中国将成“核电超级大国”?60座新核电厂伴你成长

中国将成“核电超级大国”?60座新核电厂伴你成长
2016年09月26日 14:21 财经新干线

关于核电,从技术安全角度,核废料的处理才是问题。而在使用之中,是否可能存在问题?显然先进如日本,福岛核电站的教训也是很深刻的。

中国10年内将造60座新核电厂

中国国家核电(SNPTC)副总经理郑明光日前对英国路透社表示,中国拟在未来10年当中兴建超过60座核电厂,其中,未来5年将建造约30座核反应堆(核反应炉),之后的五年将兴建更多座。

德国《商报》网站称,即便再建60座新核电厂,中国的核电占总电量的比例也只有大约10%。今天,这个比例在美国是近20%,法国超过70%,韩国近30%。中国还有很大发展余地。

《商报》称,这些数字将书写工业史:未来10年内,中国每年将至少建造6座新核电厂,也就是说总共将要建造60座新核电厂。相比之下,同期内14个欧盟国家只计划建造9座核电厂,或许最终只建造一半。中国政府在权衡了气候变化风险和核电风险后得出了结论:没有核电暂时来看是不行的。

60座核电厂花落谁家?

那么,中国未来10年兴建超过60座核的电厂将落户在哪里呢?据悉,这60多座核电厂将落户沿海。

目前中国东部沿海省区——南至海南,北至辽宁——几乎都有核电站,这些省区包括:海南、广西、广东、福建、浙江、江苏、辽宁等。

核废料处理必须从长远考虑

第十八届中国科协年会24日开幕,百余位院士齐聚西安,为我国科学及科普事业贡献力量。年会期间,中国工程院院士周永茂接受人民网记者采访时提到,我国在核电站的运营和监管方面很成功,但在核废料的处理上,却缺乏同样全面的规划。

作为核反应堆工程专家,他对我国核电站建设“既不唱高调,也不唱反调”。他说,我们现在有一些人希望大搞核电站,同时也有一些人不了解、担心核污染,“我不是直接搞核电站的,所以我是中立的。”

周永茂坦言,核能确实有其发展的价值。主要是因为核电有很高的效能,一公斤铀-235的能效相当于2500吨优质煤,这是任何发电方式所不能比拟的。

但核能目前最大的问题是核废料的处理。“这一点,应当引起政府和企业足够关注。”周永茂告诉记者,一个核电厂每年卸出的核废料中,包含有不同程度的放射性元素,有的半衰期几十年,有的上万年或更高,而处理的技术相当复杂。“在核废料、乏燃料的处理上,到目前为止,我国还没有一个很好的长远计划。”

周永茂认为,相比其他国家来说,从86年国家核安全局成立到现在,我国对核电的监管还是相当得当,效果也是有目共睹。目前,我国在广东、浙江、东北等地已经有20多个核电机组在运行,没有一例有人受到伤害的核事故。“这个是相当不容易的。”

“从这一点看,我们只要坚持严格的核监管,应该说核电的安全性还是有保障的。”但是他也指出,当全国只有一两座核电站的时候,容易受到重视,监管也比较容易到位。比如一个操作员需要经过国内大学三至五年的训练后,再到国外经过四五年的训练才回国进行核电站工作,这样核安全的素养和技能修养都比较高。“而中国的计划是要建上百台核电机组,这样一多的话,是不是每一个省市每一个地区都能这么做呢?尽管做五个十个的时候效果很好,但是如果数量到了五十个一百个,还能不能做到?保障措施还能不能跟得上?”

“这是一点都不能马虎,一点都不能松懈的。”周永茂说。

中国核电技术占领世界

德国《商报》断定,核电技术的未来将在中国决定。这不仅因为中国将拥有全球范围内最多的核电厂,还因为西方的很大一部分新核电厂是由中国人建造或参与建造的。中国的企业提供最佳的性价比,而且还包括有利的融资。在经过10年的休整后,欧洲首座新核电厂已经由一家法国和中国组建的财团建造。

此外,在拉锯数月,一度影响中英两国“黄金时代”关系的欣克利角核电项目“重新评估”,终于有了结果。中秋节时,英方宣布,该项目造价180亿英镑,将由法国公用事业公司——法国电力(EDF)承建,中国核工业集团公司(CNNC)和中广核集团(CGN)参与投资。

核电规划的博弈决不能是利益之争!

核电确实可以说是最清洁的能源之一。但一旦出事,后果不堪设想,核电诞生以来,天灾或人祸已经出过几起事件。所以,无论我们还是许多发达国家,才会在日本核泄漏后对核电的开发利用谨慎表态,甚至宣布弃核计划……

实际上,近两年重启核电的声音很高,很大程度是相关利益方出于设备输出、上项目的目的;而国家层面,则有保增长,提升能源清洁程度的综合考虑。

弃核和利用核能的观念较量,不仅在观念层面,而是赤裸裸的利益之争。但笔者认为这是愚蠢的。

什么是乏燃料?

对于现在中国的主流核电厂,没用过的核燃料是低浓缩铀(铀235大约占3%,其余是铀238)。核燃料在反应堆中燃烧到不具经济性之后,电厂就会停堆,并把用过的燃料组件从堆芯中取出。此时的燃料成分发生变化,大约含有96%的铀238,0.8%的铀235,0.4%的铀236,1%的钚239,0.1%的其它超铀元素,其余为各种成分的裂变产物。低浓缩铀的放射性不强,但是乏燃料中大量元素是强放射性的。随着冷却(放置)时间的延长,放射性会逐渐降低。但放置十年之后,仍有日常放射性本底强度的百亿倍之高。 乏燃料如果直接深埋处置,也可叫核废料。

乏燃料怎么一般处理或处置?

主要有两类方法:

一是深埋,直接找个安全的地方埋起来。历史上曾经有很多国家把核废料直接扔到海里。现在可以接受的做法是,找一个地质稳定,不透水的地方,挖一个大于三百米深的地洞,埋在里面。这是深层地质处置法。美国、加拿大、瑞典、芬兰、德国等采取或考虑采取这类方法。 

二是像法国那样,用化学方法将乏燃料中的有用元素分离出来,继续利用,其余的高放射性废料固化,变成玻璃状,然后按照上面的方法深层处置。

乏燃料处理厂容易发生事故吗?

乏燃料处理具有很大的潜在风险。对技术保障、安全措施、管理、监管都有很高的要求。在各项措施到位的情况下,不容易发生事故,或者发生事故后,事态可控。

由于后处理厂有大量放射性在生产线和储存库中,一旦发生不可预计的大事故,危害会很大。 

历史上全球第三严重的核事故是1957年4月21日发生在前苏联Kyshtym军用后处理厂的一次高放射性废料储存罐爆炸事件,这也是世界上唯一一次6级核事故(切尔诺贝利核和福岛是更严重的7级)。 

法国的后处理厂安全记录较好。只在1986年发生过一次小事故,导致5名工人入院治疗。 

而美国汉福特(Hanford site)钚工厂,即军用后处理厂,则在1944年到1971年间持续泄露出大量放射性。 

2004到2005年间,英国的后处理厂(THORP)也发生过一次比较严重的泄漏事故。 

从技术上来说,后处理厂发生事故的可能性比核电厂大。因为在核电厂里,放射性封闭在燃料组件中,不运动、不操作。而后处理厂要打开封闭,并对强放射性的乏燃料进行操作。 

我国如果要建后处理厂,考虑到吸取了前人的经验教训,从业人员纪律性更强,发生事故的可能性应该很小。

国际上乏燃料(核废料)是怎么处理的?

乏燃料后处理产生的高放核废料和不处理的乏燃料都必须深埋处理。 历史上,很多国家曾经直接将高放核废料倾入大海或者注入地下(前苏联),但这种行为很快被国际法禁止。 

目前具备轻水堆乏燃料处理能力的国家只有三个:法国、英国、俄罗斯。日本的后处理厂还在建。 确定走燃料循环路线(即乏燃料处理)的国家有法国、俄罗斯、日本、印度和中国。 确定直接处置乏燃料(也就是不处理)的国家有美国、加拿大、芬兰、瑞典。

乏燃料后处理,即燃料循环有什么缺点?

首先, 代价高昂。由于处理涉及天量的放射性,工作环境需要极端的保障措施,一旦发生一点意外,后果就很严重。一座年处理能力800吨的化工厂,本来应该是一个很小的厂子。大型化工厂都是从十万吨开始算的。如果处理普通化学产品,也就相当于一个上世纪80年代的乡镇企业。不考虑放射性的话,2000万元投资就够了,但是我国后处理厂规划造价已经到了2000亿元。由于发生事故的可能,代价的一部分也表现在需求比较大的隔离区。 

其次, 厂区有非常大的放射性存量。核电厂运来的乏燃料,处理后产生的高放核废料,在最终处置地就绪之前,必须暂存在后处理厂。放射性存量较大幅度地超过一座大型核电站。庞大的放射性存量意味着巨大的潜在风险和超强的安保需求。 

第三, 建设周期长。按照规划,如果后处理厂能够在2020年开工的话,2030年左右才能建成。对于现在乏燃料池已经饱和和即将饱和的核电厂,无法解救燃眉之急。规模那么大,而且国际合作项目相当敏感,能否按照计划进行,实际上是要打一个问号的。法国已经确定降低核电比重,其核电运营企业财务状况相当糟糕,人才流失和后继乏人都在所难免。日本于1989年开工的六所村后处理厂项目,规模也是每年800吨,完工时间已经推迟了23次,最新的计划是到2018年才能开始处理乏燃料。费用也比预计的多了两倍,达到3万亿日元。考虑到日本核能发展前景不明朗,即使在最新的计划期限内完工,项目能够发挥的作用也要大打折扣。 

第四, 以前支持后处理的几条理由后来发现都有问题。 

1、提高铀资源利用率。后处理虽然能够提高,但是非常有限。按一般说法,后处理能提高25%的铀资源利用率,从开始的0.37%提高到约0.46%。但提高这一点利用率的代价实在太高了。打个比方,这就有点像把别人吃过的西瓜皮捡起来,用非常先进的技术剔下没有吃完的瓜瓤,进行复杂的清洗、消毒、增甜,再按照市场上的西瓜单价卖给消费者。如果市面上西瓜的价格是1块钱1斤,这样循环利用后的西瓜瓤成本就是10块钱1斤,但是只能卖1块钱1斤。新生产的混合燃料不仅成本高,还不好用。用完之后会产生更多的超铀元素,成分复杂,难以处理。现有的后处理技术已经不能再处理燃烧后的混合燃料。 

2、减少最后处置的放射性量。这点不假,但是考虑到封装,减少的处置物体积只有一半。无害化时间也的确缩短了,但是无论是1000年还是10万年,现在都无法保证。 

3、为快堆运行制备燃料。全世界经过70年,1000亿美元以上的投入后,发现快堆并不像想象的那么容易。法国、日本都在快堆上吃过大亏。到现在为止,快堆,特别是钠冷快堆,技术上是不可用的。 

4、为核电厂纾解乏燃料存储困难。这一点没有那么非做不可,不需要后处理厂也行。

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