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2019年6月5日 星期三

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世界核協(xié)會(huì)發(fā)布最新版核燃料報(bào)告
發(fā)布日期:2020-07-31    發(fā)布:未知

世界核協(xié)會(huì)(WNA)于2020年6月發(fā)布了最新版《核燃料報(bào)告擴(kuò)展摘要:2019~2040年全球供求情況》。該擴(kuò)展摘要預(yù)測(cè)了核燃料循環(huán)不同階段的供需情況,并對(duì)今后20年內(nèi)核電的發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測(cè)。





1 核燃料報(bào)告簡(jiǎn)介

WNA約每?jī)赡臧l(fā)布一次有關(guān)核燃料供需的報(bào)告,2019年9月發(fā)布了第19版《核燃料報(bào)告》。該擴(kuò)展摘要涵蓋了第19版報(bào)告的主要結(jié)論,并解釋了報(bào)告中針對(duì)未來核燃料三種供需情景的方法論和假設(shè)。

核燃料市場(chǎng)的運(yùn)作方式與其他能源市場(chǎng)截然不同。核燃料循環(huán)很復(fù)雜,首先是鈾的開采,然后必須進(jìn)行開采和研磨、轉(zhuǎn)化、濃縮和燃料制造等步驟才能在核反應(yīng)堆中使用,最后從反應(yīng)堆中移出的核廢物還要經(jīng)過臨時(shí)貯存、后處理和回收以及廢物處置等步驟。從歷史上看,核電的燃料成本在總生產(chǎn)成本中僅占很小的比例。燃料成本(包括鈾、轉(zhuǎn)化、濃縮和制造的成本)通常不到現(xiàn)代核電站總電力成本的20%,而化石燃料發(fā)電廠的電力成本高達(dá)80%。

核燃料的供需與核電的發(fā)展息息相關(guān)。目前全球核電占總電力生產(chǎn)的10%以上,預(yù)計(jì)核電將繼續(xù)在未來的電力供應(yīng)中發(fā)揮重要作用,這主要?dú)w功于以下原因:

(1)核電產(chǎn)生的溫室氣體和其他污染物排放量接近于零;

(2)核電是一種可靠且安全的能源,對(duì)于工業(yè)化國(guó)家和缺乏本土能源的國(guó)家來說極具吸引力;

(3)與化石能源和清潔能源的平準(zhǔn)化電力成本(LOCE)相比,核電具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的成本競(jìng)爭(zhēng)力;

(4)核能的開發(fā)和利用能夠?yàn)楣I(yè)和人力資源方面帶來眾多相關(guān)利益。

盡管核電具有這些優(yōu)勢(shì),其仍然面臨著來自其他電力資源的競(jìng)爭(zhēng)挑戰(zhàn),尤其是在當(dāng)前設(shè)計(jì)不規(guī)范以及持續(xù)存在監(jiān)管和政治障礙的電力市場(chǎng)中。此外,電力需求的增長(zhǎng)速度已經(jīng)放慢,特別是在那些已經(jīng)建有核電的國(guó)家。然而,許多發(fā)展中國(guó)家的核工業(yè)實(shí)力仍然堅(jiān)挺,因此,這些國(guó)家將有望實(shí)現(xiàn)大部分的核電裝機(jī)容量增長(zhǎng)。


2 核燃料報(bào)告的主要發(fā)現(xiàn)
2.1 鈾

初級(jí)鈾生產(chǎn)的過度供應(yīng)導(dǎo)致鈾價(jià)非常低,且鈾價(jià)一直下降了十多年。造成這種情況的原因是:①日本在2011年關(guān)閉了所有反應(yīng)堆,而接下來的反應(yīng)堆重啟進(jìn)程比預(yù)期的要慢得多;②美國(guó)、德國(guó)和其他一些西歐國(guó)家提前關(guān)閉了大量的反應(yīng)堆;③取消了幾個(gè)新建核電項(xiàng)目,另外,因全球金融危機(jī)使得全球經(jīng)濟(jì)放緩以及安全標(biāo)準(zhǔn)的修訂,導(dǎo)致還有一些核電項(xiàng)目被延遲。這些不利的市場(chǎng)條件導(dǎo)致對(duì)鈾礦開采新項(xiàng)目的投資急劇下降,同時(shí)還降低了現(xiàn)有礦山的生產(chǎn)力。

從長(zhǎng)期來看,參考情景顯示鈾需求量的復(fù)合平均增長(zhǎng)率(CAGR)將穩(wěn)定在1.9%,這主要是由于遠(yuǎn)東地區(qū)核擴(kuò)建所致,使得未來十年的鈾需求量將超過80 000噸鈾/年。高需求量情景即CAGR為3.4%且在15年內(nèi)鈾需求量翻一番;低需求量情景即鈾需求量可基本供現(xiàn)有反應(yīng)堆運(yùn)行并支持當(dāng)前生產(chǎn)設(shè)施運(yùn)營(yíng)。

由于資源枯竭,預(yù)計(jì)將有幾座鈾礦在21世紀(jì)20年代末關(guān)閉,這將需要通過重啟閑置產(chǎn)能或啟動(dòng)新項(xiàng)目來代替關(guān)閉的產(chǎn)能。無論是在參考、高需求量或低需求量情景下,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,核工業(yè)都需要在2040年前將其現(xiàn)有、閑置、正在開發(fā)、計(jì)劃和潛在項(xiàng)目的基礎(chǔ)設(shè)施至少翻一番。顯然,目前的擴(kuò)展項(xiàng)目、鈾資源和儲(chǔ)備項(xiàng)目足以滿足這一目標(biāo)。表1和表2分別是截至2018年年底全球現(xiàn)有鈾礦項(xiàng)目、閑置鈾礦項(xiàng)目的產(chǎn)能分布情況;表3和表4分別是對(duì)全球正在開發(fā)、計(jì)劃和潛在鈾礦項(xiàng)目以及儲(chǔ)備項(xiàng)目的預(yù)估產(chǎn)能分布情況。

目前,主要問題仍然是供過于求以及較低的市場(chǎng)價(jià)格,使得很少有參與者能夠或愿意投資將這些資源轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)備,并最終開發(fā)成鈾礦項(xiàng)目以保持市場(chǎng)平衡。一些國(guó)家正在實(shí)施國(guó)企戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃,但仍然缺乏具有固定價(jià)格的長(zhǎng)期合同,而這樣的合同正是支撐市場(chǎng)主導(dǎo)公司進(jìn)行新項(xiàng)目投資所需的。


2.2 二次鈾供應(yīng)

二次鈾供應(yīng)可能會(huì)繼續(xù)保持高水平,但從21世紀(jì)30年代初開始,二次鈾供應(yīng)占鈾供應(yīng)總量的比值將逐漸降低,從目前的約10 000噸鈾/年逐漸減少到5 000~7 000噸鈾/年。

除了已確定的二次鈾供應(yīng)量,還存在大量未查明的二次鈾供應(yīng),其中包括電力公司、生產(chǎn)商和其他市場(chǎng)參與者所持有的商業(yè)庫存鈾。因?yàn)樯虡I(yè)敏感性,這些庫存鈾的量無法被準(zhǔn)確估計(jì),但它們可以立即被直接消費(fèi)或用于轉(zhuǎn)售。預(yù)計(jì)短期或中期的所有鈾供應(yīng)缺口都將由商業(yè)庫存鈾得到補(bǔ)充。作為二次鈾供應(yīng)的主要組成部分,商業(yè)庫存鈾在市場(chǎng)中扮演著越來越重要的角色,因?yàn)樵S多參與者試圖從當(dāng)前鈾和鈾濃縮的低價(jià)格中獲利,進(jìn)而大大增加了鈾的商業(yè)庫存量。


2.3 鈾轉(zhuǎn)化

鈾轉(zhuǎn)化方面最有可能出現(xiàn)以下三種供需情景:

(1)短期內(nèi),具有很強(qiáng)流動(dòng)性的二次鈾供應(yīng)將消除一次鈾供需之間的差距。因?yàn)楫?dāng)前情況下,燃料購買者嚴(yán)重依賴于庫存鈾來滿足其需求。

(2)從中期來看,預(yù)計(jì)閑置產(chǎn)能將根據(jù)市場(chǎng)需求方的需求逐漸恢復(fù)。

(3)從長(zhǎng)期來看,市場(chǎng)可能需要在現(xiàn)有設(shè)施或者新建轉(zhuǎn)化廠的基礎(chǔ)上擴(kuò)大鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能。

為了擴(kuò)大一次鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能,或是在2030年之前證明新項(xiàng)目具有合理的經(jīng)濟(jì)性,必須出現(xiàn)以下任意一種情況:①出現(xiàn)最樂觀的需求情景;②從中期來看,由于技術(shù)或監(jiān)管方面的困難,閑置產(chǎn)能無法根據(jù)市場(chǎng)需求而恢復(fù);③鈾轉(zhuǎn)化市場(chǎng)可能出現(xiàn)主要轉(zhuǎn)化設(shè)施意外長(zhǎng)期關(guān)閉的情況;④中國(guó)“自給自足”的鈾轉(zhuǎn)化供應(yīng)計(jì)劃沒有實(shí)現(xiàn)。

總的來說,由于一次鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能降低而嚴(yán)重依賴庫存鈾,庫存鈾也相應(yīng)減少了。在中短期內(nèi)耗盡這些庫存鈾之后,市場(chǎng)應(yīng)鼓勵(lì)重啟閑置產(chǎn)能,可能的話還要擴(kuò)建或新建鈾轉(zhuǎn)化廠。


2.4 鈾濃縮

預(yù)計(jì)在2019~2040年期間鈾濃縮需求將隨著潛在新建核電項(xiàng)目而增長(zhǎng),主要是在亞洲和中東一些國(guó)家,特別是中國(guó)和印度。盡管如此,現(xiàn)有的鈾濃縮產(chǎn)能似乎足以應(yīng)付增長(zhǎng)的鈾濃縮需求。此外,由于當(dāng)前鈾濃縮市場(chǎng)供過于求,主要供應(yīng)商已經(jīng)推遲、延期或放棄新的鈾濃縮項(xiàng)目(這些項(xiàng)目在早期《核燃料報(bào)告》中已經(jīng)介紹過)。

鈾濃縮供應(yīng)商還試圖通過不替換達(dá)到運(yùn)行壽期的離心機(jī)來減少現(xiàn)有鈾濃縮容量。過剩的全球鈾濃縮產(chǎn)能將用于濃縮廠減料和貧鈾尾礦再濃縮,這導(dǎo)致每年增加約5 000~7 000噸鈾當(dāng)量的濃縮鈾。


2.5 燃料制造

由于燃料組件是高度工程化和技術(shù)化的特殊產(chǎn)品,所以燃料制造市場(chǎng)明顯不同于核燃料循環(huán)的其他階段。再者,燃料制造市場(chǎng)本身更具有區(qū)域性而非全球性。此外,燃料供應(yīng)應(yīng)該分為首堆燃料和換料兩類,因?yàn)檫@兩類燃料供應(yīng)各具特點(diǎn)。這樣的結(jié)果是,燃料制造市場(chǎng)將按照區(qū)域和技術(shù)進(jìn)行細(xì)分,從而導(dǎo)致對(duì)該市場(chǎng)的分析更加復(fù)雜化。

從歷史上看,不管是在區(qū)域還是國(guó)家范圍,燃料制造市場(chǎng)中不同的供應(yīng)商和制造商之間都存在著激烈的競(jìng)爭(zhēng)。全球燃料制造能力超過了需求,對(duì)于大多數(shù)區(qū)域也是如此。另外,隨著亞洲核燃料需求的增加以及西方國(guó)家核燃料需求的減少,燃料供應(yīng)商可能會(huì)從區(qū)域市場(chǎng)轉(zhuǎn)向全球市場(chǎng)。這將有助于燃料供需平衡,并提高燃料供應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)性和安全性。


3 和諧計(jì)劃

和諧是全球核工業(yè)對(duì)未來電力的愿景。為了滿足全球?qū)煽俊⒔?jīng)濟(jì)和清潔電力不斷增長(zhǎng)的需求,未來所有低碳能源都有必要成為多樣化混合結(jié)構(gòu)能源的組成部分。和諧的目標(biāo)是要將核能發(fā)電量提高至目前水平的三倍,到2050年,核電占總電力的百分比至少達(dá)到25%。這相當(dāng)于到2050年核電裝機(jī)容量將達(dá)到1 250 GWe,其中包括約1 000 GWe新的核電裝機(jī)容量。

和諧計(jì)劃的目標(biāo)看似雄心勃勃,但其實(shí)是可以實(shí)現(xiàn)的。為了達(dá)到這一目標(biāo),使全球平均氣溫上升幅度保持在2 ℃以內(nèi),需要在未來十年內(nèi)將新建核電站的數(shù)量迅速提升至年度并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)33 GWe,與20世紀(jì)80年代已有核電水平相當(dāng)。

實(shí)現(xiàn)和諧計(jì)劃的目標(biāo)將意味著核電機(jī)組數(shù)量將超過高需求量情景中概述的機(jī)組數(shù)量。除非在這段時(shí)間內(nèi)反應(yīng)堆技術(shù)發(fā)生根本性的改革,否則將對(duì)鈾資源、鈾濃縮、燃料制造、燃料運(yùn)輸和乏燃料等服務(wù)產(chǎn)生更大需求。

正如過去幾十年所證明的那樣,在任何采礦工業(yè)中(例如石油和天然氣工業(yè)),勘探和開采技術(shù)都會(huì)隨著時(shí)間的推移而不斷改進(jìn)。預(yù)計(jì)核電的擴(kuò)張也是如此,隨著擴(kuò)張的進(jìn)行,更多額外的非傳統(tǒng)鈾資源將大大擴(kuò)充已知的鈾儲(chǔ)量。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,開發(fā)先進(jìn)堆及其燃料循環(huán)技術(shù)可以使每噸鈾產(chǎn)生更多的能源。

鈾資源不太可能成為阻礙核計(jì)劃擴(kuò)張的因素。但是,在缺乏適當(dāng)激勵(lì)措施的情況下,無法保證市場(chǎng)上能獲得充足的鈾供應(yīng)。在未來幾十年中,想要通過開發(fā)新的礦山來取代現(xiàn)有的已耗盡的礦山并擴(kuò)大整體生產(chǎn)能力,這將需要大量投資。此外,新礦山的許可和開發(fā)通常是在邊遠(yuǎn)地區(qū),這可能要花費(fèi)很多年時(shí)間。盡管如此,在和諧計(jì)劃中,實(shí)現(xiàn)核電擴(kuò)展所需的時(shí)間足夠長(zhǎng),不管是用于鈾儲(chǔ)備的開發(fā)還是燃料循環(huán)設(shè)施的擴(kuò)容,均有足夠時(shí)間來提供適當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)信號(hào),使得這些設(shè)施能夠按照需要和時(shí)間表進(jìn)行開發(fā)和交付。

來源:www.world-nuclear.org
宋敏娜 編譯
核科技動(dòng)態(tài) 2020年第6期

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