丁曉明

（中國(guó)核科技信息與經(jīng)濟(jì)研究院，北京??100048）

從不同燃料循環(huán)模式分析快堆燃料循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性

丁曉明

（中國(guó)核科技信息與經(jīng)濟(jì)研究院，北京??100048）

由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)獲取的局限及缺乏有效驗(yàn)證，國(guó)內(nèi)對(duì)有關(guān)快堆燃料循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性缺乏深入研究。文章介紹了美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）對(duì)包括快堆燃料循環(huán)在內(nèi)的3種不同燃料循環(huán)模式下，平準(zhǔn)化發(fā)電成本的測(cè)算結(jié)果和對(duì)比分析。運(yùn)用MIT評(píng)價(jià)方法及提供的假設(shè)參數(shù)，就比投資，貼現(xiàn)率及鈾價(jià)格變化對(duì)三種燃料循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本的影響，進(jìn)行了敏感性分析。最后，針對(duì)我國(guó)快堆燃料循環(huán)經(jīng)濟(jì)性研究提出了建議。

燃料循環(huán)；快堆；經(jīng)濟(jì)性

核能發(fā)電技術(shù)較為成熟的國(guó)家都在努力尋求建造永久性的處置場(chǎng)所，以解決核電廠(chǎng)產(chǎn)生的高放廢物問(wèn)題。但由于放射性廢物最終處置對(duì)人類(lèi)環(huán)境存在長(zhǎng)期的潛在風(fēng)險(xiǎn)，許多國(guó)家計(jì)劃實(shí)施的過(guò)程似乎都不順利，主要是受到公眾的反對(duì)。快堆技術(shù)的出現(xiàn)為破解這一難題提供了一條解決途徑。由于快堆循環(huán)模式不但能提高鈾資源的利用率，而且能減少高放廢物體積，減輕地質(zhì)處置負(fù)擔(dān)，降低乏燃料長(zhǎng)期毒性風(fēng)險(xiǎn)。

然而只有快堆循環(huán)模式在經(jīng)濟(jì)性上能夠與常規(guī)能源競(jìng)爭(zhēng)，其技術(shù)才能真正進(jìn)入市場(chǎng)，形成生產(chǎn)力?？梢?jiàn)經(jīng)濟(jì)性是決定快堆循環(huán)模式發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

由于技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)獲取有局限及缺乏有效驗(yàn)證，國(guó)內(nèi)在有關(guān)快堆循環(huán)模式經(jīng)濟(jì)性方面，鮮有較為完整的論述性文章發(fā)表。2011年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）出版了名為《核燃料循環(huán)的未來(lái)》的研究報(bào)告，該報(bào)告系統(tǒng)全面地論述了快堆燃料循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)研究我國(guó)快堆循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性具有較高的參考價(jià)值。

1 現(xiàn)階段對(duì)快堆燃料循環(huán)經(jīng)濟(jì)性分析的局限性

僅就快堆單體研究其經(jīng)濟(jì)性是不全面的，必須將之放在包括快堆元件制造、后處理的整個(gè)燃料循環(huán)中綜合考慮。目前，業(yè)界對(duì)燃料循環(huán)的研究一般分為3種方式，即：

一次通過(guò)式循環(huán)——乏燃料組件不考慮后處理而直接儲(chǔ)存起來(lái)的開(kāi)環(huán)核燃料循環(huán)方式。

二次通過(guò)式循環(huán)——乏燃料經(jīng)后處理回收剩余的鈾和經(jīng)轉(zhuǎn)換生成的钚同位素，之后钚同位素加入濃縮工藝尾料“貧鈾”制成鈾钚混合氧化物（MOX）燃料后，重新入堆復(fù)用，而剩余的錒元素和裂變產(chǎn)物作為高放廢物處理（玻璃固化）或暫存（高放廢液罐）的有限閉環(huán)核燃料循環(huán)方式。

快堆再循環(huán)——提取乏燃料中所有的長(zhǎng)壽期核素進(jìn)入快堆“嬗變”，直至“銷(xiāo)毀”的完全閉環(huán)核燃料循環(huán)方式。

迄今為止，還沒(méi)有“完全”閉環(huán)循環(huán)的國(guó)際范例，包括我國(guó)在內(nèi)的一些國(guó)家僅僅是在閉環(huán)方面采取了零星步驟。所以，現(xiàn)階段對(duì)快堆燃料循環(huán)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析也僅僅是建立在探討和情景假設(shè)的基礎(chǔ)上。

目前，對(duì)快堆再循環(huán)經(jīng)濟(jì)性分析的局限性主要表現(xiàn)在以下兩方面。

1.1 不確定性

首先，每個(gè)循環(huán)的高放廢物處置成本存在不確定性。雖然一次通過(guò)式循環(huán)似乎是一種成熟技術(shù)，但仍然無(wú)法確定其廢物處置的實(shí)際成本。美國(guó)尤卡山處置庫(kù)項(xiàng)目因政治分歧而一再推遲，雖然其已經(jīng)發(fā)生的成本對(duì)估算仍然有用，但就整個(gè)項(xiàng)目而言，由于缺乏實(shí)際運(yùn)行的數(shù)據(jù)，所以不能成為真正意義上的參考樣板。另外，一些正在從事后處理以及MOX燃料制造的國(guó)家，并不打算直接對(duì)MOX乏燃料進(jìn)行地質(zhì)深埋處置，同時(shí)也沒(méi)有找出任何有效的替代方案，所以，對(duì)MOX乏燃料處置成本的預(yù)測(cè)也缺乏可供參考的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。

MIT報(bào)告中對(duì)廢物地質(zhì)處置成本的估算也是基于不進(jìn)行乏燃料后處理的美國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推測(cè)出的。而一旦真正開(kāi)展后處理業(yè)務(wù)，實(shí)際成本可能會(huì)與按監(jiān)管要求核定出的廢物處置成本存在較大差異。

第二，乏燃料后處理成本以及再循環(huán)燃料制造成本方面存在較大的不確定性。雖然英、法兩國(guó)已經(jīng)擁有商業(yè)化的后處理廠(chǎng)，以及MOX燃料制造廠(chǎng)，日本的六所村商用后處理項(xiàng)目也在建設(shè)中，但要進(jìn)行可靠的成本估算，僅這3個(gè)樣本是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。而且這些后處理廠(chǎng)一般是由受到政府資助的公司建設(shè)，可供參考的公開(kāi)數(shù)據(jù)極少。日本六所村后處理廠(chǎng)項(xiàng)目目前的建設(shè)成本也已達(dá)到先期估算的3倍。因此，不能忽視這種看似成熟技術(shù)所伴隨的不確定性。對(duì)于像目前正在開(kāi)發(fā)的快堆燃料后處理技術(shù)，由于缺乏商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，其成本估算所面臨的不確定性會(huì)非常大。

第三，快堆的建設(shè)及運(yùn)行成本方面存在很大的不確定性。由于目前所有已經(jīng)建成的快堆都為試驗(yàn)堆或示范堆，只有少數(shù)快堆并網(wǎng)發(fā)電，從這些快堆項(xiàng)目所能獲取的數(shù)據(jù)非常有限，對(duì)于未來(lái)商用快堆成本估算的參考作用不大。

1.2 投資成本

投資成本（或貼現(xiàn)率）是研究各種燃料循環(huán)替代方案中成本計(jì)算的重要且敏感因素。針對(duì)反應(yīng)堆、后處理廠(chǎng)及處置設(shè)施的大規(guī)模資本性投入，其回報(bào)需要通過(guò)多年發(fā)電所帶來(lái)的收益來(lái)實(shí)現(xiàn)。投入的資本成本越高，要求的回報(bào)也就越高。

雖然一些國(guó)家的后處理或快堆的投資成本較低，那是因?yàn)椋孩倨渌袡?quán)歸國(guó)家所有（屬?lài)?guó)有企業(yè)，例如我國(guó)），這些設(shè)施在其建設(shè)或運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可以享受到私企無(wú)法取得的減免稅優(yōu)惠政策；②國(guó)有企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力較強(qiáng)；③市場(chǎng)管制環(huán)境下經(jīng)營(yíng)的企業(yè)較非管制環(huán)境下經(jīng)營(yíng)的企業(yè)所面臨的風(fēng)險(xiǎn)要小得多。這些因素導(dǎo)致用于補(bǔ)償其他機(jī)會(huì)成本所需要的投資回報(bào)，及補(bǔ)償風(fēng)險(xiǎn)所需要的投資回報(bào)會(huì)下降，必然造成國(guó)有企業(yè)投資成本相對(duì)較低。

2 MIT基本方案測(cè)算結(jié)果介紹

對(duì)于任何一個(gè)行業(yè)，各種替代技術(shù)方案比較都必須采用相同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。平準(zhǔn)化發(fā)電成本方法是國(guó)際上通用的，用于比較各種基荷發(fā)電技術(shù)替代方案的評(píng)價(jià)手段。其考慮了投資方回報(bào)，但一般不包括稅收（稅收與國(guó)家、地區(qū)、行業(yè)政策相關(guān)），可以理解為含利成本，而非我們所說(shuō)的上網(wǎng)電價(jià)。

MIT的《核燃料循環(huán)的未來(lái)》研究報(bào)告給出的案例研究背景，考慮的是在完全市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下的競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)環(huán)境，其研究的發(fā)電成本正是以平準(zhǔn)化發(fā)電成本來(lái)衡量的。平準(zhǔn)化發(fā)電成本需要考慮在某一確定的燃料循環(huán)方案下所將發(fā)生的全部成本，并將其分?jǐn)偟皆撗h(huán)服役期內(nèi)所產(chǎn)生的發(fā)電量上。

MIT研究報(bào)告就前述3種燃料循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本分別進(jìn)行了測(cè)算。表1給出了測(cè)算所用的主要輸入?yún)?shù)的假設(shè)值（而對(duì)3種燃料循環(huán)模式分別進(jìn)行測(cè)算所需的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)，文章不再列出）。

2.1 一次通過(guò)循環(huán)模式（見(jiàn)表2）

表2列出了一次通過(guò)循環(huán)模式平準(zhǔn)化發(fā)電成本構(gòu)成。一次通過(guò)循環(huán)模式總的平準(zhǔn)化發(fā)電成本為83.81美厘/千瓦時(shí)，其中，燃料循環(huán)前段成本為7.11美厘/千瓦時(shí)，占總成本的8%；天然鈾成本僅為2.76美厘/千瓦時(shí)，占總成本的3%?？梢钥闯觯孩偬烊烩櫜少?gòu)價(jià)格的變化對(duì)總成本影響較??；②在鈾價(jià)格一定的條件下，天然鈾節(jié)省的成本對(duì)總成本幾乎沒(méi)有影響。另外，反應(yīng)堆投資成本為67.68美厘/千瓦時(shí)，占總成本的81%，因其涵蓋了建造成本、運(yùn)行期間固定資產(chǎn)投資成本以及反應(yīng)堆退役成本，比重較高（注：與我國(guó)核電投資成本的構(gòu)成有所不同）；與燃料無(wú)關(guān)的運(yùn)行維護(hù)成本為7.72美厘/千瓦時(shí)，占總成本的9%；燃料循環(huán)后段成本為1.30美厘/千瓦時(shí)，占總成本的2%。

表1 基本輸入?yún)?shù)假設(shè)Table1 Hypothesis of basic input parameters

2.2 二次通過(guò)循環(huán)模式

表3列出了二次通過(guò)循環(huán)模式平準(zhǔn)化發(fā)電成本構(gòu)成。其中，[1]～[11]是以UOX燃料形式初次通過(guò)反應(yīng)堆的平準(zhǔn)化發(fā)電成本，[12]～[19]是以MOX燃料形式二次通過(guò)反應(yīng)堆的平準(zhǔn)化發(fā)電成本。

表2 一次通過(guò)循環(huán)模式平準(zhǔn)化發(fā)電成本Table2 LCOE of once-through fuel cycle mode

表3 二次通過(guò)循環(huán)模式平準(zhǔn)化發(fā)電成本Table3 LCOE of twice-through fuel cycle mode

對(duì)于初次通過(guò)焚燒UOX燃料的反應(yīng)堆來(lái)講，前段燃料成本、堆投資成本及運(yùn)行維護(hù)成本，是與之前介紹的一次通過(guò)循環(huán)模式的[1]～[5]是相同的。由于要對(duì)乏燃料進(jìn)行后處理，使得兩者的后段燃料成本有所不同。后段燃料循環(huán)成本包括：UOX乏燃料后處理成本[6]、高放廢物的處置成本[7]、回收鈾成本[8]（由于可用于制造UOX燃料，其回收價(jià)值可抵扣部分后段成本）、回收钚成本[9]（可用于制造二次通過(guò)式循環(huán)MOX燃料），燃料循環(huán)后段總成本[10]為2.87美厘/千瓦時(shí)，大大高于一次通過(guò)循環(huán)模式，這也是導(dǎo)致二次通過(guò)循環(huán)模式中，初次通過(guò)反應(yīng)堆的總平準(zhǔn)化發(fā)電成本（85.38美厘/千瓦時(shí)）高于一次通過(guò)循環(huán)模式的原因。

對(duì)于第二次通過(guò)焚燒MOX燃料的反應(yīng)堆來(lái)講，前段燃料成本由貧鈾采購(gòu)[12]、分離钚產(chǎn)生的抵扣收益[13]及制造MOX燃料成本[14]三部分構(gòu)成。第二次通過(guò)式燃料循環(huán)前段總成本[15]（3.02美厘/千瓦時(shí)）遠(yuǎn)低于初次通過(guò)的相應(yīng)成本（7.11美厘/千瓦時(shí)），這是因?yàn)樵诙瓮ㄟ^(guò)式反應(yīng)堆的業(yè)主需要支付分離钚的費(fèi)用，從而抵扣了制造MOX燃料的大部分成本，抵扣收益相當(dāng)于[13]給出的值（4.39美厘/千瓦時(shí)）。另外，無(wú)論采用UOX燃料還是MOX燃料，反應(yīng)堆投資成本[16]和運(yùn)行成本[17]都是一樣的。

使用MOX燃料的反應(yīng)堆，其燃料循環(huán)后段成本[18]為6.96美厘/千瓦時(shí)，其中包括了MOX乏燃料的中間貯存成本以及在地質(zhì)深埋處置庫(kù)內(nèi)的最終處置成本。其值遠(yuǎn)高于UOX乏燃料直接處置的成本（可與表2中[6]對(duì)比）。

目前，雖然已有國(guó)家能夠利用再循環(huán)回收钚，來(lái)制造MOX燃料，但還沒(méi)有使用地質(zhì)處置庫(kù)對(duì)MOX乏燃料進(jìn)行處置的先例。為有效開(kāi)展平準(zhǔn)化發(fā)電成本測(cè)算，需確定某種最終處置方案，可選擇：①在地質(zhì)處置庫(kù)中進(jìn)行最終處置；②進(jìn)一步進(jìn)行再循環(huán)；③最終處置方式尚不確定，將視未來(lái)具體情況而定。表3中給出的二次通過(guò)循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本是針對(duì)方案①的，在后述的表4中給出的快堆循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本相關(guān)分析是針對(duì)方案②和方案③的。如果在快堆內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步的再循環(huán)，將UOX乏燃料直接用作快堆燃料，成本會(huì)更低，因?yàn)樘^(guò)了MOX燃料制造這一步。雖然測(cè)算結(jié)果均采用了同樣的假設(shè)條件，但實(shí)際情況可能會(huì)有較大出入。

2.3 快堆再循環(huán)模式（見(jiàn)表4）

表4列出了轉(zhuǎn)換比（CR）為1的快堆再循環(huán)模式平準(zhǔn)化發(fā)電成本構(gòu)成，并給出了兩個(gè)堆的平準(zhǔn)化發(fā)電成本。第一個(gè)是使用原料鈾生產(chǎn)的UOX燃料的熱堆，[1]～[11]具體介紹了其平準(zhǔn)化發(fā)電成本構(gòu)成。第二個(gè)是快堆，使用的是通過(guò)UOX乏燃料分離出的超鈾元素制造的燃料，[12]～[23]具體給出了其平準(zhǔn)化發(fā)電成本構(gòu)成。

再次強(qiáng)調(diào)一下，對(duì)于使用新UOX燃料的熱堆而言，其前段燃料成本、堆投資成本及運(yùn)行維護(hù)成本（見(jiàn)表4中[1]～[5]）與“一次通過(guò)循環(huán)模式”相同。后段燃料循環(huán)成本包括后處理成本、高放廢物處置成本、回收鈾的成本抵扣、超鈾元素回收成本（見(jiàn)表4中[6]～[10]）。該反應(yīng)堆總的平準(zhǔn)化發(fā)電成本為86.57美厘/千瓦時(shí)。

快堆燃料循環(huán)前段成本[15]為負(fù)值（-15.66美厘/千瓦時(shí)），是因?yàn)橛没厥盏某櫾刂瞥扇剂峡梢垣@得高額的成本抵扣收益[13]（-19.72美厘/千瓦時(shí)）。貧鈾采購(gòu)成本[12]只有0.02美厘/千瓦時(shí)，燃料生產(chǎn)成本[14]為4.05美厘/千瓦時(shí)。與熱堆相比，快堆的投資成本和運(yùn)營(yíng)成本要高出20%。在燃料循環(huán)后段環(huán)節(jié)，快堆乏燃料經(jīng)再次后處理，提取出鈾和超鈾元素的混合物，并分離出由裂變產(chǎn)物組成的高放廢物，該分離成本[18]為2.66美厘/千瓦時(shí)。高放廢物的處置成本[19]為0.34美厘/千瓦時(shí)，鈾的成本抵扣[20]為0.01美厘/千瓦時(shí)，超鈾元素的回收成本[21]為8.75美厘/千瓦時(shí)。所以，總的燃料后段成本[22]為11.74美厘/千瓦時(shí)，快堆最終平準(zhǔn)化發(fā)電成本為86.57美厘/千瓦時(shí)。

2.4 3種循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本比較

從上述3種燃料循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本比較中，可得出一個(gè)重要結(jié)論：三者間的成本差異比起發(fā)電總成本而言是很小的?？於蜒h(huán)成本是3個(gè)循環(huán)中最高的，比成本最低的一次通過(guò)式循環(huán)高出2.76美厘/千瓦時(shí)，成本增加3%左右，從圖1、圖2中可看出這種細(xì)微的差別（圖1中最右列的快堆燃料循環(huán)成本正負(fù)相抵后，其凈值與左側(cè)相鄰列相同）。

由于燃料循環(huán)成本占發(fā)電總成本的比重較少，因此各個(gè)燃料循環(huán)成本變化量就顯得非常小。但如果與一次通過(guò)式燃料循環(huán)前后段總成本相比，其成本增幅可達(dá)33%；與一次通過(guò)式燃料后段的成本相比，成本增幅可達(dá)212%。

圖1 3種燃料循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本構(gòu)成（按各反應(yīng)堆分別列出）Fig.1 Composition of LCOE under three fuel cycle modes (as per reactor)

圖2 3種燃料循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本構(gòu)成（按各循環(huán)模式分別列出）Fig.2 Composition of LCOE under three fuel cycle modes (as per fuel cycle)

通過(guò)對(duì)比表2、表3可以發(fā)現(xiàn)后處理成本的重要。在一次通過(guò)式循環(huán)中，UOX乏燃料的處置成本為1.30美厘/千瓦時(shí)，而如果燃料經(jīng)過(guò)再循環(huán)，其后處理成本就達(dá)到2.36美厘/千瓦時(shí)，且不包含分離出的高放廢物的處置成本及提取鈾和钚的種成本差距是很難通過(guò)節(jié)省第二個(gè)反應(yīng)堆所需的原料鈾來(lái)彌補(bǔ)的——生產(chǎn)新UOX燃料的鈾成本為2.76美厘/千瓦時(shí)。此外，制造MOX燃料的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于制造全新UOX燃料的成本。再者，?MOX乏燃料處置成本更高，這些因素導(dǎo)致二次通過(guò)式循環(huán)的成本高于一次通過(guò)式循環(huán)成本。

對(duì)于快堆循環(huán)模式，表4中的數(shù)據(jù)提供了類(lèi)似的結(jié)論：比起節(jié)省天然鈾的效果，后處理和廢物處置的成本是相當(dāng)高的?？於蜒h(huán)中之所以沒(méi)有像表3給出的二次通過(guò)式循環(huán)中的二次通過(guò)反應(yīng)堆的高額的處置費(fèi)用，是因?yàn)樵诳於蜒h(huán)中，超鈾元素繼續(xù)被再循環(huán)利用，而二次通過(guò)式循環(huán)中MOX乏燃料被送去處置了。不過(guò)這種再循環(huán)只是推遲了對(duì)超鈾元素管理所應(yīng)支付的費(fèi)用，對(duì)于未來(lái)的超鈾元素管理費(fèi)用可通過(guò)評(píng)估最終卸出并待處置的超鈾元素所需的費(fèi)用來(lái)確定。

與一次通過(guò)式循環(huán)相比，快堆循環(huán)中還有另外一個(gè)起作用的因素，即快堆的投資成本和運(yùn)維成本大大高于熱堆的投資成本和運(yùn)維成本——總共高出15.08美厘/千瓦時(shí)，而這一差額是很難靠節(jié)省天然鈾來(lái)彌補(bǔ)的。

另外，在快堆循環(huán)模式中，不同的CR取值，對(duì)平準(zhǔn)化發(fā)電成本也有一定影響。CR小于1時(shí)，快堆作為“焚燒”堆平準(zhǔn)化發(fā)電成本相對(duì)較低；CR大于1時(shí)，快堆作為“增殖”堆平準(zhǔn)化發(fā)電成本相對(duì)較高。這是由于隨著CR的提高，快堆燃料后段成本加大，抑制了回收超鈾元素形成的成本抵扣作用。

3 對(duì)MIT基本方案的敏感性分析

文章運(yùn)用MIT評(píng)價(jià)方法及提供的參數(shù)，針對(duì)MIT基本方案進(jìn)行了敏感性分析。

3.1 比投資變動(dòng)的敏感性

在3種循環(huán)模式中，由于投資成本在成本結(jié)構(gòu)中的占比較高，所以對(duì)成本的影響最為顯著，表5顯示，如果基礎(chǔ)價(jià)比投資降到2?000美元/千瓦（快堆另需增加20%，下同），平準(zhǔn)化發(fā)電成本均在50美厘/千瓦時(shí)左右；但比投資一旦升高到6?000美元/千瓦，平準(zhǔn)化發(fā)電成本將攀升到120美厘/千瓦時(shí)左右。從圖3可以清晰地看出，3種循環(huán)模式的比投資變化率與成本變化率幾乎都呈同比變化。

圖3 基礎(chǔ)價(jià)比投資變動(dòng)的敏感性Fig.3 Sensitiveness of basic price variation

3.2 貼現(xiàn)率變動(dòng)的敏感性

圖4 貼現(xiàn)率變動(dòng)的敏感性Fig.4 Sensitiveness of discount rate variation

貼現(xiàn)率反映是資金成本。從表6和圖4可以看出，平準(zhǔn)化發(fā)電成本對(duì)貼現(xiàn)率的變化也高度敏感，并與比投資的敏感性基本相似。貼現(xiàn)率越高，需要支付給投資者作為投資報(bào)酬的資金收益率越高，平準(zhǔn)化發(fā)電成本也隨之增高。所以，貼現(xiàn)率的變動(dòng)對(duì)3種循環(huán)模式的經(jīng)濟(jì)性都會(huì)造成影響。

另外，在快堆再循環(huán)模式中，貼現(xiàn)率變動(dòng)對(duì)不同堆型投資成本的影響也有所不同（見(jiàn)圖5）。隨著貼現(xiàn)率由低走高，投資成本較高的快堆與熱堆間的差距會(huì)明顯拉大。

3.3 天然鈾價(jià)格變動(dòng)的敏感性

如圖6所示，當(dāng)天然鈾價(jià)格大幅度變化（變化幅度從－25%～150%）時(shí)，3種循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本變化卻非常平緩，且三者間的價(jià)差也幾乎不變。據(jù)測(cè)，在其他參數(shù)不變的情況下，只有當(dāng)天然鈾價(jià)格達(dá)到$620/kgHM時(shí)，才會(huì)使3種平準(zhǔn)化發(fā)電成本相等。所以，鈾價(jià)格還不能成為選擇循環(huán)模式的主要因素。

表5 不同比投資的平準(zhǔn)化發(fā)電成本（美厘/千瓦時(shí)）Table5 LCOE for different overnight costs

表6 不同貼現(xiàn)率的平準(zhǔn)化發(fā)電成本（美厘/千瓦時(shí)）Table 6 LCOE of different discount rates

圖5 貼現(xiàn)率變動(dòng)對(duì)不同堆型投資成本的影響Fig.5 The impact of discount rate variation on the cost of different reactor types

圖6 天然鈾價(jià)格變動(dòng)的敏感性Fig.6 Sensitiveness to the change of natural uranium price

4 結(jié)論與建議

1)?3種循環(huán)模式下總的平準(zhǔn)化發(fā)電成本并無(wú)明顯差異，相對(duì)而言，雖然快堆循環(huán)模式的平準(zhǔn)化發(fā)電成本及后處理成本略高，但其鈾钚回收價(jià)值高于后處理成本，抵扣作用明顯。

2)?由于缺乏可供參考的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，文中對(duì)快堆后處理取費(fèi)較高，也影響到快堆的經(jīng)濟(jì)性。如果未來(lái)快堆循環(huán)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化、規(guī)模化運(yùn)作，其經(jīng)濟(jì)性可顯著提高，所以具有潛在的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3)?由于平準(zhǔn)化發(fā)電成本對(duì)天然鈾購(gòu)置價(jià)格的變動(dòng)不敏感，所以發(fā)展快堆的真正意義應(yīng)側(cè)重在對(duì)乏燃料的充分再利用、減少核燃料循環(huán)中產(chǎn)生的核廢物處置量、防止核擴(kuò)散等方面。

4）后處理技術(shù)與快堆技術(shù)結(jié)合，是推進(jìn)我國(guó)核能發(fā)展“熱堆（壓水堆）—快堆—聚變堆”三步走發(fā)展戰(zhàn)略第二步的關(guān)鍵。我國(guó)建成的第一個(gè)快堆，尚處于實(shí)驗(yàn)階段（目前各國(guó)的快堆正處于示范堆階段，無(wú)法投入成熟的商業(yè)運(yùn)行），后處理技術(shù)（尚不包括快堆乏燃料后處理技術(shù)）也只是在關(guān)鍵技術(shù)方面有所突破。要實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化運(yùn)作，目前這兩種技術(shù)都不成熟。所以，考慮到技術(shù)進(jìn)步及各種不確定因素，借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)開(kāi)展多種方式的研究開(kāi)發(fā)，尤其是重視對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的收集與篩選，燃料循環(huán)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建，為后續(xù)開(kāi)展項(xiàng)目評(píng)估、方案比較等工作提供分析手段和參考依據(jù)，是十分必要的。

5）考慮到能源需求及溫室效應(yīng)問(wèn)題，目前，國(guó)際社會(huì)更傾向于對(duì)改進(jìn)型核能的依賴(lài)。基于此，推進(jìn)我國(guó)核燃料循環(huán)技術(shù)的不斷創(chuàng)新（包括管理體系及人才培養(yǎng)），應(yīng)該成為國(guó)家核能戰(zhàn)略的一個(gè)長(zhǎng)久計(jì)劃，并扎實(shí)推進(jìn)。

[1]?尤卡山高放廢物處置計(jì)劃的失敗與藍(lán)帶委員會(huì)的報(bào)告[J].?國(guó)外核動(dòng)力，2013（3）.（Failure?of?Yucca?Mountain?High-level?Waste?Disposal?Program?and?Report?by?Blue?Ribbon?Committee[J].?Foreign?Nuclear?Power,?2013(3).）

[2]?MIT?STUDY?ON?THE?FUTURE?OF?NUCLEAR?FUEL?CYCLE，2011.

[3]?ECONOMICS?OF?NUCLEAR?FUEL?CYCLE:OPTIO N?VALUATION?AND?NEUTRONICS?SIMULATION?OF?MIXED?OXIDE?FUELS，GUILLAUME?DE?ROO，2007.

Economic Analysis of Fast Reactor Fuel Cycle with Different Modes

DING?Xiao-ming
(China?Institute?of?Nuclear?Information?and?Economics，Beijing?100048，China)

Because?of?limitations?on?the?access?to?technical?and?economic?data?and?the?lack?of?effective?verification,?the?lack?of?in-depth?study?on?the?economy?of?fast?reactor?fuel?cycle?in?China.?This?paper?introduces?the?analysis?and?calculation?results?of?the?levelized?cost?of?electricity?(LCOE）under?three?different?fuel?cycle?modes?including?fast?reactor?fuel?cycle?carried?out?by?Massachusetts?Institute?of?Technology?（MIT).?The?author?used?the?evaluation?method?and?hypothesis?parameters?provided?by?the?MIT?to?carry?out?the?sensitivity?analysis?for?the?impact?of?the?overnight?cost,?the?discount?rate?and?changes?of?uranium?price?on?the?LCOE?under?three?fuel?cycle?modes.?Finally,?some?suggestions?are?proposed?on?the?study?of?economy?in?China’s?fast?reactor?fuel?cycle.

nuclear?fuel?cycle；fast?reactor；economics

TM623??Article character：A? Article ID：1674-1617(2014)02-0160-08

TM623

A

1674-1617(2014)02-0160-08

2013-03-09

丁曉明（1961—），女，北京人，研究員級(jí)高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事核工業(yè)軟科學(xué)研究工作。