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核废料处理
核电产生的废物包括固体废料、废水、废气。废气的放射性一般很小,经核电厂气体废物处理系统净化处理后,监测合格即可直接由高烟囱排放。废水在电厂中过滤,监测合格再排放。固体废料中可以根据放射性大小分为中低放固体废料和高放废料。低放射性废物包括:手套、衣服,中放射性废物包括:废过滤器、废树脂、蒸发残渣。其经过减容(废料体积缩小)固化,放在200升的不锈钢桶里桶装密封,在核电站内部的废物暂存库暂存5年以后,运往废物库,最后储存在地下浅层废物库中。我国的中低放废料处置场已建成运行的有2座,一个是甘肃玉门中核404厂内的西北处置场,存放军工类中低放核废物为主,容量2万立方。另一个是广东大亚湾电站区域内的北龙处置场,设计处置容量8万立方,首期建造处置容量8800立方。此外我国第三个中低放固体废物处置场飞凤山中低放固体废物处置场已于2016年5月获得了核安全局颁发的运行许可证,已经开始试运行。
据统计,以百万千瓦压水堆核电机组为例,其运行期间每年约产生100立方米低中放废物。据此测算,到2015年底,我国累积的中低放废物大约为1.8万立方米,到2020年底约为3.9万立方米。因而现在的中低放场所不能满足未来的需求,需要加快中低放射性废物处置场所的建设。因此核电十三五规划中也提出再建设5座中低放射性废物处置场所的规划。按照3-5万美元/立方米中低放核废料处理费用来计算,到2020年中低放废料处理行业的市场空间为77亿元-129亿元。
固体废料(高放射性)
核电站使用后产生的高放射性废物称为“乏燃料”,对于乏燃料的处理有两个途径:一是“一次通过”,燃料经过冷却包装后作为废物送到深地质层长期贮存;二是闭式循环处理,即乏燃料经过处理后,重新利用。目前世界上对于后处理比较成熟的是法国。法国后处理能力全球第一,阿海珐集团的阿格后处理厂运行能力可达1700吨/年。
中间贮存
由于后处理厂的建设需要较高的技术和费用,以及可能存在的核扩散的风险,还有当地民众的反对,世界上大部分国家对于后处理厂的建设均较为迟缓,目前大部分核电站的乏燃料还是在中间贮存的环节。
中间贮存分为湿法贮存和干法贮存。湿法贮存使用的设备为贮存格架,干法贮存设备分为金属容器和混凝土简仓。中国目前的中间贮存环节多使用核电站内的水池进行湿法贮存,但是由于核电站的持续运营,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。而唯一的乏燃料离堆湿法贮存接收地中核404厂目前亦已贮存饱和。乏燃料的离堆贮存和后处理显得尤为迫切。
运输
核废料运输保障非常重要。由于建设在东南沿海的核电站与位于西北的核废料处置库之间相隔数千公里,核废料的运输过程耗时较长,其安全由运输容器来保障。运输容器及其原材料——中子吸收材料均有较高的技术壁垒。
中子吸收材料:碳化硼合金或金属硼化物,用于制造贮存格架和运输容器。目前国产化主要包括中国工程物理研究院,核动力研究设计院。上市公司应流股份、安泰科技也在布局。
贮存格架:主要用于乏燃料在水池中的贮存,目前具备制造能力的公司包括阿波罗、中广核。
吊转车:核废料的吊转上市公司通裕重工拥有制造能力。而且具有独占优势。
运输容器:核废料的转运。主要依赖进口,向美国NAC公司、俄罗斯 Ener gotex JSC公司购买,中核西安核设备有限公司已经能够生产此设备。
循环处理还未来临
中国的循环处理厂目前规划有两个。一个是有自主知识产权的乏燃料后处理工程:200吨大型商用乏燃料后处理示范工程,由中核集团建设,预计2020年前完工。根据中核集团的招标信息,此工程已经开始设备招标,具体实施单位为中核龙瑞科技有限公司。另外一个为合作建设,由中核集团与法国阿海珐公司合作建设的中国大型商业后处理再循环工厂,该工厂计划建成具备800吨/年乏燃料后处理的能力。据《中国核工业》杂志的消息该项目进度预计2029年完成后处理设施热试验,2030年正式投入运行。而在这之前对于乏燃料的处理还是借助核电站的乏燃料水池进行湿法贮存,之后离堆转运到另外的水池继续进行湿法贮存。
3.4 三代核电产业链的主要供应商
AP1000关键设备的国产化:作为AP1000技术引进的一部分,与设备有关的技术引进是非常重要的一部分工作,目前AP1000在建的4台机组,三门首堆主要由西屋联队的供应商进行供货,此后的3台机组,设备国产化率越来越高,从三门1号、海阳1号到三门2号、海阳2号,四台机组的国产化率从31%上升到72%,平均国产化率达到55%。未来继续核准开工的三门3、4号和海阳3、4号机组的国产化率有望达到80%以上,真正实现国产自主化的目标。
华龙一号设备完全国产化。中国一重:全部反应堆压力容器的制造任务;东方 电气:汽轮发电机组等主设备的设计、制造以及蒸汽发生器的制造任务;上海电气:反应堆堆内构件、核二三级泵等制造任务;哈电股份:核岛反应堆冷却剂泵、常规岛辅机给水加热器等;中核科技关键阀门:主蒸汽隔离阀、核级直流电装驱动闸阀、核一级闸阀、核一级截止阀、核级气动闸阀和核级气动截止阀等产品的生产;西安核设备有限公司:稳压器、安注箱、硼注箱、装卸料机、燃料转运装置、离线啜吸检测装置、PRS换热器、PRS补水箱等重要设备的制造及研发任务:大连华锐重工集团股份有限公司:示范工程中的环吊项目。
核电行业成本和盈利分析
4.1 核电行业盈利分析:稳定高效的“印钞机”
国家管控下的核电电价优势
2013年6月发改委改变核电上网电价定价机制,由单个项目核准改为核电标杆上网电价与当地燃煤(含脱硫脱硝)标杆电价孰低确定,核电标杆电价为每千瓦时0.43元,高于绝大多数在运核电站上网电价。上述政策适用于2013年1月1日后投产的核电机组。2013年1月1日以前投产的核电机组,电价仍按原规定执行。中国核电为了适应国家政策,核电发电逐步走向市场化,现有参与市场竞争的核电发电占比约20%。部分核电机组执行电价由当地省级物价局核定。
在技术方面,核能发电优势明显,具有环境友好、高效稳定、年发电小时数高、经济性好等多重优势。
核电站运营成本拆分
核电站的运营成本主要由折旧、维护和燃料成本构成。燃料成本包括废料管理和废料处理。虽然这些成本对于其他技术而言多为外部成本,它们却是核能发电的内部成本。AP1000核电站中运营成本排名前三的分别为:折旧(28%)、燃料成本(22%)、维护成本(21%)。
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