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国院原子能机构(IAEA)发布《2018年核技术评论》

北极星电力网新闻中心  来源:中国核电信息网  作者:宋敏娜  2018/10/18 8:35:48  我要投稿  
所属频道: 核电   关键词: 核技术 核电站 核电

北极星核电网讯:2018年8月,国际原子能机构(IAEA)发布了《2018年核技术评论》。该评论涵盖以下领域:电力应用,先进的裂变和聚变系统,加速器和研究堆的应用,农业和粮食,人体和健康,环境以及放射性同位素生产和辐射技术。

1 电力应用

1.1 当今核电

截至2017年12月31日,全球共有448座在运核电反应堆,总装机容量为392 GWe,较2016年增加约1.2 GWe。其中,约81.9%是轻水慢化冷却堆,10.9%是重水慢化冷却堆,3.3%是轻水冷却石墨慢化堆,3.1%是气冷堆,还有3座液态金属冷却快堆。

2017年,4座新的压水堆并网:中国有3座(福清4号、田湾3号和阳江4号),巴基斯坦有1座(恰希玛4号)。5座核电反应堆被永久关闭:古里1号(韩国)、奥斯卡港1号(瑞典)、圣玛丽亚-德加罗纳(西班牙)、文殊堆(日本)和贡德雷明根-B(德国)。文殊堆和圣玛丽亚-德加罗纳在被宣布永久关闭之前一直处于长期关闭状态。4座核电反应堆开工建造:新古里5号(韩国)、库丹库拉姆3号和4号(印度)和卢普尔1号(孟加拉国)。

核电近期和远期增长前景仍集中在亚洲。截至2017年12月31日,共有59座核电反应堆在建,其中40座在亚洲。2005年以来并网的59座新建反应堆中有51座也在亚洲。

目前,核电新加入国、扩展国和在运国的情况如下:

(1)新加入国。在表示对核电感兴趣的28个成员国中,有19个已开始对核电基础结构进行研究;4个已做出决定,正在准备必要的基础结构;5个已签署合同,正在筹备或已开始建造。预计还有21个成员国将继续努力在未来10年内做出建造核电的决定。其中:①阿拉伯联合酋长国第一座核电站,即位于巴拉卡的所有四座反应堆继续施工建造;②白俄罗斯位于奥斯特洛韦茨的第一座核电站的两台机组继续施工建造,计划在2019年和2020年进行调试;③孟加拉国卢普尔核电站1号机组从2017年11月30日开始进行安全相关施工,两台机组预计分别在2023年和2024年进行调试;④土耳其从2017年10月开始在阿库尤进行非核工程建造,1号机组计划于2023年进行调试;⑤埃及就埃尔达巴核电站四台机组建造的四个主要协议完成了与俄罗斯国家原子能公司(ROSATOM)的谈判,计划于2023~2026年完成建造;⑥约旦与ROSATOM的谈判取得了进展,预计2018年做出最终投资决定;⑦尼日利亚于2017年10月与俄罗斯签署了建造和运行一座核电站以及一个核研究中心的协议,并签署了和平核技术合作路线图;⑧波兰和沙特阿拉伯开展了国际招标工作,计划在2018年进行招标;⑨肯尼亚即将就核电计划做出决定。成员国继续利用IAEA的援助,根据支持建立安全、可靠和可持续的核电计划“里程碑”方案,发展必要的国家核基础设施。

(2)扩展国。目前有38座在运核电反应堆,19座正在建造中,中国继续拥有规模最大的扩展计划,已规划到2030年在海外建造30座反应堆。其中:①芬兰的奥尔基洛托3号欧洲压水堆(EPR)项目已进入调试阶段,冷功能测试已经完成,汉希克维1号项目仍在进行许可证审批,计划于2019年开始建造;②2017年3月,欧洲委员会核准了匈牙利波克什二期核电站的新机组建造;4月,匈牙利IAEA颁发了最终环境许可证和核电站场址许可证;③2017年9月,巴基斯坦的卡拉奇2号机组完成了三台蒸汽发生器的首台安装;④2017年3月,伊朗伊斯兰共和国布什尔2号机组开始非安全相关施工工程;⑤美国沃格特3号和4号AP1000机组的建造继续进行,计划分别于2021年和2022年投入运行;萨默2号和3号AP1000机组由于经济原因于2017年7月暂停;⑥2017年5月,阿根廷国家核电公司与中核集团签署了关于2018年开工新建一座720 MWe CANDU堆以及2020年开工新建一座1 000 MWe“华龙一号”堆的协议;⑦2017年8月,印度与ROSATOM签署了共同建造库丹库拉姆核电站5号和6号VVER-1000机组的合同;⑧2017年10月,南非环境事务部授予了在毗邻科贝赫核电站的Duynefontein建造和运行一座4 000 MWe核电站及相关基础设施的环境批准书。

(3)在运国。截至2017年年底,在448座在运核电堆中,47%已经运行了30~40年,另有17%运行了40年以上。越来越多的核电站正在实施长期运行和老化管理计划。其中:①法国电力公司(EDF)为了实现安全运行现有核电站机组远超40年的工业战略,启动了“大修”计划,该计划预计运作10年,其中涉及重大电站翻新计划以提高性能和安全;②目前,美国99座反应堆中有86座拥有运行长达60年的更新许可证;美国核管会(NRC)于2017年7月发布了有关核电站延寿至80年的许可证更新指导文件;③保加利亚核管理机构将科兹洛杜伊5号机组的运行许可证延长了10年,首次允许核反应堆延寿;④日本42座可运行反应堆中,有五座经审核后确认符合新的监管安全标准并恢复运行,另有20座已申请重启。

1.2 核电增长预测

根据IAEA 2017年的预测,在高增长假设方案下,预计至2030年全球核电容量将增至554 GWe(比当前水平增加42%),至2050年将增至874 GWe(比当前水平翻一番);在低增长假设方案下,预计在2040年之前核电容量将逐渐下降,至2050年又将反弹至大约当前的水平。该预测的范围很广,部分原因是计划在2030年左右及以后退役的反应堆相当多,而是否建造新的核电容量来替代它们存在不确定性。

核电为减少全球温室气体排放做出重大贡献,同时满足日益增长的人口和支持可持续发展所不断增加的能源需求。核电的使用每年避免了近20亿吨二氧化碳的排放。171个国家签署的“巴黎协定”呼吁各国把全球平均温升幅度限制在高于工业化前水平2℃以内,根据IAEA、国际能源署(IEA)和世界核协会(WNA)的调查结果,为了达到2℃的目标,需要在较长的时期内更多地使用核电。核电在减缓气候变化以及确保能源安全和非气候环境与社会经济效益方面的优势,是许多国家(特别是发展中国家)打算在未来几十年内引入核电或扩大现有计划的重要原因。

1.3 燃料循环

1.3.1 铀资源和生产

2017年,铀现货价格仍然低迷,一般保持在42~54美元/千克铀。铀价格的走低大大限制了各公司筹集资金用于勘探、可行性研究和新扩展项目建造的能力。因此,2017年的全球产量很可能与2016年产量相似,约63 000吨,2016年产量为63 366吨铀,2015年为60 496吨铀。

哈萨克斯坦保持了其作为世界领先铀生产国的地位,所产铀几乎全部来自其原地浸出矿。产量经过2000~2012年的迅速增长之后,2015年为23 800吨铀,2016年为30 062吨铀,2017年产量预计与2016年相似。

加拿大是第二大生产国,雪茄湖(世界最高品位铀矿,于2015年5月投入商业生产)目前年产能为5 000吨铀/年,预计到2018年初将增至6 900吨铀/年。

纳米比亚湖山铀矿于2016年投入商业生产,当年生产了192吨铀。产量预计将增长,满负荷产能可达5 770吨铀/年,预测寿期超过20年。纳米比亚的罗兴铀矿和兰格•海因里希铀矿在2017年继续运营,其他几个铀矿继续开展可行性研究工作。

澳大利亚四英里原地浸出铀矿产能约为1 400吨铀/年。兰格项目2016年产量为1 994吨铀,预计2017年为1 700~2 000吨铀,相比之下,1997~2009年间的产能为4 000~6 000吨铀/年。根据当前协议,开采和加工必须在2020年1月前停止,恢复工作在五年内完成。奥林匹克坝铜-铀-金-银矿继续常规运营,同时继续检验堆浸部分矿石的方案。澳大利亚西部几个铀矿床的研究和审批取得了进展,但尚未公布确切的施工日期和开矿日期。

丹麦格陵兰科瓦内湾矿床的稀土、贱金属和铀项目继续开展可行性和环境研究及审批工作。中国通过国内外的铀勘探和开发开支继续显示出对核增长的坚定承诺。西班牙萨拉曼卡铀项目正在进行许可证审批,若干法律程序已按国家条例完成。巴西核工业公司启动了巴西巴伊省恩热纽矿的工作,该矿预计当年产出73吨铀浓缩物,潜在年产量为280~300吨铀浓缩物。另外,巴西正对现有卡埃蒂特矿的地下延伸或者另一个露天矿井开展可行性研究和监管工作。

许多铀项目仍处于暂停状态,或者开支很小。一些已经启动或已进入施工后期阶段的项目仍处于保养和维护状态。2017年11月的一项重要通告是暂停加拿大麦克阿瑟河矿和基湖矿作业生产,预计为10个月。

1.3.2 铀转化和浓缩

目前的铀转化和浓缩能力对满足需求绰绰有余,但市场分化使生产集中在少数几个厂,从而构成了挑战。2017年10月,Centrus能源公司与美国能源部(DOE)橡树岭国家实验室(ORNL)签署了一项合同,继续共同合作,以降低AC100气体离心机浓缩技术的成本和提高其效率。先进的“第九代+”气体离心机通过了必要测试并带来大幅节约能源的希望,从2018年起将在俄罗斯斯维尔德洛夫斯克地区新乌拉尔斯克的乌拉尔电化学综合厂采用。

1.3.3 燃料制造

根据2017年1月生效的一项合同,ROSATOM下属TVEL燃料公司将在2017年和2018年为中国实验快堆生产和供应燃料组件。2017年9月,TVEL燃料公司与HAEK CJSC签署了合同,为440 MWe的亚美尼亚2号机组下次换料供应核燃料,并储备燃料两年。此外,俄罗斯继续测试两类新燃料:轻水堆再生混合燃料和快堆铀钚混合氮化物燃料。

2017年1月,中国核工业集团公司下属包头核燃料公司获准生产西屋电气公司的AP1000核燃料棒。2017年7月,包头中核北方核燃料元件有限公司开始了高温气冷堆(HTGR)燃料元件的规模化生产,这标志着从实验生产线到工业运行的转变。该设施已生产了约20万个球形燃料元件,有能力每年为山东省石岛湾在建HTGR示范堆生产30万个球形燃料元件。

2017年2月,阿海珐集团公司进入了美国能源部增强型耐受事故燃料的第二阶段,以期通过掺氧化铬芯块和铬包覆包壳提高效率和可靠性。

2017年6月,西屋电气公司推出了耐受事故燃料EnCoreTM,希望最早于2018年制造领先试验棒。8月,西屋电气公司展期了与新泽西美国电力公司PSE&G的合同,以便为萨拉姆核电站的两台机组提供燃料。

2017年9月,美国核燃料开发商光桥公司与阿海珐集团公司商定于2018年初成立一家50:50的合资企业,以制造核电站先进金属燃料的新生产线,并进行商业化。光桥公司开发的燃料可用于现有电厂和在建新电厂提高运行效率和安全。10月,光桥公司与挪威研究堆营运者即能源技术研究所签署了订单,为试验其燃料设计和制造第二个辐照试验台架,这是将其燃料技术推向市场的一个里程碑。

1.3.4 乏燃料管理

迄今,已从核电站卸出约40万吨重金属。卸出的燃料中目前正接受后处理的比例约为25%,到2020年这一比例预计将上升至30%。目前有151个离堆乏燃料干法贮存设施分布在27个国家。

2017年,有两个国家(斯洛文尼亚和巴西)签署了新的离堆干法贮存设施合同;英国塞兹韦尔B核电站设计贮存期限为100年的干法贮存设施收到了首批装有燃料的屏蔽容器;匈牙利的波克什模块结构干法贮存设施进行了扩容,增加了4个坑室;乌克兰切尔诺贝利核电站ISF-2号临时贮存设施正在进行大功率沸腾管式堆燃料切割作业的调试试验;切尔诺贝利禁区内建造新的核燃料集中干法贮存设施获得了监管许可,该设施计划于2019年开始运营。

在乏燃料后处理和再循环方面,法国扩大了将在阿格处理的轻水堆用燃料的范围,俄罗斯也继续扩大奥焦尔斯克马雅克化学联合公司RT-1厂能够后处理的燃料范围,RT-1厂经过升级后能够后处理20吨VVER-1000的燃料。

1.3.5 退役、环境治理和放射性废物管理

全世界有164座核电反应堆已关闭或正在退役。其中17座反应堆已完全退役,还有若干座正进入退役最后阶段。已经永久关闭或正在退役的燃料循环设施超过150座,还有约125座已经退役。已经关闭或正在进行退役的研究堆超过180座,有300多座研究堆和临界装置已完全退役。比利时、法国、日本、韩国、俄罗斯、西班牙、英国和美国等有着广泛核电计划的国家,正在持续地改进退役相关的研发工作。

世界各地都运行着用于处置除被宣布为废物的高放废物和(或)乏燃料之外的各类放射性废物的处置设施。这些处置设施包括用于极低放废物的深沟处置(如法国、西班牙、瑞典、美国)或干旱地区低放废物的深沟处置(如南非、美国);处置低放废物的近地表专设设施(如中国、捷克、法国、匈牙利、印度、日本、波兰、斯洛伐克、西班牙、英国);以及位于各种深度地质建造中处置中低放废物的专设设施(如捷克、芬兰、德国、匈牙利、韩国、挪威、美国)。中低放废物处置设施处于许可证审批或建造的不同阶段,如在比利时、保加利亚、加拿大、德国、伊朗、立陶宛、罗马尼亚和斯洛文尼亚。天然存在的放射性物质废物的处置方案因国家规章而异。

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