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乏燃料离堆贮存压力山大,核循环项目迫在眉睫
2017-04-19 09:34  · 来源:中国能源报  · 作者:朱学蕊  · 责编:王长尧

  随着我国民用核能事业进入新的发展阶段,安全高效发展核电对核燃料长期可靠供应和乏燃料长期安全管理提出了新的要求:最大限度提升铀资源利用率和降低乏燃料存贮压力。

  要解决核电“口粮”并“善后”乏燃料,必须尽快建立起适应我国核电产业发展的核燃料闭式循环体系、提升和增强核循环产业能力。尤其在我国迈向核电强国、核电规模化发展的背景下,解决核燃料前后段的双重压力更是当务之急。

  文丨朱学蕊

  中国能源报记者

  从2016年发布的《国民经济“十三五”规划》《“十三五”生态环境保护规划》《能源技术革命创新行动计划》《能源技术革命重点创新行动路线图》,到今年初出台的《“十三五”核工业发展规划》《核安全“十三五”》规划,核循环产业相关“规划”频繁出现,备受关注。

  作为我国先进核燃料循环领域的专业化公司,中核集团旗下中核瑞能科技有限公司承担着中法合作核循环项目的选址、中法合作合同谈判以及项目立项等前期工作,更肩负着国家核燃料闭式循环战略,打造中国核循环产业的重任。就发展核循环产业的紧迫性、我国后处理技术水平和短板、对外合作及商用核循环项目的进展,记者近日专访了该公司总经理薛维明。

  核循环项目须尽快建设

  中国能源报:国家相关规划频繁提及核燃料循环产业相关内容,尤其提到核电规模化发展,乏燃料大规模后处理与核循环能力面临挑战。如何理解核燃料循环产业建设的紧迫性?

  薛维明:紧迫性主要体现在两方面:乏燃料集中离堆贮存管理的现实需求以及铀资源保障和支持快堆的长远发展。

  我国目前有36台核电机组在运,年产生乏燃料近700吨,已累计产生乏燃料3000多吨。按照相关规划,2025年,我国核电运行装机容量达到8800万千瓦,届时年累积卸出乏燃料近15000吨;2030年,核电站累积卸出乏燃料近24000吨,离堆贮存需求达到15000吨以上。而目前,我国只有500吨的乏燃料离堆贮存能力,远无法满足乏燃料离堆贮存需求。其余乏燃料只能暂存于核电站反应堆内的在堆贮存水池中,有些核电站的在堆水池已经或即将饱和。

  其次,到2025年,核电每年需天然铀约1.5万吨,以核电站寿期60年计算,累计需要天然铀约90万吨。我国铀资源相对匮乏,目前探明储量很有限。此外,快堆使用的铀钚混合氧化物燃料(MOX燃料)需通过核循环厂制得,示范快堆预计2025年左右建成,商用快堆计划2035年建成。因此,核循环项目应尽快建设,以保障快堆核燃料的安全可靠供应。

  因此,尽快发展核循环与快堆,充分利用铀资源,既符合我国既定的核能发展战略和技术发展方向,也是我国未来能源发展的重要增长点。

  后处理落后于核能强国

  中国能源报:目前全世界有9个国家掌握乏燃料后处理技术,5个国家拥有商业后处理。我国后处理技术和规模目前处于什么水平?存在哪些短板?

  薛维明:我国于上世纪80年代就确定了核燃料“闭式循环”与“发展核电必须相应发展后处理”的技术路线。2010年12月,中试厂热试成功标志着我国初步掌握了动力堆乏燃料后处理主要工艺技术。2015年10月,放化大楼完成后处理全流程热试验,标志着我国乏燃料后处理技术基础能力建设和核心技术自主创新取得重要突破,为后处理技术发展提供了重要的科研条件保障。自主设计、自主建设的后处理示范工程,是完成我国后处理技术从科研向工业化转化的关键步骤。

  虽然取得了诸多成果,但我国后处理技术和能力整体上仍落后于世界核能强国。法国目前乏燃料后处理能力为1700吨/年、日本为1000吨/年、俄罗斯为400吨/年、印度为330吨/年,而我国目前仅为60吨/年。在后处理相关的高放废物玻璃固化技术、关键工艺设备及材料、远距离维修和自动控制等方面,我国与国际先进水平仍有不小差距,研发速度和实际需求之间矛盾突出。

  中国能源报:哪些国家的后处理经验技术可供借鉴?

  薛维明:目前,核电规模位于全球前十位的国家中,除美国与乌克兰,能源资源匮乏的法国、印度和日本都在后处理与快堆方面投入了大量人力和物力,其中法国的成熟后处理经验技术最具借鉴意义。

  法国阿海珐集团的阿格核循环厂是欧洲最大的建设工程之一,已拥有三十余年商业后处理经验。上世纪90年代阿格厂的UP3和UP2-800设施相继投入使用,具备年处理1700吨压水堆乏燃料的能力,是世界最大、最先进的商用核循环中心。

  阿格厂处理了德国、日本和比利时等国的近万吨乏燃料,其核循环技术或设备出口到美国、英国、日本、俄罗斯、比利时等国。建厂以来,阿格厂不仅积累了丰富的运行经验和良好的安全纪录,通过乏燃料后处理和铀钚再循环,既将高放废物转变成了更安全的玻璃固化体,也使铀钚得到再循环利用,相当于节省了近两万吨的天然铀或替代了约4亿吨煤,获得了较好的经济效益。阿格厂的建设与运行也与当地居民及环境和谐相处,并给当地社会经济发展和居民生活水平提高做出了巨大贡献。

  两条腿走路是现实之需

  中国能源报:《“十三五”核工业发展规划》提出,“十三五”我国在后处理产能方面制定三步走计划。您也曾提过核循环产业要实现“两条腿走路”模式,如何理解引进消化国际先进技术与研发掌握自主技术的关系?

  薛维明:国家主管部门坚持战略导向和问题导向,统筹规划我国先进核燃料闭式循环体系建设,制定了“中试规模—示范规模—工业规模”的核循环产业发展路线,并对应制定了三步走计划:建设每年60吨规模后处理中试厂、完成每年200吨规模后处理示范工厂建设、实现每年800吨的商业规模后处理能力。

  在研发掌握自主技术方面,我们将按照从易到难、由小到大的思路,坚持自主创新,在掌握后处理关键技术的基础上尽快形成能力。这包括继续对中试厂进行完善配套,充分发挥其工艺工程验证平台作用,打通核燃料闭式循环之路。同时,大力推进后处理科研攻关,为自主建设工业规模后处理厂奠定基础。

  在自主掌握工业规模后处理技术之前,为解决目前紧迫的实际需求,将积极开展国际合作,尽快形成核循环能力,加快提升后处理技术。中法合作核循环项目的建设与投运匹配我国核电发展计划与快堆发展规划,可使我国迅速跨越二十年时间实现商业化核循环能力,也能保障投资有效和技术成熟,快速提升技术水平,有效缓解2030年以后乏燃料离堆贮存压力,提高乏燃料安全管理水平,并为自主建设、运行大型后处理厂提供借鉴并培养人才。

  中国能源报:中法合作核循环厂是中法两国经贸与核能合作最大的项目,备受两国政府高度重视,目前谈判进展如何?

  薛维明:中法合同谈判工作主要包括技术和商务两个部分。截至今年3月,这两部分谈判基本结束,目前正开展价格谈判的准备工作。

  技术谈判确定了项目技术方案和基本参数,约定了法方的供货范围与内容,制订了进度计划,明确技术服务方式与管理接口,为商务谈判提供了支撑。商务谈判则明确了双方的责任与分工,确定交付和验收程序,在法律法规标准、保险、罚则等方面达成一致。

  中方合同谈判团队始终遵循我国最高核安全要求,结合国内核电发展情况,坚持核循环产业战略方向,确保谈判成果满足我国核能可持续发展的要求。

  中国能源报:中法合作核循环项目的选址工作目前进展到哪一步?

  薛维明:按照国家核安全局下发的(《关于大型核燃料后处理厂选择使用标准的函》国核安办﹝2006﹞1号)要求,大型商用核循环厂选址工作始终遵循我国核电厂厂址选择的规定和导则,充分考虑项目特点与国外类似设施选址情况。

  中法合作核循环项目的厂址普选工作自2007年开始,并于2015年9月组织召开项目推介会,目前我们通过区域分析、图上作业、实地考察,对辽宁、河北、山东、江苏、浙江、福建、广东等沿海省份和甘肃省的可能厂址进行了筛选。下一步将按照规范标准,在科学比较和充分论证的基础上,选出优选厂址及备用厂址,并开展相关查勘和评价工作。该项目厂址最终确定要在科学论证的基础上,广泛征求社会公众意见,经地方人大同意,上报国家最后决策。

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