的获取、丰富的铀资源以及初期缺乏浓缩能力等因素，共同塑造了其技术选择和国际市场定位 [1]。这些早期的战略决策对加拿大的产业结构、国际竞争力及能源政策产生了深远影响。本报告将详细阐述这些早期战略决策如何为加拿大核工业的后续发展奠定基础，并分析其在各个历史阶段所面临的机遇与挑战。
加拿大核能项目的起源可追溯至二战时期的国际合作，并迅速转向和平应用领域。这一时期的探索和发展为加拿大成为世界核大国奠定了坚实基础。
加拿大核研究的序幕于1942年拉开，当时英国与加拿大联合在蒙特利尔成立了实验室，旨在开发一种重水慢化反应堆设计 [2]。这项合作的初衷具有浓厚的地缘政治色彩，即服务于二战的战略需求。然而，加拿大很快便将重心转向国内研究能力的建设，在国际合作的同时开辟了自身独特的发展道路。一个关键的转折点是，由于美国方面在安全和专利问题上的顾虑，由科学家卢·科瓦尔斯基（Lew Kowarski）领导的、掌握重水技术的英国团队未能进入美国，最终转至加拿大 [1]。这一事件为加拿大带来了独特的技术和资源优势。
随后，研究活动的核心转移至安大略省的乔克河地区 [2, 3]。早期的关键科学家，如科瓦尔斯基、汉斯·冯·哈尔班（Hans von Halban）以及乔治·C·劳伦斯（George C. Laurence），在这一奠基时期发挥了重要作用 [1, 3]。加拿大国家研究委员会（NRC）在促进这些早期研究中扮演了核心角色 [2, 3]。地缘政治事件和国家战略决策的交织，从根本上塑造了加拿大日后的技术发展轨迹。
在乔克河实验室，一系列具有里程碑意义的早期反应堆相继建成，它们不仅是实验平台，更迅速将加拿大推向了核研究的前沿。
这些早期反应堆的实际应用价值，特别是它们在医疗领域的贡献，为加拿大核能项目的持续投资和发展提供了强有力的理由，并使其区别于其他国家主要侧重军事用途的核项目。NRX和NRU的长期稳定运行也证明了乔克河实验室积累的强大设计和运营能力，为后续CANDU动力堆项目的成功奠定了坚实的人才和技术基础。
随着核研究的深入和应用前景的展现，加拿大政府着手建立了专门的机构来管理和推动核能发展。
监管机构（AECB）和研发机构（AECL）的同步设立，反映了政府在扶持这一新兴战略产业的同时，也力图确保其活动受到有效控制的双重目标。这种制度安排为加拿大核治理体系的演进奠定了基础。值得注意的是，AECB的角色随着时间的推移逐渐演变，从最初的控制与推广并重，最终转变为一个完全独立的监管机构 [11]，这标志着加拿大核能治理理念的成熟。
1952年12月，乔克河实验室的NRX反应堆发生了一次部分堆芯熔毁事故，这是世界核能历史上的首次重大反应堆事故 [3, 4, 13]。事故由人为失误、设计缺陷和功率骤增等多种因素共同导致 [7, 13, 14, 15]。事故造成了放射性物质泄漏和大量放射性冷却水污染，堆芯也遭到损坏，但幸运的是没有造成人员死亡 [7, 13, 16]。事故后的清理工作异常艰巨，加拿大和美国派遣了数百名人员参与，其中包括后来的美国总统吉米·卡特 [13, 16, 17]。
NRX事故为核反应堆安全、操作规程和应急响应提供了极其宝贵的早期经验教训。它深刻地影响了后续的反应堆设计，包括CANDU反应堆，并从一开始就强调了建立强大安全系统和培养浓厚安全文化的必要性。事故调查揭示了安全系统多样性和独立性、保证停堆能力以及人机界面效率的重要性，这些理念成为了后续反应堆设计的基本原则 [7, 14, 15]。这次严峻的考验无疑在加拿大核能计划的早期就植入了对安全的深刻认识，影响了其后续的设计理念和监管方法，并为全球反应堆安全知识体系做出了贡献。NRX反应堆在事故后被成功修复并重新启动 [3, 17]，也展现了加拿大在核领域早期的韧性和解决问题的能力。
| 年份 | 事件/里程碑 | 相关文献 |
|---|---|---|
| 1942年 | 蒙特利尔实验室成立 | [1, 2] |
| 1944年 | ZEEP反应堆开始建造 | [2] |
| 1945年 | ZEEP反应堆首次达到临界状态 | [2, 3, 4] |
| 1946年 | 原子能管制委员会（AECB）成立 | [3, 4, 9] |
| 1947年 | NRX反应堆首次达到临界状态 | [2, 3, 4, 5] |
| 1952年 | 加拿大原子能有限公司（AECL）成立 | [3, 4, 5] |
| 1952年 | NRX反应堆发生事故 | [3, 4, 13] |
| 1957年 | NRU反应堆首次达到临界状态 | [2, 3, 5] |
CANDU反应堆是加拿大核能创新的核心。本节将详细介绍其独特的设计理念、发展历程及其全球影响。
CANDU反应堆的研发始于20世纪50年代末期，由AECL主导，并与安大略水电公司（Ontario Hydro）和加拿大通用电气公司（Canadian General Electric）等机构紧密合作 [3, 5, 18]。其核心设计原则在于使用天然（未富集）铀作为燃料，并以重水（氧化氘）作为慢化剂和冷却剂 [5, 12, 18, 19, 20]。
这一设计理念的形成，是加拿大在二战后特定国情下的务实且创新的选择。当时，加拿大拥有丰富的天然铀资源，通过早期研究在重水技术方面积累了专业知识，但缺乏铀浓缩技术以及制造大型压力容器的重工业能力 [1, 18]。CANDU的设计，例如采用压力管代替大型压力容器、使用天然铀燃料和重水慢化剂/冷却剂，正是为了扬长避短，充分利用现有优势并规避技术瓶颈 [1]。这种“因地制宜的设计”最终成为加拿大核能独创性的标志，并深刻影响了其后续的技术发展道路和国际市场定位。
CANDU技术的发展是一个清晰的迭代过程，从原型堆的经验积累逐步走向商业规模的成功部署。
后续，AECL也曾尝试进一步发展CANDU技术，提出了CANDU 9（一种优化的更大型单机组设计）和先进CANDU反应堆（ACR-1000，一种采用轻水冷却剂和微量浓缩铀的第三代加反应堆）等概念 [18, 20, 22]。然而，这些后续的先进设计在商业推广上遇到了显著的阻力，未能获得订单。这反映出在不断变化的全球核电市场标准和经济压力下，维持技术竞争力的挑战。目前，SNC-兰万灵公司（现名AtkinsRéalis）的子公司Candu Energy负责为现有CANDU机组提供支持，并正在开发CANDU技术的小型模块化反应堆（SMR）版本 [18, 20]。
CANDU技术的演进轨迹清晰地展示了一个重要技术的生命周期：从最初的创新和成功，到后续面临的适应性、竞争和市场演变的挑战。这也揭示了一种利基技术在与全球主导设计持续竞争时所固有的难度。
CANDU反应堆凭借其独特的设计，拥有一系列显著的技术特点和优势：
在线换料能力无疑是CANDU一项重要的运营优势，有助于在反应堆平稳运行时实现高容量因子。而天然铀的使用，最初是出于必要性，后来则被赋予了核不扩散的积极意义。然而，CANDU反应堆单位发电量产生的钚相对较多，并且在线换料的便捷性也被一些人视为潜在的扩散风险，尤其是在印度1974年利用加拿大提供的研究堆（一种早于CANDU但相关的重水技术）产生的钚进行核试验之后，这一担忧更加突出 [23, 24]。尽管如此，CANDU的技术特点综合来看，为其在国内外的应用和发展提供了独特的定位。
凭借其独特的技术优势，CANDU反应堆在国际市场上取得了一定的成功，特别是在那些寻求技术多样化或希望避免依赖浓缩铀供应链的国家中受到欢迎。
CANDU反应堆已成功出口至多个国家，包括：
AECL以及后来的SNC-兰万灵/AtkinsRéalis在CANDU技术的海外推广和支持方面发挥了核心作用 [3, 18, 20]。
CANDU的出口历程并非一帆风顺，也伴随着地缘政治的复杂性。其中最具影响力的事件是印度1974年的核试验。印度利用了加拿大提供的CIRUS研究堆（一种早于CANDU的重水慢化研究堆，但技术原理相通）所产生的钚进行了这次试验 [23, 24, 25, 26, 27]。这一事件对加拿大的核出口政策产生了深远影响，促使其大幅收紧了出口管制，并要求接受国满足更严格的核不扩散保障监督措施。尽管面临这些挑战，CANDU 6型号仍然成为一个成功的出口产品，例如中国的秦山核电站项目不仅是当时中加两国间一项重大的商业合同，而且提前完成了建设 [3, 18]。
加拿大CANDU反应堆的出口经验充分展示了技术转让、经济利益、国家主权以及国际核不扩散努力之间错综复杂的关系，并凸显了一个国家的技术出口可能产生的深远地缘政治后果。
本节将审视加拿大国内核电站的建设和运营历史，这些核电站绝大多数集中在安大略省。
安大略水电公司（OPG的前身）对核电，特别是CANDU技术的大规模投资，使安大略省成为世界上核电依赖程度最高的地区之一。这种高度集中带来了显著的经济效益，但也同时集中了风险和公众监督，尤其是在老化基础设施和运营事故方面。布鲁斯核电站转向私营模式（Bruce Power）代表了加拿大核电运营的一种不同模式。这些核电站的历史为反应堆运营、老化管理、翻新与新建的经济性比较以及关键基础设施领域的公私合作模式提供了丰富的案例研究。
与安大略省广泛而持久的核电发展相比，魁北克省的核能历程则显得较为短暂和波折。
魁北克省拥有丰富的水力发电资源，这可能影响了其与安大略省在能源结构上的不同考量。让蒂伊核电站的故事表明，仅有技术可行性并不能保证核电项目的长期运营；经济竞争力、政治意愿以及替代能源的可获得性都是至关重要的决定因素。
尽管CANDU反应堆在整体上表现良好，但加拿大核电舰队在其运营历史中也面临过重大的材料老化挑战，尤其是在早期的皮克林A厂机组中，其采用的锆-2合金（Zircaloy-2）压力管以及相关的支撑弹簧（garter spring）问题导致了代价高昂的维修和大规模翻新工程。
皮克林A厂的压力管问题尤为突出，包括锆-2合金的腐蚀、起泡、支撑弹簧位移导致的压力管与外围的慢化剂管（calandria tube）接触，以及延迟氢裂（DHC）等现象 [5, 28, 29, 30, 31]。这些问题直接导致了1983年皮克林A2号机组压力管的破裂事故，这是一次重大的运营事件 [28, 30, 31]。[29]和[30]对这些失效机制（如DHC、压力管/慢化剂管接触）进行了详细的技术阐述。正如[31]所指出的，早期的皮克林机组存在“潜在的致命问题”，包括压力管老化和安全特性未达到现代标准。
道格拉斯角反应堆也因其早期运行的不可靠性而闻名 [2, 21]。布鲁斯A厂也经历了停堆和翻新 [2, 3]。
面对这些挑战，加拿大，特别是安大略省，投入巨资进行核电机组的翻新和延寿。例如，一项耗资260亿加元、为期15年的翻新计划正在对达林顿和布鲁斯核电站的10台机组进行延寿处理，这是北美最大的清洁能源项目之一 [3, 5]。这些翻新工程代表了对核能的巨大再投资，表明了长期的承诺，但也凸显了延寿所涉及的经济和技术障碍。这些大规模翻新项目不仅反映了技术工作的艰巨性，也体现了巨大的经济投入。
加拿大老化CANDU反应堆的运营经验为全球核工业在材料科学、在役检查、寿命评估以及老化核资产翻新或退役的复杂决策方面提供了关键教训。
| 反应堆名称 (例如, Pickering A1) | 地点 | 类型 (CANDU型号) | 净 MWe | 运营商 | 建设开始日期 | 首次临界日期 | 商业运营日期 | 当前状态 (运营中, 翻新中, 已关闭, 退役中) | 主要翻新日期 (开始/结束) | 关闭日期 (如适用) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BRUCE-1 | 安大略省 | PHWR | 774 | BRUCEPOW | 1971-06-01 | 1976-12-17 | 1977-09-01 | 运营中 | 已翻新 (2005-2012) | |
| BRUCE-2 | 安大略省 | PHWR | 777 | BRUCEPOW | 1970-12-01 | 1976-07-27 | 1977-09-01 | 运营中 | 已翻新 (1998-2003) | |
| BRUCE-3 | 安大略省 | PHWR | 770 | BRUCEPOW | 1972-07-01 | 1977-11-28 | 1978-02-01 | 运营中 (翻新中 2023年3月开始) | 翻新中 | |
| BRUCE-4 | 安大略省 | PHWR | 769 | BRUCEPOW | 1972-09-01 | 1978-12-10 | 1979-01-18 | 运营中 (计划2025年开始翻新) | 计划翻新 | |
| BRUCE-5 | 安大略省 | PHWR | 817 | BRUCEPOW | 1978-05-31 | 1984-11-14 | 1985-02-28 | 运营中 (计划翻新) | 计划翻新 | |
| BRUCE-6 | 安大略省 | PHWR | 817 | BRUCEPOW | 1978-01-01 | 1984-05-29 | 1984-09-14 | 运营中 (翻新中 2020年1月开始) | 翻新中 | |
| BRUCE-7 | 安大略省 | PHWR | 817 | BRUCEPOW | 1979-05-01 | 1986-01-07 | 1986-04-10 | 运营中 (计划翻新) | 计划翻新 | |
| BRUCE-8 | 安大略省 | PHWR | 817 | BRUCEPOW | 1979-07-01 | 1986-09-15 | 1987-05-22 | 运营中 (计划翻新) | 计划翻新 | |
| DARLINGTON-1 | 安大略省 | PHWR | 878 | OPG | 1982-04-01 | 1990-09-02 | 1992-11-14 | 运营中 (翻新中) | 翻新中 (预计2025年完成) | |
| DARLINGTON-2 | 安大略省 | PHWR | 878 | OPG | 1981-09-01 | 1989-11-05 | 1990-10-15 | 运营中 | 已翻新 (2016-2020) | |
| DARLINGTON-3 | 安大略省 | PHWR | 878 | OPG | 1984-09-01 | 1992-08-08 | 1992-11-14 | 运营中 (翻新中) | 翻新中 (预计2024年完成) | |
| DARLINGTON-4 | 安大略省 | PHWR | 878 | OPG | 1985-07-01 | 1992-12-05 | 1993-06-14 | 运营中 (计划2023年第三季度开始翻新) | 计划翻新 | |
| PICKERING-1 | 安大略省 | PHWR | 515 | OPG | 1966-06-01 | 1971-02-25 | 1971-07-29 | 运营中 (计划2024年关闭) | 已翻新 (1999-2005) | 计划2024年 |
| PICKERING-4 | 安大略省 | PHWR | 515 | OPG | 1968-05-01 | 1972-09-15 | 1973-06-17 | 运营中 (计划2024年关闭) | 已翻新 (1997-2003) | 计划2024年 |
| PICKERING-5 | 安大略省 | PHWR | 516 | OPG | 1974-11-01 | 1982-10-23 | 1983-05-10 | 运营中 (计划运营至2026年，评估翻新) | 计划2026年 | |
| PICKERING-6 | 安大略省 | PHWR | 516 | OPG | 1975-10-01 | 1983-05-08 | 1984-02-01 | 运营中 (计划运营至2026年，评估翻新) | 计划2026年 | |
| PICKERING-7 | 安大略省 | PHWR | 516 | OPG | 1976-11-01 | 1984-08-17 | 1985-01-01 | 运营中 (计划运营至2026年，评估翻新) | 计划2026年 | |
| PICKERING-8 | 安大略省 | PHWR | 516 | OPG | 1976-09-01 | 1985-07-21 | 1986-02-28 | 运营中 (计划运营至2026年，评估翻新) | 计划2026年 | |
| POINT LEPREAU | 新不伦瑞克省 | PHWR | 660 | NB POWER | 1975-05-02 | 1982-07-25 | 1983-02-01 | 运营中 | 已翻新 (2008-2012) | |
| GENTILLY-2 | 魁北克省 | PHWR | 635 | HYDRO QUEBEC | 1974-04-01 | 1982-09-11 | 1983-10-01 | 已关闭 (2012年) | 2012年12月28日 | |
| NPD (Nuclear Power Demonstration) | 安大略省 | PHWR | 22 | OPG/AECL | 1958-01-01 | 1962-04-11 | 1962-10-01 | 已退役 | 1987年08月01日 | |
| DOUGLAS POINT | 安大略省 | PHWR | 206 | AECL | 1960-02-01 | 1966-11-15 | 1968-09-26 | 已退役 | 1984年05月04日 | |
| GENTILLY-1 | 魁北克省 | HWLWR | 250 | AECL | 1966-09-01 | 1970-11-12 | 1972-05-00 | 已退役 | 1977年06月 (运行断续) | |
| PICKERING-2 | 安大略省 | PHWR | 515 | OPG | 1966-09-01 | 1971-09-15 | 1971-12-30 | 已关闭 (1997年) | 1997年12月31日 | |
| PICKERING-3 | 安大略省 | PHWR | 515 | OPG | 1967-12-01 | 1972-04-24 | 1972-06-01 | 已关闭 (1997年) | 1997年12月29日 |
数据来源：[5, 12] 及各核电站相关文献。状态和日期可能随时间更新。PHWR = 加压重水堆；HWLWR = 重水慢化沸水冷却反应堆。
加拿大是全球铀生产的领导者。本节将审视这一重要产业的历史、法规和影响。
加拿大铀矿产业的历史可以追溯到20世纪30年代，当时在西北地区的镭港（Port Radium）首次发现了含镭矿石，主要用于提取镭 [3, 40, 41, 42]。二战期间，出于军事目的对铀的需求激增，加拿大政府于1944年接管了Eldorado公司，并成立了后来的Eldorado Nuclear Ltd.，铀矿勘探仅限于该公司和加拿大地质调查局的联合行动 [40]。
战后，随着1947年私人勘探禁令的解除，铀矿勘探活动迅速复苏。20世纪50年代初，在安大略省的班克罗夫特（Bancroft）地区和埃利奥特湖（Elliot Lake）地区相继发现了重要的铀矿床 [40]。从20世纪60年代末开始，萨斯喀彻温省北部的阿萨巴斯卡盆地（Athabasca Basin）成为新的勘探热点，并发现了多个世界级的高品位铀矿床，如雪茄湖（Cigar Lake）和麦克阿瑟河（McArthur River）矿床，后者是世界上最大的高品位铀矿床 [12, 40]。
加拿大长期以来一直是世界第二大铀生产国，其大部分铀产品用于出口，为全球核电站提供燃料 [12, 40, 43, 44]。像Eldorado Nuclear（后来与萨斯喀彻温矿业发展公司SMDC合并成为Cameco公司）这样的企业在加拿大铀矿产业的发展中扮演了核心角色 [40]。联邦政府曾在20世纪60年代至70年代实施了铀储备计划，以支持国内产业 [40]。
加拿大丰富的、特别是萨斯喀彻温省的高品位铀矿床，使其成为全球核燃料供应链的基石。这种资源禀赋既带来了经济繁荣和战略影响力，也带来了重大的环境和社会责任。
| 地区 | 主要矿山/矿床 (例如, Cigar Lake) | 主要运营公司 (当前/历史) | 典型矿石品位 (如可用) | 运营时期 | 当前状态 (活跃, 维护保养, 已退役) |
|---|---|---|---|---|---|
| 萨斯喀彻温省北部 | McArthur River | Cameco | 极高品位 | 1999年至今 | 维护保养 (2018年起暂停生产) |
| 萨斯喀彻温省北部 | Cigar Lake | Cameco | 极高品位 | 2014年至今 | 活跃 |
| 萨斯喀彻温省北部 | Key Lake Mill | Cameco | (加工厂) | 1983年至今 | 活跃 (处理Cigar Lake矿石) |
| 萨斯喀彻温省北部 | Rabbit Lake | Cameco | 1975年-2016年 | 维护保养 (暂停生产) | |
| 萨斯喀彻温省北部 | McClean Lake Mill | Orano Canada | (加工厂) | 1999年至今 | 活跃 (处理McClean Lake矿石) |
| 安大略省 | Elliot Lake (多个矿山) | Denison Mines, Rio Algom (历史) | 较低品位 | 20世纪50年代-90年代 | 已退役/已关闭 |
| 西北地区 | Port Radium (Eldorado Mine) | Eldorado Mining (历史) | (镭和铀) | 20世纪30年代-60年代 | 已退役/已关闭 |
数据来源：[12, 40, 45]。状态和运营时期可能随时间更新。
加拿大铀矿开采的监管框架随着时间的推移经历了显著的演变，其驱动力源于对环境影响以及工人和社区健康风险认识的不断深化。早期，特别是20世纪30至50年代的镭和铀矿开采活动，其环境和健康监管相对宽松 [41, 42]。萨htu Got'ine原住民关于搬运矿石袋及随后罹患癌症的叙述，是早期缺乏监管所造成影响的有力例证 [42]。
1974年成立的皇家矿工健康与安全委员会（哈姆委员会）是解决与采矿相关的健康问题的一个重要里程碑 [4]。原子能管制委员会（AECB）以及后来的加拿大核安全委员会（CNSC）在铀矿开采的许可、合规和退役财务担保方面发挥着核心监管作用 [4, 10, 36, 44]。CNSC对铀矿和选矿厂实施全面的监管，涵盖从选址、建设、运营到退役和废弃的整个生命周期 [44]。
现代铀矿开采实践强调环境保护措施，例如萨斯喀彻温省的铀矿均获得了ISO 14001环境管理体系认证 [40, 44]。铀矿和选矿厂尾矿及废石的管理是环境监管的重点 [41, 44, 45]。在健康方面，控制工人（尤其是井下工人）的氡气暴露是一个持续关注的问题，监管机构要求运营商采取工程设计和控制措施来降低暴露水平 [44]。
尽管现代法规日趋严格，但铀矿开采的历史遗留问题，特别是对原住民社区和工人健康造成的影响，仍然是社会关注的焦点，并持续提醒人们在环境和社会治理方面不断改进的重要性。正如一些倡导性文献所指出的，整个核燃料循环（包括采矿）的环境足迹和废物问题依然存在争议 [46]。加拿大铀矿开采的历史反映了社会在认知资源开采的环境与健康后果方面的学习曲线，这促使了更健全的监管框架的建立，并更加强调企业的社会责任和原住民的参与。
铀矿开采对加拿大，特别是萨斯喀彻温省北部的原住民社区，既带来了经济机遇，也带来了严峻挑战。从积极的方面来看，铀矿产业是当地重要的经济驱动力，创造了大量就业机会，并通过本地采购（如Cameco公司的“北方优先供应商计划”）和社区投资为当地经济做出了贡献 [32, 47, 48]。Cameco公司在其萨斯喀彻温省北部的运营中，雇佣了大量的原住民员工 [48]。
然而，回顾历史，最早的铀矿开采活动往往在原住民土地上进行，缺乏充分的协商，并对当地社区的健康和社会结构造成了严重影响，例如Sombe Ke/大熊湖矿区对萨htu Got'ine原住民的影响 [42]。[42]和[42]中描述的“信仰体系的冲突”和“定居者殖民主义”背景，对于理解采矿业与原住民之间历史关系的复杂性至关重要。
近年来，随着加拿大社会对原住民权利和和解进程的日益重视，原住民在铀矿项目中的参与度、利益共享和监管协商方面有了显著提升。现代的监管框架和企业实践越来越强调与原住民的接触、协商和达成惠益协议 [41, 44, 45, 48]。加拿大核安全委员会（CNSC）在其报告中也强调了与原住民的接触 [45]。2022年12月发布的《加拿大关键矿产战略》将铀列为关键矿产之一，也可能为相关社区带来新的发展机遇和挑战 [40]。
铀矿产业与原住民社区的关系，可以说是加拿大资源开发领域更广泛议题的一个缩影，凸显了在实现更公平的伙伴关系与和解之路上持续努力的必要性。
本节分析加拿大核治理结构的演变、安全文化的建设及其在国际核不扩散努力中所扮演的角色。
加拿大核监管体系的演变，标志着其核治理理念的成熟，并反映了国内外经验教训以及社会对更严格监督的需求。1946年，依据《原子能管制法》，加拿大成立了原子能管制委员会（AECB）[3, 4, 9, 10, 11]。在其初期，AECB不仅负责管制，还在一定程度上承担了推广核技术的双重角色 [11]。
经过半个多世纪的运作，为了适应国内外对核安全、环境保护和透明度日益增长的要求，加拿大对其核监管框架进行了重大改革。1997年，《核安全与管制法》（NSCA）获得通过，并于2000年取代了原有的《原子能管制法》，同时成立了加拿大核安全委员会（CNSC）以取代AECB [2, 3, 4, 9, 10, 11, 12, 36]。
CNSC的成立标志着加拿大核监管进入了一个新时代。其任务授权明确且广泛，涵盖了对核能和核物质的监管，以保护健康、安全、安保和环境，并履行加拿大的国际承诺 [9, 10, 12, 36]。CNSC作为一个独立的行政法庭，直接向议会报告，旨在增强公众信任和决策的公正性 [9, 12]。其关键活动包括发放许可证、进行合规检查、开展环境监测以及实施公众信息计划等 [9, 36, 44]。诸如参与者资助计划和独立环境监测计划等举措 [9, 36]，也表明了CNSC在提高透明度和公众参与方面的努力。这种监管机构的演变，与全球高风险行业监管机构朝着更独立、全面和对公众负责的方向发展的趋势是一致的。
| 机构名称 | 成立年份/相关时期 | 核心职责/任务 (在加拿大核发展、监管、运营或废物管理方面) |
|---|---|---|
| 加拿大原子能有限公司 (AECL) | 1952年 | 最初负责研究和开发核能的和平用途，开发CANDU技术；现负责联邦政府的放射性废物和退役义务，并通过承包商管理其场址。 |
| 加拿大核安全委员会 (CNSC) (前身为AECB) | 2000年 (AECB 1946年) | 独立的联邦监管机构，负责监管核能和核物质的使用，以保护健康、安全、安保和环境，并履行加拿大的国际核不扩散承诺。 |
| 核废物管理组织 (NWMO) | 2002年 | 负责加拿大乏核燃料的长期安全管理，包括开发和实施深地质处置库方案。 |
| 加拿大自然资源部 (NRCan) | - | 联邦政府部门，负责制定和实施关于放射性废物管理和铀矿开采的政府政策，并促进核科学技术的发展。 |
| 安大略电力公司 (OPG) | (前身为Ontario Hydro) | 安大略省拥有的公用事业公司，运营该省大部分核电站（皮克林、达林顿），并负责其安全运营和退役。 |
| Bruce Power | 2001年 | 私营公司，以公私合营模式运营布鲁斯核电站，负责其安全运营、翻新和延寿。 |
| Candu Energy Inc. (AtkinsRéalis 子公司) | 2011年 | 从AECL收购CANDU反应堆部门的资产，为全球CANDU反应堆提供支持服务，并进行CANDU技术的进一步开发（如SMR）。 |
| 加拿大核工业协会 (CNA) | 1960年 | 代表加拿大核工业的行业协会，促进核技术在和平目的下的发展和应用。 |
| 加拿大核实验室 (CNL) | 2015年 (GoCo模式) | 代表AECL管理和运营其核场址（如乔克河实验室、白求恩实验室），开展核科学技术研究、退役和废物管理活动。 |
数据来源：[1, 3, 4, 5, 9, 10, 11, 12, 36, 49]
加拿大已经建立了一个全面的核活动立法框架，并一直是积极参与国际努力以促进核安全、安保和不扩散的倡导者。这种强有力的国内法律与积极的国际参与相结合的双轨制，是其作为负责任核国家地位的基础。
关键的国内立法包括：
在国际层面，加拿大积极履行其承诺：
这一健全的法律和国际框架支撑着加拿大的核运营及其在世界舞台上的信誉，尽管其政策（尤其是出口政策）也曾面临审查并随时间演变。
加拿大的核安全文化和监管响应机制，是在国内运营经验（包括事故和故障）以及重大国际核事件的共同影响下，不断迭代形成的。每一次重大事件通常都会引发审查、加强安全措施，并常常伴随着公众和监管机构更严格的审视。
1952年的NRX事故是加拿大核安全史上的一个基础性学习事件，其教训深刻影响了后续的反应堆设计和安全理念 [7, 14]。国际上，1979年的美国三哩岛事故促使AECB重新评估其公共沟通和透明度策略 [4, 51]。1986年的切尔诺贝利事故进一步强化了AECB对透明度的承诺 [4]。而2011年的日本福岛第一核电站事故，则直接导致CNSC对加拿大核设施进行安全审查，并制定了行动计划以加强反应堆的防御能力和应急响应 [2, 4]。
在国内，诸如皮克林核电站发生的一系列问题（详见第4节，如1983年A2机组压力管破裂 [28, 30]）、道格拉斯角反应堆的运行问题以及让蒂伊-1原型堆的故障，也都引发了相应的审查和纠正措施。苏联Kosmos 954卫星于1978年携带核反应堆坠落在加拿大北部，其放射性碎片的搜寻和清理工作（晨光行动）也是一次重大的应急响应事件 [4, 51]。
加拿大核工业界传递的一个关键信息是其拥有“卓越的安全记录”，并且“加拿大核电站的运营没有对公众造成伤害” [43]。尽管如此，事故和挑战确实发生过。CNSC在确保安全措施、审查违规行为和发布监督报告方面发挥着持续的作用 [36]。这种在事故后不断改进安全标准和应急准备能力的适应性学习过程，是全球核工业的共同特征，加拿大的经验也反映了这一点。然而，公众对安全的认知往往更多地受到事故事件的影响，而非统计数据上的安全记录。
印度1974年的核试验是加拿大核出口政策的一个分水岭，使其从相对宽松的态度转变为核供应国中最严格的之一。这一事件迫使加拿大正视核技术的双重用途特性，以及在促进和平核合作与防止武器扩散之间的复杂平衡。在经济利益（出口CANDU反应堆）和不扩散原则之间的紧张关系，一直是加拿大核政策中反复出现的主题。
在“原子和平”时代早期，加拿大积极参与核技术的国际合作与出口。然而，印度利用加拿大提供的CIRUS研究堆（尽管是CANDU技术的前身，但同属重水技术）产生的钚，于1974年进行了所谓的“和平核爆炸” [23, 24, 25, 26, 27]。这一事件“动摇了核不扩散机制” [25]，并直接导致加拿大大幅收紧其出口管制政策，要求接受国批准《不扩散核武器条约》或接受全面保障监督 [23, 26]。正如文献[23]明确指出的，加拿大是在“吸取了惨痛教训后”才采取了这一更严格的政策。
CANDU反应堆的扩散风险也引发了持续的讨论。其在线换料能力和使用天然铀燃料（产生相对较多的钚）被一些人视为潜在的扩散隐患 [1, 22, 23, 52]。但另一方面，无需铀浓缩也被认为是其不扩散的优势之一，因为浓缩设施本身就具有武器相关的敏感性 [1, 53]。
在印度核试验之后，加拿大在建立核供应国集团（NSG）方面发挥了作用，该集团旨在加强对敏感核技术和材料的出口控制 [26]。关于乏燃料后处理政策，加拿大自1977/78年以来事实上禁止商业后处理，但近期随着先进反应堆技术的发展，工业界出现了希望解除这一禁令的呼声 [27]，这表明相关领域的政策张力依然存在。
加拿大在印度核试验及其后续政策调整方面的经验，为国际核技术治理以及供应国面临的伦理困境提供了重要的案例研究。
处理放射性废物的长期挑战是核燃料循环的关键环节。本节审视加拿大的相关政策、组织和计划。
加拿大近一个世纪的核活动产生了种类多样且数量不断增长的放射性废物。这些废物主要来源于核电站（乏燃料）、研究堆、医用同位素生产以及历史活动（如20世纪30年代的镭加工）[41]。根据放射性水平和特性，这些废物被分为低水平放射性废物（LLRW）、中水平放射性废物（ILRW）、高水平放射性废物（HLRW，主要是乏核燃料）以及铀矿和选矿厂尾矿 [41]。
加拿大认识到这些废物将在极长时期内保持其危害性 [41]。其中，最大的挑战来自于高水平放射性废物（乏燃料）的长期安全管理，这要求在数千年乃至更长时间内将其与生物圈隔离。值得注意的是，早期的废物管理实践相对不够严格，导致了一些历史遗留的环境问题 [41]。例如，皮克林核电站储存了超过1500万公斤的乏燃料 [54]。这种长期存在的环境责任，要求加拿大建立健全的制度框架并赢得公众的信任。
为了应对乏核燃料的长期管理挑战，加拿大通过联邦立法成立了核废物管理组织（NWMO），这标志着加拿大在处理其核遗产方面迈出了重要一步。2002年通过的《核燃料废物法》强制要求核电公司组建并资助NWMO [3, 4, 12, 49, 55]。NWMO的核心任务是与加拿大人合作，以对社会负责、技术上可行、环境上可持续且经济上可承受的方式，开发并实施加拿大乏核燃料的长期管理方案 [3, 12, 49, 55, 56, 57]。
经过广泛研究和公众咨询，NWMO选择了“适应性分阶段管理”（APM）作为其核心策略，并于2007年获得联邦政府批准 [3]。APM的核心目标是建设一个深地质处置库（DGR），将乏燃料安全地深埋于地下。该方法强调一个长期的、循序渐进的过程，并持续与公众，特别是原住民进行接触。废物产生者和所有者则负责为废物管理提供充足的资金并承担管理责任 [41]。
NWMO的成立及其APM策略，特别是对社会可接受性和原住民参与的强调，反映了从过去其他国家和行业自上而下的决策模式中吸取的教训，标志着全球核废料管理理念的演进。
为乏核燃料寻找最终处置方案是APM策略的核心。NWMO为此启动了漫长而复杂的深地质处置库（DGR）选址过程。该过程始于对加拿大全国22个社区的初步筛选，逐步缩小范围 [49, 55, 58, 59]。2024年，经过多年的技术研究和社区参与，NWMO宣布选择位于安大略省的Wabigoon Lake Ojibway Nation-Ignace地区作为DGR的潜在场址 [49, 55, 58, 59]。选址的主要标准包括场地的地质安全性、乏燃料的可运输性以及东道社区的知情和自愿 [49]。DGR的设计采用多重屏障系统，计划将乏燃料储存在地下650至800米深处 [55]。
尽管选址取得了里程碑式的进展，但DGR项目依然面临诸多挑战。公众中存在反对声音，例如Northwatch等组织对DGR技术的成熟度、运输风险以及长期安全性表示担忧 [58]。原住民的参与和同意至关重要，但也面临复杂情况，例如Eagle Lake First Nation就对选址结果提起了司法挑战 [55, 58, 59]。虽然Ignace镇的投票结果显示支持，Wabigoon Lake Ojibway Nation也同意进入下一阶段，但这并不代表无条件的批准，其他原住民社群仍有顾虑 [58, 59]。与芬兰的Onkalo DGR项目（该国公众对核能的接受度普遍较高）相比 [59]，加拿大的社会背景更为复杂。
DGR项目的时间表非常漫长，预计环境评估将在2030年左右获批，建设许可证约在2033年获得，而乏燃料的运输和处置作业则要到2040年至2045年才能开始 [58]。如此长的时间跨度也带来了独特的治理和资金可持续性问题。此外，目前的DGR设计主要针对CANDU乏燃料，未来可能需要进行调整以适应SMR产生的废物 [58]。NWMO也已开始规划第二个DGR，用于处置中放废物、非燃料高放废物，并可能包括来自新型核项目的乏燃料 [49, 58]。
DGR项目不仅是对加拿大技术和工程能力的考验，更是对其能否有效管理大型、有争议的基础设施项目，并在此过程中充分尊重原住民权利和回应公众关切能力的检验。其成败将对加拿大核电的未来产生深远影响。
本节审视核工业对加拿大社会、经济和环境产生的更广泛影响。
核工业是加拿大经济的重要组成部分，提供了大量高技能就业岗位，并对国内生产总值（GDP）做出了显著贡献。近期数据显示，核能部门每年为加拿大GDP贡献约220亿加元，五年内增长了30%，并支持了约89,000个就业岗位，其中许多是高技能的技工岗位，五年内增长了17% [32, 35]。
具体的项目也带来了可观的经济效益。例如，安大略省达林顿核电站的小型模块化反应堆（SMRs）项目，预计在建设期间将创造多达18,000个加拿大就业岗位，并在未来65年内为加拿大GDP贡献385亿加元 [35, 60, 61]。而在韦斯利维尔（Wesleyville）潜在的大型核设施项目，也预计会带来显著的经济效益 [62]。政府对CANDU现代化改造和SMRs的投资，进一步凸显了核能在经济战略中的地位 [5, 35]。
除了发电，加拿大核工业在医用同位素生产方面也扮演着全球领先角色，例如钴-60和钼-99的生产，为全球医疗诊断和癌症治疗做出了重要贡献，并带来了独特的经济和健康效益 [3, 5, 6, 41]。这些经济效益是加拿大政府和工业界持续支持核电发展的强大驱动力，尤其是在加拿大寻求低碳能源解决方案和高价值经济活动的背景下。
核设施的存在对东道社区产生了复杂的社会经济影响，既带来了显著的经济利益和就业机会，也引发了对长期风险、环境影响以及社区对重大决策影响力不足的担忧。“社会运营许可”的概念至关重要，特别是对于新项目和废物处置设施。
从积极方面看，核设施为当地创造了就业，促进了本地采购，并通过运营商（如Bruce Power对金卡丁/索金海岸地区、OPG对克拉灵顿地区、Cameco对萨斯喀彻温省北部地区）的社区投资支持了基础设施建设 [33, 34, 47, 48, 61, 63]。例如，克拉灵顿的社区概况指出，OPG达林顿核电站是当地主要的雇主和清洁能源领域的驱动力 [63]。
然而，与废物管理和公众关切相关的文献也揭示了社区对健康、环境、房地产价值以及废物长期负担的焦虑 [56, 58]。在实现社会可接受性方面，透明度、公众参与和社区监督的需求反复出现 [56]。
一个值得注意的现象是，核设施附近的社区对核能的接受度往往更高 [43]。这可能归因于直接的经济利益和对设施的熟悉度，但这并非普遍现象，需要持续的努力来维持。针对新项目（如布鲁斯C厂、达林顿SMRs）的社会经济影响研究正在进行中 [33, 34, 60, 61, 62]。
加拿大核设施东道社区的经验强调，项目方和监管机构必须进行早期、透明和持续的对话，公平分享利益，并积极主动地解决社区关切，以建立和维护信任。
核能在发电过程中几乎不产生温室气体，这使其成为应对气候变化、实现脱碳目标的关键工具 [5, 12, 35, 41]。这是核能最显著的环境效益，也是其在气候变化减缓策略中占据核心地位的主要原因。
然而，对核能环境足迹的全面评估需要考虑其整个生命周期。从铀矿开采、燃料加工、核电站建设到乏燃料管理和退役，每个环节都存在一定的环境影响和排放 [46]。例如，铀矿开采，特别是历史上的实践，对土地和水资源造成过影响，并产生了废石和尾矿 [40, 41, 42, 44, 46]。现代法规旨在最大限度地减少这些影响 [40, 44]。核电站的运行需要大量冷却水，其土地占用也需纳入考量。此外，放射性废物的长期安全储存是一个跨越数千年的环境考量 [41, 58]。
公众讨论往往聚焦于运营阶段的零排放与整个生命周期的环境影响之间的权衡。一个平衡的评估必须综合考虑核能的这些方面，权衡其在低碳发电方面的巨大优势与资源开采和长期废物管理带来的挑战。
加拿大公众对核能的看法复杂多变，深受国际事件、支持和反对核能团体的倡导以及社区直接经验的影响。尽管在气候变化的背景下以及在东道社区中，核能的接受度有所提高，但尤其是在废物处理和新项目方面，仍然存在相当一部分反对和担忧的声音。有效、透明和持续的公众参与对于核工业的社会许可是至关重要的。
历史上，公众对核能的早期反对与核武器的出现密切相关 [4, 51, 64]。诸如三哩岛、切尔诺贝利和福岛等重大核事故，严重影响了公众信任，并促使监管机构加强透明度和应急响应措施 [4, 51]。
在加拿大，一些环保组织和反核团体，如绿色和平组织（Greenpeace）、塞拉俱乐部（Sierra Club）、核淘汰运动（Campaign for Nuclear Phaseout, CNP）、加拿大核责任联盟（Canadian Coalition for Nuclear Responsibility, CCNR）、能源探索组织（Energy Probe）和彭比纳研究所（Pembina Institute），在提出关切、影响政策方面发挥了持续作用 [27, 46, 64, 65]。例如，[65]详细描述了20世纪70年代新斯科舍省发生的一次具体反核运动。原住民社区也对铀矿开采和废物处置表达过反对意见 [42, 58]。
AECB/CNSC的听证会以及NWMO的公众参与过程，是官方与公众沟通的渠道 [4, 9, 36, 49, 56]。一个有趣的现象是，核设施附近的社区通常对核能的接受度更高 [43]，这可能与经济利益和熟悉程度有关。近期的民意调查显示，公众对核能的支持率有所上升 [66]，这可能与气候变化担忧以及核工业强调其低碳效益的努力有关。然而，对DGR等具体项目的反对 [58] 表明，普遍的支持并不总能转化为地方的接受，除非具体关切得到解决。
核工业在一个敏感的社会政治环境中运作，公众信任脆弱且来之不易。其未来的发展不仅取决于技术和经济因素，还取决于其与公众关切进行建设性沟通并展示其对安全和透明度承诺的能力。
本节深入探讨加拿大核工业在运营和商业方面遇到的具体困难，特别是关于反应堆性能和国际市场竞争力的问题。
尽管加拿大核电舰队在避免对公众造成伤害方面拥有良好的安全记录，但也经历过重大的运营挑战、材料老化问题（尤其是在早期CANDU机组中）以及与设计相关的故障，这些问题导致了代价高昂的停堆、大规模维修，在某些情况下甚至导致了机组的提前关闭。这些经验为后续的设计、维护实践和延寿计划提供了宝贵的教训。
这些运营历史表明，核电是一项技术要求极高的事业，需要持续的警惕、健全的维护以及大量的持续投资，以确保安全性和可靠性，尤其是在核电站老化的情况下。
CANDU 6型号在国际市场上取得了显著的成功，出口到了韩国、罗马尼亚、中国和阿根廷等多个国家 [18, 19, 20]。然而，一些出口项目也面临挑战，例如印度RAPS-1反应堆的端屏开裂问题和项目延期 [24]。
与CANDU 6的成功形成对比的是，AECL后续尝试推广的更先进和更大规模的设计，如CANDU 9和ACR-1000，均未能在商业上获得成功，没有获得任何订单 [18, 22, 24, 31, 52, 53]。导致这些先进设计商业失败的原因是多方面的，包括：
这些商业上的挫折最终导致了加拿大反应堆设计和出口业务的重组，AECL的反应堆部门于2011年出售给了SNC-兰万灵公司（现名AtkinsRéalis）[3, 18, 22]。
CANDU后续设计的商业历史表明，在全球核市场竞争异常激烈，一个拥有专业技术的国家，如果不能持续进行具有成本效益的创新并获得强有力的政府支持，很难在与更大型、更标准化的国际产品竞争中保持市场份额。这也凸显了最初的设计优势如何可能因外部市场变化而被削弱。
本节展望未来，审视塑造加拿大核能故事新篇章的战略和技术。
对现有CANDU核电机组进行大规模投资翻新，是加拿大，特别是安大略省，确保长期能源供应和能源安全的核心战略。达林顿和布鲁斯核电站正在进行重大的延寿工程，目标是将其运营寿命延长至2050年至2064年，以继续提供可靠的低碳基荷电力，满足日益增长的需求并应对气候变化目标 [2, 3, 5, 12, 32]。安大略电力公司（OPG）也在评估对皮克林B厂进行翻新的可行性 [2, 3]。这些延寿项目是北美地区规模最大的清洁能源计划之一 [3, 5]。
核能对于满足加拿大预计的电力需求增长（预计到2050年将翻一番）至关重要 [34, 35]。通过大规模翻新现有核电资产，加拿大做出了战略性决策，即在可预见的未来，继续严重依赖其成熟的核技术和基础设施来实现能源和气候目标，而不是完全依赖新建项目或全新的能源形式。这一战略凸显了核能在保障安大略省乃至加拿大长期能源供应中的基石作用。
加拿大正积极将自身定位为小型模块化反应堆（SMRs）开发和部署的全球领导者，将其视为未来核能领域一种灵活、可扩展且可能更具经济可行性的选择。这代表了一项重大的战略转向，从传统的大型CANDU反应堆转向拥抱具有多样化应用前景的新一代核技术。
联邦政府和多个省份通过制定SMR发展路线图（2018年）和行动计划（2020年、2021年）[3, 12]，以及签署合作谅解备忘录（安大略省、新不伦瑞克省、萨斯喀彻温省、阿尔伯塔省）[3]，积极推动SMRs的发展。
具体的SMR项目已经启动，其中最引人注目的是OPG在达林顿核电站部署通用电气日立（GE Hitachi）BWRX-300 SMRs的项目，首个机组预计于2028年投运，并可能最终部署四台机组 [2, 3, 5, 35, 61]。值得注意的是，BWRX-300并非CANDU设计，这表明加拿大对国际SMR技术持开放态度。此外，新不伦瑞克电力公司计划在勒普罗角部署ARC-100 SMR [3, 5]，萨斯喀彻温电力公司也已选择BWRX-300作为潜在部署方案 [2, 3]。
SMRs的潜在应用范围广泛，不仅可以为电网供电，还可以为偏远社区和资源开采（如油砂）等离网工业提供能源 [3]。联邦政府也为SMR的开发提供了资金支持 [35]。
SMR计划有望重振加拿大核工业，开辟新的国内外市场，并为更深层次的脱碳提供途径。然而，这也带来了与新型反应堆设计相关的新的监管、废物管理和公众接受度等方面的挑战。初期部署选择非CANDU设计的SMR，也标志着加拿大在核技术发展方向上的一个转变。
核能因其在发电过程中几乎不产生温室气体的特性，被加拿大政府和能源规划者日益视为实现宏伟气候变化目标不可或缺的工具。目前，核能约占加拿大全国总发电量的15%，在安大略省更是高达约60% [5, 12, 35]。加拿大政府设定了到2030年实现90%电力来自非排放能源，到2050年实现净零排放的目标 [12]。
官方文件和声明明确将核能与实现这些气候目标联系起来 [12, 35, 41]。一个重要的政策转变是，2023年11月，加拿大政府修订了其绿色债券框架，明确允许为“部署核能以产生电力和/或热量”的项目提供融资支持 [5]。这标志着对核能清洁能源属性的官方认可，并为其发展拓宽了融资