興業證券近發布的一份研究報告(下文簡稱“報告”)顯示:中國2020年將有13臺機組乏燃料池飽和,而到了2025年,目前在運所有機組乏燃料池都將飽和。由此“十三五”期間后處理產業鏈整體市場空間總計達到千億級。
其中,預計至2020年高放乏燃料處置市場空間可達到到800億,中低放廢料處置市場空間可達到300億。根據規劃,2020年核電達到5800萬千瓦在運,3000萬千瓦在建規模。未來十年,中國核電機組運行累計產生的壓水堆乏燃料總量將達到15800噸。報告稱,“十三五”將成為乏燃料的中間貯存和處理的關鍵時期,產業鏈將出現對乏燃料貯存和處置的旺盛剛需。
另據世界核電強國的普遍經驗和原子能機構的測算,當一個核電國家本國核電運行達到200堆年(1臺核電機組運行1年=“1堆年”)時,就必須著手對核廢料進行妥善處置,否則將存在對環境和全產業鏈發展的潛在威脅。2016年3月底,中國核電運行已達到197.88堆年,目前在運核電機組26臺,2016年底將超過200堆年,進入“十三五”后,對乏燃料進行處置已到關鍵時刻。
或將超出自身存儲能力
隨著“十三五”期間核電后處理剛需釋放,國內核電設備公司已經意識到這一領域高成長性,投入力度明顯增加,目前中子吸收材料已經基本完成國產化替代。預計“十三五”核電后處理產業鏈國產化程度將大幅提升,進一步刺激國內千億市場形成。
但連云港市中法核循環項目的暫停,正在將中國核電廢料處置的問題推向前臺。按照“十三五”規劃,到2020年,中國核電裝機容量將達到5800萬千瓦,在建裝機容量將達到3000萬千瓦以上,而按照核電發展中長期展望的規劃,到2030年中國核電的裝機容量將達到1.2億—1.5億千瓦。
國務院核電領導小組辦公室原副主任湯紫德指出,當核電裝機規模超過1億千瓦時,核電乏燃料(即核電廢料的主要組成部分)就將超出核電站存儲能力。中國目前的核電站則是按照自身可以存儲10年乏燃料設計。
這讓中國的核電乏燃料的處置問題面臨兩難的境地:一邊是旨在處理核電乏燃料的核循環項目在公眾情緒上很難形成共識;另一方面,則是隨著中國核電事業的大發展和裝機容量的提升,乏燃料正在面臨超出核電站自身設計儲存能力的局面。
“如果沒有核循環項目,中國的核電大發展將受到制約。”湯紫德進而介紹說,核電站自身設計時,乏燃料可以在核電站儲存10年左右。“當核電裝機規模達到1億(千瓦)的時候,產生的乏燃料就將超過儲存能力。“未來乏燃料的儲存會非常困難,乏燃料就像城市垃圾一樣,需要被拉走,但是往哪里放呢?”他指出。
乏燃料是“魔鬼”嗎?
早在2015年,環保部核與輻射安全中心總工程師柴國旱就曾表示,目前大亞灣核電廠乏燃料水池已經飽和,田灣核電廠乏燃料水池接近飽和,已經建成的離堆乏燃料濕法儲存設施也已貯存飽和。
公開資料顯示,乏燃料是經受過輻射照射、使用過的核燃料,通常是由核電站的核反應堆產生,這種燃料的鈾含量降低,無法繼續維持核反應。乏核燃料中包含有大量的放射性元素,因此具有放射性,如不加以妥善處理,會嚴重影響環境與接觸到它的人的健康。
對我國而言,隨著能源問題的凸顯,核電產業迅速發展,核電運行后產生的乏燃料增加。中國核能行業協會副秘書長徐海玉詳解了當前與未來國內乏燃料處理的缺口,“到2020年,我國如果能實現5800萬千瓦的核電裝機目標,每年將產生約1500噸乏燃料,累計儲量將達到一萬噸,之后還將逐年增加”,屆時將需要強大和健全的乏燃料處理技術與能力。
多位核電專家均表示,乏燃料處理工廠的建設已經迫在眉睫。但無論是自主技術還是中法合作,乏燃料后處理大廠投資強度均超過普通核電站,建設周期超過10年,投資額更是動輒數千億元。“乏燃料處理沒有技術就是負擔,有能力就是財富。”曾任中國核動力研究設計院工程師的李映發表示。
湯紫德曾對我國乏燃料處理能力不足打了一個形象的比喻,他說目前我國核電站的后端乏燃料貯存、運輸和處理的技術與設備絕大部分依賴進口,而且只能處理每年產生的乏燃料中的一小部分,就像是“能吃不能拉”,我國核電產業欠缺完善的“衛生間”。
如何鎖緊“潘多拉盒子”
而事實上,“2004年,我們撰寫了一個報告,其中講到我國的乏燃料處理比印度還落后,引起了的震驚。”中科院院士柴之芳說。
目前,主要的核國家都有乏燃料處理裝置,包括法國、美國、英國、俄羅斯、日本。“印度早在十幾年前就建成了3個百噸級的處理廠,而我國僅有甘肅一個50噸級的處理廠,遠遠無法滿足商業核電站的乏燃料處理需求。”
沒有處理廠,我國商業核電站的乏燃料只能存在水池中,一般核電站的水池設計容量僅能滿足其15—20年的乏燃料總量。自1991年秦山核電站投運,目前已有多個核電站的水池存滿。核電站不得不擴建水池或尋求干法儲存,但這些僅是權宜之計。
究竟是什么原因導致核電產業前、后端發展不平衡呢?“沒有持續性投入、缺少國家頂層設計是根源。”清華大學教授陳靖介紹說,2010年,國家重大專項中設立了乏燃料后處理子項,預算經費68.95億元,但是到目前只下撥了2.6億元。
“雖然乏燃料處理寫入國家核電發展規劃,但是沒有細化,無法執行。”葉國安認為,我國乏燃料處理工業化能力較弱,工藝、設備、質控都不能滿足連續的、大容量的處理要求。上世紀70年代,朱永濬院士帶領團隊研究提出了從高放射性廢液中去除錒系元素的TRPO萃取流程,為我國,達到先進水平,受到核能界的高度評價。但是因為工業化研究和后續投入沒有跟上,至今仍未轉化為處理裝置。柴之芳院士不無遺憾地說。
專家們不禁追問:難道無處可去的乏燃料真的將成為我國商業核電發展中的燙手山芋嗎?