如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,大型先进压水堆、高温气冷堆和乏燃料后处理大厂科研专项

中核网消息
2月11日,大型先进压水堆和高温气冷堆核电站重大专项任务合同书签字仪式在钓鱼台国宾馆隆重举行。九个课题承担单位参加了签字仪式,其中中国核电工程有限公司和中国原子能科学研究院作为后处理大厂科研重大专项课题主要承担单位与国家能源局签订了任务合同书。

核电重大专项2014年立项课题启动实施

摘要: 建设在中国原子能科学研究院内的中国实验快堆工程。
2010年12月21日,中核集团的网站上出现了一条不起眼的短讯:「中国第一座动力堆乏燃料后处理中间试验工厂中核404中试工程热调试取得成功。」
对于业内人士来讲,这只是一媒体:中国核燃料比印落后20年建设在中国原子能科学研究院内的中国实验快堆工程。
2010年12月21日,中核集团的网站上出现了一条不起眼的短讯:「中国第一座动力堆乏燃料后处理中间试验工厂中核404中试工程热调试取得成功。」
对于业内人士来讲,这只是一个普通的消息。几天后,经过媒体连番报道,它被解读成了2010年最重大的新闻之一:核技术取得重大突破,核燃料效率猛增60倍,中国铀资源够用3000年。
中国是全球核电站在建规模最大的国家,核电爆发式增长对中国铀资源形成极大考验。据当前已公布的权威信息,截至2010年9月,国务院核准34台核电机组,装机容量3692万千瓦。
另据正待国务院批准的《新兴能源产业发展规划》,2020年核电装机容量将在8000万千瓦左右。就全球而言,天然铀更处于供不应求状态。
在此背景下,「可用3000年」的消息及时、给力,如一颗炸弹,首先在股市上激起波澜。
1月5日,核电板块暴涨,中核科技(000777.SZ)、沃尔核材(002130.SZ)先后涨停。在央视1月3日报道的第二天,从事海外铀资源开发的中核国际(02302.HK)逆市急跌12.7%。
真相是什么呢?
「我国自主设计和建设的乏燃料后处理中试厂,20多年来经历了许多磨难,克服了一个又一个困难,终于取得了今天热调试的成功,离正式运行又近了一步。无疑这极大地鼓舞了国内后处理技术研发队伍计程车气,中试工程的同志们所取得的这一重要进展值得庆贺,他们奋发图强、艰苦奋斗的创业精神值得弘扬。但是,必须清醒地认识到,即使今后几年内中试厂运转起来了,也还不是一个商业化的乏燃料后处理厂,而是为设计、建造商用后处理厂提供必要的设计依据和运行经验。」
中国原子能研究院研究员顾忠茂对《瞭望东方周刊》表示。
「自主研发的每一步进展都是意义重大的,这有助于我们加快核燃料循环工业体系的建设,但应该看到,中国的后处理技术总体上还处于落后阶段。不要说跟技术先进的法国、英国和日本比,我们比邻国印度还要落后二十年。」顾忠茂说。
乏燃料后处理的核心是铀钸分离,之后还要经MOX(铀钸混合氧化物)燃料制造,并供应给快堆燃烧并增殖燃料,快堆乏燃料再进行后处理和快堆燃料制造。如此循环多次,才能使得核燃料得到更加充分的利用,同时使核废物的辐射强度大幅减弱。这被称为核燃料的闭式循环。
「当前,中国的核燃料循环前段(包括铀矿勘探、采冶、提纯、铀转化、铀浓缩、燃料制造)已经形成工业能力,当然其规模尚待扩大,技术水平尚待进一步提高,以满足国内核电快速发展的需要;我国核燃料循环后段尚未形成工业能力,我们没有压水堆乏燃料后处理厂,也还没掌握MOX燃料制造技术和工厂,快堆乏燃料后处理研究尚未正式开始。」顾忠茂说。
万里长征一小步
当核电站的核燃料维持不了一定的功率时,就需要更换,被换下来的燃料组件被称作乏燃料。但这并非「废料」,因为其中仍含有超过95%的铀,燃烧过程中还通过核反应生成了钸等新元素,其中,钸可作为核燃料和核武器的材料。
对于乏燃料的处理有两种方式,一是「一次通过」,即不加后处理直接填埋;二是「闭式循环」,即回收有用元素再循环利用。
通过后处理技术将铀和钸提取分离出来,回收再使用可大幅提高核燃料的利用率。
早在上世纪60年代中期,中国就成功开发了军用后处理技术,并建成和运用了后处理厂,其分离工艺技术水平与当时的国际水平相当。随着后来军用后处理厂停产,后处理技术研发陷入停滞期。
1986年,曾参与中国原子弹制造的中核404厂开始「军转民」,被确定为乏燃料后处理基地。
「404中试厂的技术还不是很先进,一些关键的设备包括剪切机、溶解器,后处理钸尾端的关键设备,一些远距离维修技术,自控技术等都还比较落后。但是我们毕竟自己搞出来了,具有了改进和发展的基础。」顾忠茂介绍说。
据悉,在完成国家规定的50吨乏燃料处理任务后,中试厂将进行改扩建,形成年处理80吨的能力。当然,这个过程还需要好几年。
随着中国核电产业的爆发式发展,乏燃料后处理的研究日益受到重视,并被列入了国家科技16个重大专项之一《大型先进压水堆和高温气冷堆核电站重大专项》中,并为后处理技术单列出了70多亿元的经费,以建成一个更先进的后处理厂。
「我们还得经过10年努力,到2020年完成这个重大专项的研究开发任务。那时,工艺可以更先进,设备和自控能力都将大幅提高。」顾忠茂介绍说。
中国原子能研究院承担的是后处理的主工艺研发。而工艺是一个后处理厂的灵魂。工艺的改进意味着整个流程更短、效率更高且更安全。先进的工艺可以使厂房变小,投资成本降低,相关的设备也会更加先进。
为引进争得谈判筹码
在自主研发的同时,中国和法国也一直就后处理大厂的技术引进和合作进行谈判。
在2008年的中国国际核工业展上,法国原子能委员会主席阿兰·毕加披露了中法合作细节:中法在合作建设一座价值150亿欧元的乏燃料后处理和循环再利用工厂问题上已经成立了联合工作组,总体进程顺利。尚未解决的问题只有两个:
一是选择哪种最佳技术方案;二是国际保障、监督的实施方式。
实际上,最大的障碍似乎还是引进的代价。
「法国给我们开出了天价,堪比一个三峡工程。」中核集团一位内部人士告诉《瞭望东方周刊》。
这个「天价」与阿兰·毕加透露的150亿欧元也有差距,为200亿欧元,而后处理大厂的年处理能力为800吨。
相比之下,法国为美国曾经考虑(奥巴马上台后,美国停止了后处理厂建设计划)开建的年处理能力为2500吨的后处理厂开出的价码仅为120亿美元,如果包括一个MOX厂,则为160亿美元。
「从800吨到2500吨,成本约增加50%,算起来法国给中美之间的价格也相差两倍。」一位知情人士表示。
造成这种差价的原因是美国在后处理方面有深厚的技术基础。美国是最早建成军用和商用后处理厂的国家,在上世纪70年代初建成了处理能力为1500吨/年的商用后处理厂。
基于卡特政府的不扩散核能政策,美国于1977年决定采用「一次通过」循环方式,故该后处理厂建成后未投入运行。
然而,美国的商用后处理厂虽叫停,后处理技术的研发却并未停止。这使得美国在谈判中掌握了较大的话语权。
「在技术引进的谈判中我们要掌握话语权,就必须有一定的技术基础。这次404中试厂的热调试成功为我们在谈判中加上了一枚筹码,等到未来中试厂正式运转起来,我们的议价能力会更强。」顾忠茂告诉瞭望东方周刊记者。
前国家能源局局长张国宝曾表示,在乏燃料后处理方面,做好专项科研是实现「以我为主,中外合作」建设商业化后处理大厂的重要支撑,必须自主掌握建设后处理大厂核心技术。因此,后处理重大专项也是中国核工业为自己打造的一枚谈判利器。
在引进谈不拢的情况下,中核集团有了第二个方案,即自建一个年处理能力为200吨或400吨的厂。「用重大专项的科研成果肯定来不及了,所以中核很有可能是在404中试厂的技术基础上来做,适当放大几倍还是有可能的。」顾忠茂表示。
顾忠茂对于全盘引进并不赞同。「把全盘引进变成关键设备引进,成本就可以降低很多,因为引进关键设备的话时间可以加快,我们也能掌握主动权。」
「3000年」之辩
中央电视台在对热调试成功这一后处理技术进展报道时,作出了这样的推算:实现了核动力堆中燃烧后的核燃料的铀、钸材料回收,如果能将钸材料在动力堆上实现循环利用,这意味着在现有核电规模下,中国已经探明的铀资源从大约只能使用50到70年,变成了足够用3000年。
乏燃料经过后处理,如果应用于中国当前已经运行和在建的主力堆型压水堆,核燃料的利用率只能提高约20%-30%,如果放入快堆中并经过多次(12-18次)循环,则可以提高60-70倍。
问题是,直到2010年7月,中国实验快堆刚刚达到首次临界,距离商用起码还需要20多年的努力。
「许多人看到这个数字后都打电话过来询问原委,其中还包括国土资源部的人。」一位中核集团内部人士告诉瞭望东方周刊记者。
这个消息也引发了核电股的小动荡。1月5日,中核集团旗下的中核科技(000777.SZ)率先涨停,紧接着沃尔核材(002130.SZ)也快速跟进涨停。
至收盘时,核电指数大涨1.32%,板块内江苏神通(002438.SZ)、自仪股份(600848.SH)、兰太实业(600328.SH)这三个核电设备制造概念股涨幅也都逾6%。
监测数据显示,共有5.44亿元主力资金净流入核电板块,其中,两只涨停股中核科技和沃尔核材分别获得3.18亿元和1.4亿元资金净流入。
有趣的是,1月3日央视播报这一新闻之后的第二天,中核集团旗下另一上市公司,从事海外铀资源开发的中核国际(02302.HK)立即逆市急跌12.7%。
「如果消息说国内的铀都用不完了,那投资者对中核国际的预期一定大受影响。」国金证券分析师张帅说。
铀矿石含有各种成分,其中铀235可用作热堆电站(如压水堆)发电,但铀矿石里的铀-235富集度仅为0.714%。在全球范围内来说,经济可开采的铀资源不是无限的。
核电专家张禄庆分析说,全世界投运的430多座核电反应堆,运行一年需消耗约65500吨天然铀。而2008年全世界铀矿山一共供应了43760吨天然铀。
来自世界核学会的统计,2009年美、法、日、俄、韩和德6个国家核电厂耗铀总计达48203吨。这就是说,2008年全球铀矿山的总产量还不够这6国之用。
而中国的铀资源需求量则更大。当核电装机容量4000万千瓦,每年将需要天然铀约7000吨,以2020年中国核电总装机容量达到8000万千瓦的目标来计算,每年需天然铀14000吨。中国每年都需大量进口天然铀,随着中国核电机组的增加,数量也将会一直攀升。

国家能源局局长张国宝说,大型先进压水堆、高温气冷堆和乏燃料后处理大厂科研专项,是当前我国核电科技创新的主渠道。张国宝强调,在乏燃料后处理方面,做好专项科研是实现“以我为主,中外合作”,建设商业化后处理大厂的重要支撑,通过专项我们必须自主掌握建设后处理大厂核心技术。张国宝要求,各课题承担单位务必高度重视,珍惜机会,发扬艰苦奋斗、团结协作精神,加强组织协调,配备高素质科研队伍,按计划,高标准、高质量完成各项工作任务,为实现我国核电技术的跨越发展作出贡献。

近日,国家能源局与18家课题责任单位签订了核电重大专项2014年立项课题任务合同书及预算书,标志着课题的组织实施工作正式启动。

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