核电“降魔”路凸显隐忧 乏燃料面临上限却无处安放

2016/11/2 13:59:51

【清洁能源】按照“十三五”规划，到2020年，中国核电（601985）装机容量将达到5800万千瓦，在建装机容量将达到3000万千瓦以上，而按照核电发展中长期展望的规划，到2030年中国核电的装机容量将达到1.2亿—1.5亿千瓦。而这让中国的核电乏燃料的处置问题面临两难的境地。

核电“降魔”路凸显隐忧 乏燃料面临上限却无处安放

兴业证券（601377）最近发布的一份研究报告(下文简称“报告”)显示：中国2020年将有13台机组乏燃料池饱和，而到了2025年，目前在运所有机组乏燃料池都将饱和。由此“十三五”期间后处理产业链整体市场空间总计达到千亿级。

其中，预计至2020年高放乏燃料处置市场空间可达到到800亿，中低放废料处置市场空间可达到300亿。根据规划，2020年核电达到5800万千瓦在运，3000万千瓦在建规模。未来十年，中国核电机组运行累计产生的压水堆乏燃料总量将达到15800吨。报告称，“十三五”将成为乏燃料的中间贮存和处理的关键时期，产业链将出现对乏燃料贮存和处置的旺盛刚需。

另据世界核电强国的普遍经验和国际原子能机构的测算，当一个核电国家本国核电运行达到200堆年(1台核电机组运行1年=“1堆年”)时，就必须着手对核废料进行妥善处置，否则将存在对环境和全产业链发展的潜在威胁。2016年3月底，中国核电运行已达到197.88堆年，目前在运核电机组26台，2016年底将超过200堆年，进入“十三五”后，对乏燃料进行处置已到关键时刻。

或将超出自身存储能力

随着“十三五”期间核电后处理刚需释放，国内核电设备公司已经意识到这一领域高成长性，投入力度明显增加，目前中子吸收材料已经基本完成国产化替代。预计“十三五”核电后处理产业链国产化程度将大幅提升，进一步刺激国内千亿市场形成。

但连云港（601008）市中法核循环项目的暂停，正在将中国核电废料处置的问题推向前台。按照“十三五”规划，到2020年，中国核电装机容量将达到5800万千瓦，在建装机容量将达到3000万千瓦以上，而按照核电发展中长期展望的规划，到2030年中国核电的装机容量将达到1.2亿—1.5亿千瓦。

国务院核电领导小组办公室原副主任汤紫德指出，当核电装机规模超过1亿千瓦时，核电乏燃料(即核电废料的主要组成部分)就将超出核电站存储能力。中国目前的核电站则是按照自身可以存储10年乏燃料设计。

这让中国的核电乏燃料的处置问题面临两难的境地：一边是旨在处理核电乏燃料的核循环项目在公众情绪上很难形成共识；另一方面，则是随着中国核电事业的大发展和装机容量的提升，乏燃料正在面临超出核电站自身设计储存能力的局面。

“如果没有核循环项目，中国的核电大发展将受到制约。”汤紫德进而介绍说，核电站自身设计时，乏燃料可以在核电站储存10年左右。“当核电装机规模达到1亿(千瓦)的时候，产生的乏燃料就将超过储存能力。“未来乏燃料的储存会非常困难，乏燃料就像城市垃圾一样，需要被拉走，但是往哪里放呢？”他指出。

乏燃料是“魔鬼”吗？

早在2015年，环保部核与辐射安全中心总工程师柴国旱就曾表示，目前大亚湾核电厂乏燃料水池已经饱和，田湾核电厂乏燃料水池接近饱和，已经建成的离堆乏燃料湿法储存设施也已贮存饱和。

公开资料显示，乏燃料是经受过辐射照射、使用过的核燃料，通常是由核电站的核反应堆产生，这种燃料的铀含量降低，无法继续维持核反应。乏核燃料中包含有大量的放射性元素，因此具有放射性，如不加以妥善处理，会严重影响环境与接触到它的人的健康。

对我国而言，随着能源问题的凸显，核电产业迅速发展，核电运行后产生的乏燃料增加。中国核能行业协会副秘书长徐海玉详解了当前与未来国内乏燃料处理的缺口，“到2020年，我国如果能实现5800万千瓦的核电装机目标，每年将产生约1500吨乏燃料，累计储量将达到一万吨，之后还将逐年增加”，届时将需要强大和健全的乏燃料处理技术与能力。

多位核电专家均表示，乏燃料处理工厂的建设已经迫在眉睫。但无论是自主技术还是中法合作，乏燃料后处理大厂投资强度均超过普通核电站，建设周期超过10年，投资额更是动辄数千亿元。“乏燃料处理没有技术就是负担，有能力就是财富。”曾任中国核动力研究设计院高级工程师的李映发表示。

汤紫德曾对我国乏燃料处理能力不足打了一个形象的比喻，他说目前我国核电站的后端乏燃料贮存、运输和处理的技术与设备绝大部分依赖进口，而且只能处理每年产生的乏燃料中的一小部分，就像是“能吃不能拉”，我国核电产业欠缺完善的“卫生间”。

如何锁紧“潘多拉盒子”

而事实上，“2004年，我们撰写了一个报告，其中讲到我国的乏燃料处理比印度还落后，引起了国家领导人的震惊。”中科院院士柴之芳说。

目前，全球主要的核国家都有乏燃料处理装置，包括法国、美国、英国、俄罗斯、日本。“印度早在十几年前就建成了3个百吨级的处理厂，而我国仅有甘肃一个50吨级的处理厂，远远无法满足商业核电站的乏燃料处理需求。”

没有处理厂，我国商业核电站的乏燃料只能存在水池中，一般核电站的水池设计容量仅能满足其15—20年的乏燃料总量。自1991年秦山核电站投运，目前已有多个核电站的水池存满。核电站不得不扩建水池或寻求干法储存，但这些仅是权宜之计。

究竟是什么原因导致核电产业前、后端发展不平衡呢？“没有持续性投入、缺少国家顶层设计是根源。”清华大学教授陈靖介绍说，2010年，国家重大专项中设立了乏燃料后处理子项，预算经费68.95亿元，但是到目前只下拨了2.6亿元。

“虽然乏燃料处理写入国家核电发展规划，但是没有细化，无法执行。”叶国安认为，我国乏燃料处理工业化能力较弱，工艺、设备、质控都不能满足连续的、大容量的处理要求。上世纪70年代，朱永濬院士带领团队研究提出了从高放射性废液中去除锕系元素的TRPO萃取流程，为我国独创，达到国际先进水平，受到国际核能界的高度评价。但是因为工业化研究和后续投入没有跟上，至今仍未转化为处理装置。柴之芳院士不无遗憾地说。