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中英核电后端市场合作机遇

2022-12-15 15:49来源:能源新媒作者:武魏楠关键词:核电英国核电核燃料收藏点赞

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中国核电产业快速发展的同时,也孕育着一个巨大的核电后端市场。英国在该领域的丰富经验,能为两国带来怎样的合作空间?

来源:能源新媒 文 | 本刊记者 武魏楠

在中国落实“2030年碳达峰、2060年碳中和”战略目标的过程中,核电无疑会扮演着重要的角色。党的二十大报告和国家“十四五”规划都明确提出积极安全有序发展核电,为“双碳”目标下我国核能发展指明了方向。

截至2021年底,中国大陆共有在建和运行核电机组71台,其中并网运行机组53台,装机容量为54646.95MWe(额定装机容量)。随着核电装机容量的持续增加,与核电建设运行相关的放射物安全处理、乏燃料运输等问题也成为核电行业、乃至国内各方关注的焦点。而且中国核电经过三十多年的发展,核电站退役相关事宜也开始被提上议事日程。

英国是全世界最早进行核电商业化的国家。1956年10月17日,英女王伊丽莎白二世亲手启动了科尔德霍尔核电站,该电站位于坎布里亚郡塞拉菲尔德村附近,是世界上最早的商业化规模运营的核电站。

在超过60年的核电发展历史中,英国政府以及相关企业积累了大量放射物安全处理、乏燃料运输、核电站退役方面的经验。

面对中国核设施退役、废物处理及运输方面潜在的市场空间,中英两国产业间的互补优势,或许会成为双方能源合作的全新增长点。

不断增长的需求

自上世纪80年代末起,国内开始对绝大部分老旧核设施全面开展退役工作。由于涉及放射性物质的处置,核设施退役无疑是一个复杂的科学过程。中国目前退役治理活动主要针对早期老旧核设施、放化实验室、研究堆等,目前尚无核电厂工程退役实践。

2021年12月15日零时15分,中国大陆自主设计、建造、调试、运营的首座核电站——秦山核电站迎来安全发电30年的重要历史时刻——初始设计寿命30年的秦山核电厂1号机组前期获得延续运行许可后,正式开始延长服役,可再增20年。尽管秦山核电站顺利延长服役,但核电站退役问题确实已需提上议事日程。

如果说核电站的退役是需要长远规划的事物,那么放射性废物处理和乏燃料运输则是目前中国核电后端市场中更迫切需要提升的内容。

为实现放射性废物最小化的管理要求,中国核电站放射性废物处理在减少废物源项、引进先进技术和集中处理模式等方面开展了大量的工程实践与研究,取得了卓有成效的成果。但在放射性废物处理方面也存在一些急需解决的问题,而且中国三代核电发展对废物最小化提出了更高的要求。

在乏燃料循环处理方面,中国也在积极推进商用后处理厂工程,对放射性废物的检测、分类、处理、去污解控、智能化水平等均提出了更高的要求,且部分技术(如废气去除C-14技术、废液除氚技术、蒸汽裂解等)在中国大陆尚无成熟工程应用。中国核电厂址在总体的废物最小化综合治理策略和代价利益分析方面还存在一定的提升空间。

乏燃料在核电站和后处理厂间的运输是核燃料闭式循环体系的重要一环。随着部分核电站乏燃料水池的逐渐满容,将乏燃料外运进行离堆贮存或进一步后处理的需求日益突出。根据中国核电的建设运行情况及核电站服役寿命,在可预见的未来,中国大陆乏燃料运输的需求量将会持续大规模增长。

2022年9月14日,国常会决定核准福建漳州二期和广东廉江一期核电项目。这是继今年4月国常会核准3个核电项目之后,年内第二次核准新的核电项目。

在“双碳”目标、电力保供、新基建等多重因素联合作用下,我国核电很可能会进入更快的发展轨道。而与之相对应的是,我们在核电站退役、放射性废物处理、乏燃料运输等方面技术经验相对不足。

而作为一个核电全球最早商业化运营的国家,英国在核电后端市场方面的经验可以为中国提供相关的借鉴。

经验与机遇

英国最早的核电站退役发生在近20年前。建成于1956年,并于1960年开始发电的塞拉菲尔德核电站于2003年停止发电,之后便进入了退役和拆除程序。近年来,塞拉菲尔德核电站利用机器人拆卸、再处理、分类拣选和净化废物设备等各种手续,目前已取得了众多宝贵的退役经验。

英国在上述核电站退役中积累了的大量经验,在核电后端市场拥有雄厚的实力。

事实上,核电在英国能源发展历史和未来的能源战略中都占据着重要地位。2020年,英国政府发布《绿色工业革命10点计划》,提出了3.85亿英镑的核电基金用于先进核技术。此外英国政府还将投资2.15亿英镑用于小型模块化反应堆的建设和研发。英国政府希望撬动3亿英镑的私人机构投资,并承诺1.7亿英镑用于未来的模块化反应堆建设。

2022年,英国最新的能源安全战略中也提到要扩大核电规模,提出了2050年核电装机增加3倍达到24GW的目标。核电在发电量中的比例也将从15%上升到25%。

支撑英国宏大核电目标的,是核电技术实力、国际合作及本土企业在核电后端市场中的丰富经验。KUKA Systems UK Ltd有着超过15年的核电产业项目经验,具备核电站退役等多种核电技术实力,例如核退役过程中核废料的分类、处理、装箱的解决方案,并且深度参与了欣克利角、布拉德韦尔、威尔法等多个英国核电项目。

除了KUKA这样的国际知名企业,英国本土还有许多服务于核电行业的中小企业。它们深耕部分关键技术环节,在经过多年积累后,形成了强大的技术实力。

Innovative Physics(创新物理)成立于2002年,这个由17名高素质物理学家、数据分析师和工程师组成的团队,在技术和创新产业拥有累计超过100年的研发经验,与亚洲、欧洲、加拿大和美国的政府部门及商业领袖合作。

2013年,IPL受日本公司委托开始研发伽马射线成像设备,让人们能够直观的看到辐射,定位辐射,保证人员和设备安全。例如他们的放射性废物自动分拣系统,使用3D成像LiDar技术、伽马成像技术,并结合机械臂,对作业区四平方米范围内的放射性废物进行分拣分类。

LiDar技术精确地收集视野范围内的所有距离信息,在系统中实现三维建模;伽马成像技术,获得放射性数据;并通过AI算法识别高中低级别放射性废物,同时识别单一核素及混合核素的数量,以确定污染类型;该系统控制机械臂精确地抓取放射性废物,并实现放射性废物的实时自动分类。系统操作简单,人为干预少,与手工分拣相比,大大降低了辐射暴露风险,提高了废物分类效率。

BEP Surface Technologies公司的历史可以追溯至1970年,这家最早从事研磨服务、镀膜的企业,在技术创新和工艺进步的基础上,逐渐掌握了核燃料安全封隔技术,成为核废料处理领域的高精尖企业。

比BEP更年轻、仅有数十名员工的Createc则是将先进机器人、计算机成像、智能传感器新技术应用到了核电后端市场当中。Createc帮助废物管理专业人员及早了解他们的废物库存,以便他们能够就回收、废物流和存储策略做出明智的决策。作为机器人专家,Createc还可以提供远程检查、表徵和废物回收方面的支持。回收废物后,ISO Sort技术可以自动将废物分类并隔离到专用容器中。新技术的应用大大降低了核电后端市场的处理成本,并且大大提高了安全性,促进了行业发展。

而传统的工程咨询公司——例如EASL——也利用其在工程设计、咨询等方面的经验,提升核电后端市场的技术实力。为核电站提供更加全方位的服务。

不论是“小而美”的企业,还是大型公司,都在核电后端市场中有着丰富的经验与技术积累。这些都会是未来中英核电领域合作的基石。更重要是的,中英双方已经在在乏燃料运输领域有着长达数十年的交流合作,合作内容涉及乏燃料运输领域的各个方面。

早在1996年至1998年期间,中国中核清原公司和英国BNFL公司合作开展了“中国核运输系统设计研究”。2014年,中国国家原子能机构、中核集团与英国能源与气候变化部、国际核能服务公司(INS),在英国伦敦共同签署了《关于加强民用核工业燃料循环全产业链合作的谅解备忘录》。

此后两年,中英双方共同制定了《联合工作计划表》,并举行了多次会议,就运输体系建设持续深入交流。2017年,交通运输部、中国铁路总公司、中核集团等单位与多家英方企业就乏燃料公海铁联运体系建设工作进行交流研讨。

中英双方在核电技术、市场、经验等方面有着无与伦比的互补性,在实现碳中和的道路上,核电对双方都有着巨大意义。相信在不久的将来,中英两国在核电领域的合作会结出更丰硕的成果。

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