四代核电站技术汇总

　　世纪之交，美国能源部开始规划发展在经济性、安全性、废物处理等方面有重大革命的新一代先进核能系 统——“第4代核能系统”(Gerneration Ⅳ)。第4代核能系统是指2030年之前可以投放市场的新一代核能系 统，它必须在一些有挑战性的目标上具有重大进展。这些目标包括可持续性、安全性和可靠性以及经济性。 在时间上，第4代核能系统也考虑了个别在2010年前能够投放市场的技术。

　　03 核电产业链百舸争流

　　核电产业链

　　核电产业链是以生产核电产品为主线，以核电站为中心，围绕核能发电和技术支持将核燃料生产从事者与 电网经营者联系在一起而形成的产业链条。核电产业链主要由五大产业构成，分别是核燃料提供产业、核 配件制造产业、核工程建设产业、核废料处理产业以及核电站运营产业。

　　核电产业链包括了核燃料供给商、设备供应商、 电力设计、科研、施工、安装、发电和输配电等 企业，可以按照其在产业链中的位置分为上游、 中游和下游共三个环节。 上游环节包括核燃料、原材料生产;中游环节包 括核反应堆、核电核心设备制造及核电辅助设备 制造;下游环节主要包括核电站建设及运营维护。 每个环节又由众多其他环节组成，例如核燃料供 应，需要铀矿勘察、采矿、冶炼、纯化、转化、 铀浓缩、元件制造等环节，即使仅仅一个元件制 造环节，又需要涉及核级锆合金产业的支撑。

　　核电产业链下游主要为核电站建设及后续运营。核电具有建设周期长、投资规模大的特点。核电站的前期工 作一般需要5-10年、甚至更久的时间;工程建设及安装调试一般需要5年左右;投产后运行时间一般为30-40年 (第二代核电站)，甚至可达60年(第三代核电站)。其中核电站运营的代表企业有中国广核、中国核电、 大唐发电等。在各个电力集团参股运营核电站的背景下，出现了大唐集团联手中电投、中广核投资核电站; 华能集团、国电集团、华电集团分别与中核集团合资建设核电站;深能源联手中广核投资核电站等。未来这 些电力集团都有可能获得独立建设和运营核电站的可能。

　　乏燃料后处理

　　目前，全球在运营的400多座核电厂以轻水反应堆 (压水堆、沸水堆)为主，经过多年不断改进和 完善，大型轻水堆核电技术已经日趋完善，但从 长远发展来看，仍然面临着安全性与可靠性、经 济性、可持续性等重大问题的挑战。 核燃料循环产业是整个核工业产业链的一环，也 是核能发展的大动脉，包括铀矿开采、冶炼、转 化纯化、同位素分离、燃料元件制造、乏燃料后 处理、放射性废物处理处置、核电站反应堆等多 个环节。乏燃料后处理为整个核燃料循环产业中 的关键环节。

　　乏燃料是核反应堆使用过的核燃料，它不仅放射性强、毒性大，而且半衰期长，基本上以万年为单位。 乏燃料并不等于核废料，其中含有许多有用的物质，如没有“烧净”的铀235，以及新生的俘获产物 和裂变产物等。在俘获产物中，有钚的各种同位素;在裂变产物中，有锶、铯、锝、钷等，都是可利 用的同位素。此外还有大量的铀238等。

　　乏燃料的两种处理方式

　　2007年，我国确定了符合国情的闭式燃料循环路线。乏燃料后处理属于高精尖技术，处理厂建设需耗时10 年。目前，法国、日本、印度等国乏燃料后处理产能已可覆盖最新年产生量，而我国仅有中核四0四有限 公司于2010年投产的中试厂产能为50tHM/年。 随着压水堆装机容量快速增长，我国乏燃料的总量也将迅速增长。当前，我国乏燃料后处理基础研究与俄 罗斯、美国、法国等国仍存差距，后处理关键设备如剪切机、溶解器等仍有待进一步研发，尚未建成商用 后处理厂且不具备相应的运行经验。

　　乏燃料后处理产能不足

　　根据中国核能行业协会数据，截至 2022 年 6 月 30 日，我国在运核电机组共 54 台(不含台湾地区)， 在建核电机组 23 台，在运装机容量为 55805.74MWe(额定装机容量)。根据《bp Energy Outlook:2020 edition》的相关数据分析，中国核电的年均 增速为 5.4%至 6.0%，按 5.4%的增速对乏燃料产出做保守 估算，预计到 2035 年最少将产生乏燃料 2764 吨，而以中值估算的话，这一数字是 3040 吨。

　　假设乏燃料的产量与乏燃料后处理厂建设完成后的处理能力达到平衡，则到 2035 年国内应该具备年 处 理 2760 吨乏燃料能力。按照中法两国商谈中的 800 吨/年后处理厂的处理能力，假设一个后处理厂 的处理能力为 800 吨/年，则估算我国需要建设 3—4 个后处理厂。

　　根据景业智能公司招股说明书引用资料，中法合作的 800 吨/年后处理厂投资规模约为 1500 亿元，由 此推测 2035 年前我国乏燃料后处理厂建设投资总规模将达 4500~6000 亿元。根据《The Cost of Reprocessing in China》，一座乏燃料后处理厂的设备投资占总投资比例约为 39.84%。根据上述测算， 2021 年至 2035 年中国乏燃料后处理领域智能装备投资额预计为 418 亿元至 1182 亿元，按直线法简单 均摊，每年投资额约 28 亿 元至 79 亿元。