中國核燃料技術被躍進 實際比印度落後20年

morris_2007

中國的乏燃料後處理技術還處於落後階段，不要說跟技術先進的法國和英國比，我們比鄰國印度還要落後二十年

2010年12月21日，中核集團的網站上出現了一條不起眼的短訊：“中國第一座動力堆乏燃料後處理中間試驗工廠中核404中試工程熱調試取得成功。”

對於業內人士來講，這只是一個普通的消息。幾天後，經過媒體連番報道，它被解讀成了2010年最重大的新聞之一：核技術取得重大突破，核燃料效率猛增60倍，中國鈾資源夠用3000年。

中國是全球核電站在建規模最大的國家，核電爆發式增長對中國鈾資源形成極大考驗。據目前已公布的權威信息，截至2010年9月，國務院核准34台核電機組，裝機容量3692萬千瓦。

另據正待國務院批准的《新興能源產業發展規劃》，2020年核電裝機容量將在8000萬千瓦左右。就全球而言，天然鈾更處於供不應求狀態。

在此背景下，“可用3000年”的消息及時、給力，如一顆炸彈，首先在股市上激起波瀾。

1月5日，核電板塊暴漲，中核科技（000777.SZ）、沃爾核材（002130.SZ）先後漲停。在央視1月3日報道的第二天，從事海外鈾資源開發的中核國際（02302.HK）逆市急跌12.7%。


真相是什麼

“我國自主設計和建設的乏燃料後處理中試廠，20多年來經歷了許多磨難，克服了一個又一個困難，終於取得了今天熱調試的成功，離正式運行又近了一步。無疑這極大地鼓舞了國內後處理技術研發隊伍的士氣，中試工程的同志們所取得的這一重要進展值得慶賀，他們奮發圖強、艱苦奮鬥的創業精神值得弘揚。但是，必須清醒地認識到，即使今後幾年內中試廠運轉起來了,也還不是一個商業化的乏燃料後處理廠，而是為設計、建造商用後處理廠提供必要的設計依據和運行經驗。”

中國原子能研究院研究員顧忠茂對《瞭望東方周刊》表示：“自主研發的每一步進展都是意義重大的，這有助於我們加快核燃料循環工業體系的建設，但應該看到，中國的後處理技術總體上還處於落後階段。不要說跟技術先進的法國、英國和日本比，我們比鄰國印度還要落後二十年。”顧忠茂說。

乏燃料後處理的核心是鈾鐶分離，之後還要經MOX（鈾鐶混合氧化物）燃料制造，並供應給快堆燃燒並增殖燃料，快堆乏燃料再進行後處理和快堆燃料制造。如此循環多次，才能使得核燃料得到更加充分的利用，同時使核廢物的輻射強度大幅減弱。這被稱為核燃料的閉式循環。

“目前，中國的核燃料循環前段（包括鈾礦勘探、采冶、提純、鈾轉化、鈾濃縮、燃料制造）已經形成工業能力，當然其規模尚待擴大，技術水平尚待進一步提高，以滿足國內核電快速發展的需要；我國核燃料循環後段尚未形成工業能力，我們沒有壓水堆乏燃料後處理廠，也還沒掌握MOX燃料制造技術和工廠，快堆乏燃料後處理研究尚未正式開始。”顧忠茂說。


萬里長征一小步

當核電站的核燃料維持不了一定的功率時，就需要更換，被換下來的燃料組件被稱作乏燃料。但這並非“廢料”，因為其中仍含有超過95%的鈾，燃燒過程中還通過核反應產生了鐶等新元素，其中，鐶可作為核燃料和核武器的材料。

對於乏燃料的處理有兩種方式，一是“一次通過”，即不加後處理直接填埋；二是“閉式循環”，即回收有用元素再循環利用。

通過後處理技術將鈾和鐶提取分離出來，回收再使用可大幅提高核燃料的利用率。

早在上世紀60年代中期，中國就成功開發了軍用後處理技術，並建成和運用了後處理廠，其分離工藝技術水平與當時的國際水平相當。隨著後來軍用後處理廠停產，後處理技術研發陷入停滯期。

1986年，曾參與中國原子彈制造的中核404廠開始“軍轉民”，被確定為乏燃料後處理基地。

“404中試廠的技術還不是很先進，一些關鍵的設備包括剪切機、溶解器，後處理鐶尾端的關鍵設備，一些遠距離維修技術，自控技術等都還比較落後。但是我們畢竟自己搞出來了，具有了改進和發展的基礎。”顧忠茂介紹說。

據悉，在完成國家規定的50噸乏燃料處理任務後，中試廠將進行改擴建，形成年處理80噸的能力。當然，這個過程還需要好幾年。

隨著中國核電產業的爆發式發展，乏燃料後處理的研究日益受到重視，並被列入了國家科技16個重大專項之一《大型先進壓水堆和高溫氣冷堆核電站重大專項》中，並為後處理技術單列出了70多億元的經費，以建成一個更先進的後處理廠。

“我們還得經過10年努力，到2020年完成這個重大專項的研究開發任務。那時，工藝可以更先進，設備和自控能力都將大幅提高。”顧忠茂介紹說。

中國原子能研究院承擔的是後處理的主工藝研發。而工藝是一個後處理廠的靈魂。工藝的改進意味著整個流程更短、效率更高且更安全。先進的工藝可以使廠房變小，投資成本降低，相關的設備也會更加先進。


為引進爭得談判籌碼

在自主研發的同時，中國和法國也一直就後處理大廠的技術引進和合作進行談判。

在2008年的中國國際核工業展上，法國原子能委員會主席阿蘭·畢加披露了中法合作細節：中法在合作建設一座價值150億歐元的乏燃料後處理和循環再利用工廠問題上已經成立了聯合工作組，總體進程順利。尚未解決的問題只有兩個：

一是選擇哪種最佳技術方案；二是國際保障、監督的實施方式。

實際上，最大的障礙似乎還是引進的代價。

“法國給我們開出了天價，堪比一個三峽工程。”中核集團一位內部人士告訴《瞭望東方周刊》。

這個“天價”與阿蘭·畢加透露的150億歐元也有差距，為200億歐元，而後處理大廠的年處理能力為800噸。

相比之下，法國為美國曾經考慮（奧巴馬上台後，美國停止了後處理廠建設計劃）開建的年處理能力為2500噸的後處理廠開出的價碼僅為120億美元，如果包括一個MOX廠，則為160億美元。

“從800噸到2500噸，成本約增加50%，算起來法國給中美之間的價格也相差兩倍。”一位知情人士表示。

造成這種差價的原因是美國在後處理方面有深厚的技術基礎。美國是最早建成軍用和商用後處理廠的國家，在上世紀70年代初建成了處理能力為1500噸/年的商用後處理廠。

基於卡特政府的不擴散核能政策，美國於1977年決定采用“一次通過”循環方式，故該後處理廠建成後未投入運行。

然而，美國的商用後處理廠雖叫停，後處理技術的研發卻並未停止。這使得美國在談判中掌握了較大的話語權。

“在技術引進的談判中我們要掌握話語權，就必須有一定的技術基礎。這次404中試廠的熱調試成功為我們在談判中加上了一枚籌碼，等到未來中試廠正式運轉起來，我們的議價能力會更強。”顧忠茂告訴本刊記者。

前國家能源局局長張國寶曾表示，在乏燃料後處理方面，做好專項科研是實現“以我為主，中外合作”建設商業化後處理大廠的重要支撐，必須自主掌握建設後處理大廠核心技術。因此，後處理重大專項也是中國核工業為自己打造的一枚談判利器。

在引進談不攏的情況下，中核集團有了第二個方案，即自建一個年處理能力為200噸或400噸的廠。“用重大專項的科研成果肯定來不及了，所以中核很有可能是在404中試廠的技術基礎上來做，適當放大幾倍還是有可能的。”顧忠茂表示。

顧忠茂對於全盤引進並不贊同。“把全盤引進變成關鍵設備引進，成本就可以降低很多，因為引進關鍵設備的話時間可以加快，我們也能掌握主動權。”


“3000年”之辯

中央電視台在對熱調試成功這一後處理技術進展報道時，作出了這樣的推算：實現了核動力堆中燃燒後的核燃料的鈾、鐶材料回收，如果能將鐶材料在動力堆上實現循環利用，這意味著在現有核電規模下，中國已經探明的鈾資源從大約只能使用50到70年，變成了足夠用3000年。

乏燃料經過後處理，如果應用於中國目前已經運行和在建的主力堆型壓水堆，核燃料的利用率只能提高約20%-30%，如果放入快堆中並經過多次（12-18次）循環，則可以提高60-70倍。

問題是，直到2010年7月，中國實驗快堆剛剛達到首次臨界，距離商用起碼還需要20多年的努力。

“許多人看到這個數字後都打電話過來詢問原委，其中還包括國土資源部的人。”一位中核集團內部人士告訴本刊記者。

這個消息也引發了核電股的小動蕩。1月5日，中核集團旗下的中核科技（000777.SZ）率先漲停，緊接著沃爾核材（002130.SZ）也快速跟進漲停。

至收盤時，核電指數大漲1.32%，板塊內江蘇神通（002438.SZ）、自儀股份（600848.SH）、蘭太實業（600328.SH）這三個核電設備制造概念股漲幅也都逾6%。

監測數據顯示，共有5.44億元主力資金淨流入核電板塊，其中，兩只漲停股中核科技和沃爾核材分別獲得3.18億元和1.4億元資金淨流入。

有趣的是，1月3日央視播報這一新聞之後的第二天，中核集團旗下另一上市公司，從事海外鈾資源開發的中核國際（02302.HK）立即逆市急跌12.7%。

“如果消息說國內的鈾都用不完了，那投資者對中核國際的預期一定大受影響。”國金證券分析師張帥說。

鈾礦石含有各種成分，其中鈾235可用作熱堆電站（如壓水堆）發電，但鈾礦石裡的鈾-235富集度僅為0.714%。在全球範圍內來說，經濟可開采的鈾資源不是無限的。

核電專家張祿慶分析說，全世界投運的430多座核電反應堆，運行一年需消耗約65500噸天然鈾。而2008年全世界鈾礦山一共供應了43760噸天然鈾。

來自世界核學會的統計，2009年美、法、日、俄、韓和德6個國家核電廠耗鈾總計達48203噸。這就是說，2008年全球鈾礦山的總產量還不夠這6國之用。

而中國的鈾資源需求量則更大。當核電裝機容量4000萬千瓦，每年將需要天然鈾約7000噸，以2020年中國核電總裝機容量達到8000萬千瓦的目標來計算，每年需天然鈾14000噸。中國每年都需大量進口天然鈾，隨著中國核電機組的增加，數量也將會一直攀升。

《瞭望東方周刊》

孤寂如雲

又是戰略忽悠嗎？