核燃料循环成本与核电的竞争力

核燃料循环成本与核电的竞争力

蔡骏驰

江苏核电有限公司222042

摘要：随着世界经济的联系越来越密切，国际市场核燃料价格变幻莫测，对我国核电的成本和发展产生影响。降低核燃料成本是核电节约资源、降低成本的关键，文章通过分析控制整个核燃料循环成本，提升中国核电的竞争力为出发点，提出了一些促进核燃料产业和核电产业共同发展的几项措施，以供参考。

关键词：核电；核燃料循环；成本控制

引言：国际市场上天然铀的价格有现货价、期货价，不同价格有一定的差别，但总体变化趋势是一致的，天然铀价格在这24年中变化明显。尤其从2006年开始有一轮大幅度上涨的行情，并且在2007年中期达到最高点，之后价格有较剧烈的震荡，目前在50美元/磅左右徘徊。面对核燃料价格的变幻莫测，我国核电行业如何才能在竞争力激烈的国际市场稳步发展，成为当前我们核电业界值得思考的问题。

1、中国核电竞争力概述

我国经济的快速发展带动了电力建设的高速增长，每年全国电力装机容量都上一个新台阶，截至2015年底，全国发电装机容量达到87407万千瓦，同比增长10.23%。具体指标如表1所示。

表12015年中国电力基本情况简表

1.1品牌

核电具有安全、清洁、技术含量高等的优势，但核电与其他电力的安全性相比，就类似于飞机和汽车的安全性比较，应该说飞机的安全性比汽车的安全性要高很多，但因为飞机一旦发生事故，其危害性却是汽车的几十倍，所以人们对飞机的担心就相对比较高。所以要强化核电意识，树立核电独有的优势形象，加大核电的宣传力度。随着30年来核电安全稳定运行业绩的影响，普遍被大众所接受。当然，每一个核电站还需要我们来共同维护核电的品牌。

1.2质量

核电能够实现长期稳定的运行优势，但核电在运行过程中的调峰能力差，功率水平不能做到频繁调节，所以，核电的优势在市场缺电的情况下得以实现，其质量优于火电和水电；反之，核电的调峰市场电力过剩的情况下能力就不如火电和水电。从表1电力基本情况可以得知，核电的发电利用小时数远远高于其他电力在近几年缺电的环境下，核电对我国经济发展作出了巨大的贡献。

1.3价格

广大群众都避免不了使用电力，因此对价格的起伏变动相对比较敏感，而电力作为一种通用商品，只有以低成本的优势才能在价格的竞争力取胜，所以成本可以说对竞争力起到重要抑或决定性的作用。

2、核燃料循环成本简介

2.1核燃料循环概念

核电厂每生产1kW?h电量需花费在核燃料循环方面的费用。核燃料循环成本是核电厂发电成本的重要构成之一，有两种概念，相应有两种计算方法。概念一：核电厂为生产1kW?h电量需花费在核燃料循环方面的全部费用。它既包括运行过程中所消耗核燃料的费用，又包括为维持反应堆临界而长期积压在反应堆内的那部分核燃料的费用。前者称为可变燃料成本，后者称为固定燃料成本。核燃料循环成本为可变燃料成本和固定燃料成本之和。概念二：核电厂为生产1kW?h电量所消耗核燃料的全部核燃料循环费用，即只计入可变燃料成本而不计固定燃料成本。后者一般包括在基本建设投资内，按折旧(或投资回收)费计入发电成本。

2.2核燃料循环成本

2.2.1直接处置方案

直接处置方案也可称为“一次通过循环”。在这种循环方案中，从反应堆卸出的乏燃料(辐照燃料)被当做放射性废物不再利用。这些乏燃料首先在反应堆冷却池中冷却一段时间(一般为7年)，然后被转移到临时存储厂存放。这些乏燃料至少需要在临时存储厂存放50年，然后经过固化、封装等处理过程，最后进行地质深埋。直接处置方案的工艺路线如图2所示。

图2直接处置方案的工艺路线

2.2.2部分再循环方案

在部分再循环方案中，对乏燃料中所含的96%的有用核燃料(主要是铀和钚)进行分离并回收利用，制成浓缩的回收铀燃料(REPUOX)和混合氧化物燃料(MOX)，二次通过压水反应堆。但是由于只再循环一次，所以叫做“部分再循环”。部分再循环方案的工艺路线如图3所示。

图3部分再循环方案的工艺路线

3、技术升级提高核电竞争力的展望

近年来国家出台了《核电安全规划(20112020年)》等多项规划、政策，提高核电准入门槛，新建核电机组必须符合三代安全标准，又发布了一批行业技术标准，意在安全、高效地发展核电。同时，2014年我国政府工作报告明确把核电“走出去”写入国家战略，国内企业和核电主管部门先后与多国签署了核能核电领域的合作性文件，并已敲定中国企业参与英国欣克利角C项目以及阿根廷和罗马尼亚重水堆项目。

随着方家山核电厂2号机组等10台在建核电机组投入商业运营，2015年核电新增装机容量约为1054万千瓦，在役核电装机容量达到3084：6万千瓦，比2014年增长51.9%，增速同比上升15个百分点，但在役装机容量低于“十二五”规划目标的4000万千瓦。由于新投产核电机组较多，将拉低2015年核电设备年利用小时数，降至7000小时，比2014年下降6.5%。核电发电量约为1792.7亿千瓦时，比2014年增长42%，占总发电量(56050亿千瓦时)的3.1%，比2014年提高0.8个百分点。核电用电量将达到1685亿千瓦时，同比增长37%，核电占全社会用电量的3%。

到2020年，我国在役核电装机容量将达到5800万千瓦，占发电总装机容量(19.28亿千瓦)的3%，比2015年上升0.9个百分点，在建核电装机3000万千瓦。核电年利用小时数7500小时，核电用电量3389亿千瓦时，占全社会用电量(65951亿千瓦时)的5.1%，比2015年提高2.1个百分点。

4、提升我国核电竞争力的建议

4.1完善核燃料循环发展战略

2015年2月4日，在习近平主席和阿根廷总统克里斯蒂娜的共同见证下，中国与阿根廷签署了《关于在阿根廷合作建设压水堆核电站的协议》。该协议的签署标志着中国自主三代核电技术成功出口拉丁美洲。有评论称，核电正成为继高铁之后中国装备制造业的新名片。依据我国核电发展战略，要想完善核燃料循环方面的发展战略。应该将立足点放在整个燃料循环的角度上，做经济效益等利弊分析，将整个燃料循环成本总体降低；并为我国制定乏燃料后处理政策等提供分析依据，全面评价核电的发展及其对国家的战略作用。

4.2降低核燃料循环前段成本

研究开发或引进矿石开采、选矿、加工、铀浓缩等新技术，如已采用的地浸法采矿、铀浓缩离心法，这些都是降低成本的有效措施；引进消化国外新技术，提高元件制造劳动生产率，实现锆合金包壳等材料的国产化，积极降低燃料元件制造成本；加强国际合作，采取“走出去”的战略，坚持两个市场，两种资源的路线，以加大我国铀资源的保障能力。

4.3降低核燃料循环后段成本

4.3.1乏燃料的运输

乏燃料运输容器的设计需考虑热工计算、力学计算、临界计算和辐射防护等问题，如对中子的防护。乏燃料运输容器由于对其要求特别高，所以造价也特别高，使得运输成本大大增加。今后应该逐步实现运输容器的国产化，降低其运输费用。

4.3.2乏燃料后处理回收

乏燃料回收还是不回收，在经济上要对回收情况下发生的后处理费用，加上裂变产物玻璃固化和储存费用，减去由于复用铀、钚而节省的天然铀和分离功开支，和不回收情况下发生的乏燃料封装和无限期安全储存(其体积为回收情况下的3～7倍)的费用，两者进行比较。据一项估计，在目前的技术经济条件下，当天然铀价格高于$90/kg时，以后处理回收为合算。2007年铀价飞涨，已经远远超过目标价，目前价格基本在目标价附近。当然，这还需要根据我国的具体情况进行具体分析。

5、结束语

随着当前我国对电力需求的不断增加，以及电力体制改革的不断深化，发电企业的竞争压力越来越大，这种压力也影响到了核电领域。要想有效降低整个核燃料循环成本，就要统筹考虑整个核燃料循环产业，在提高核电竞争力的同时，也能促进核燃料产业的安全、稳定前进。

参考文献

[1]周超然,王宇钢.三种核燃料循环战略中长期平衡物质流的计算[J].北京大学学报(自然科学版),2015,03：377-383.

[2]程琦福,费洪澄,张钧.核燃料循环设施与放射性废物环境安全管理的实践和思考[J].环境与可持续发展,2015,02：102-104.

[3]吕丹,赵善桂,宋凤丽,阙骥,杨晓伟,刘新华.核燃料循环设施事故分析方法探讨[J].核科学与工程,2015,04：694-701.