張慧

隨著我國核電機(jī)組逐步投產(chǎn)，乏燃料數(shù)量也在成倍增長(zhǎng)，乏燃料運(yùn)輸和離堆貯存成為當(dāng)前我國核燃料循環(huán)后端最迫切的環(huán)節(jié)，與此配套的運(yùn)輸和設(shè)備市場(chǎng)在等待開啟。

2014年2月25日，日本東京電力公司（以下簡(jiǎn)稱“東電”）發(fā)布消息稱，福島第一核電站4號(hào)機(jī)組乏燃料池的冷卻系統(tǒng)一度停運(yùn)了約4個(gè)半小時(shí)。為此，東電目前正在進(jìn)行將乏燃料棒轉(zhuǎn)移至附近共用燃料池的作業(yè)，也不得不中斷。

事實(shí)上，從2013年11月起，東電就著手開始將乏燃料棒從4號(hào)機(jī)組乏燃料池中進(jìn)行轉(zhuǎn)移的工作，但截至2014年2月24日，只轉(zhuǎn)移了374根，還剩1159根。

不少媒體對(duì)東電處理福島乏燃料工作的緩慢進(jìn)展頗有指摘，但這也側(cè)面說明了處理和轉(zhuǎn)移乏燃料是件具有難度而不易冒進(jìn)的事情。

乏燃料又稱輻照核燃料，指的是在反應(yīng)堆內(nèi)燃燒過的核燃料，具有一定輻射。目前對(duì)于乏燃料的普遍處理做法是先儲(chǔ)存在燃料池中，等待進(jìn)一步處理。

并不是出了事故的核電站，才需要轉(zhuǎn)移乏燃料。數(shù)據(jù)顯示，1臺(tái)百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組每年產(chǎn)生大約25噸的乏燃料。隨著全球核電的發(fā)展，乏燃料的數(shù)量也在急劇攀升。

“暫時(shí)儲(chǔ)存在燃料池中，肯定不是長(zhǎng)久之計(jì)。一旦燃料池放滿，就需要卸出進(jìn)行處理。這其中就要求專業(yè)的技術(shù)、設(shè)備和人員來負(fù)責(zé)。”法國核工業(yè)協(xié)會(huì)亞太區(qū)首席代表徐靖策對(duì)《能源》雜志記者說。因此，對(duì)于乏燃料的運(yùn)輸和處理問題，越來越引起國內(nèi)外核電人士的關(guān)注。

乏燃料的處理，是核電發(fā)展中不得不面對(duì)的難題。從另一方面來說，這其中也醞釀了核電發(fā)展中的另一大市場(chǎng)。在這個(gè)市場(chǎng)中，法國、美國等老牌核電國家已經(jīng)占據(jù)優(yōu)勢(shì)，中國仍處在探索階段。但盡管如此，我國巨大的市場(chǎng)潛力，成為了國外公司競(jìng)相踏足之地，同時(shí)國內(nèi)的公司也正在尋找機(jī)會(huì)，以希望能夠把握住國內(nèi)市場(chǎng)份額。

運(yùn)力需求

由于乏燃料中一些放射性核素會(huì)長(zhǎng)期釋放衰變熱，在卸出反應(yīng)堆的最初5-10年，一般均在靠近反應(yīng)堆的水池冷卻，之后再進(jìn)行進(jìn)一步處理。

國際上對(duì)乏燃料有兩種處理方式，一種是直接將其當(dāng)作核廢料，經(jīng)過玻璃固化處理，密封在特殊容器中深埋地下，美國、加拿大等國采取此法。另一種則是被送到乏燃料處理廠，進(jìn)行再利用，最后才廢棄，法國、中國等國采用此方式。

在2013年底舉行的“核廢物的處理與運(yùn)輸”的會(huì)議上，中國核能協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)徐玉明發(fā)表數(shù)據(jù)稱，截至2012年，全球核電乏燃料總量35萬噸，每年還新產(chǎn)生1.2萬噸。已經(jīng)后處理的乏燃料總量10萬噸，其余25萬噸都處于臨時(shí)儲(chǔ)存狀態(tài)，其中75% 在堆儲(chǔ)存，25% 離堆儲(chǔ)存。

法國、德國等國家已經(jīng)開始了乏燃料后處理的進(jìn)程。根據(jù)處理費(fèi)用800-1000美元/千克計(jì)算，處理一臺(tái)百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組一年所產(chǎn)生的乏燃料，就需要資金約2000-2500萬美元。

這是一個(gè)龐大的市場(chǎng)，但對(duì)于我國來說，第一步則是如何將乏燃料從近堆水池中取出，再運(yùn)輸?shù)教幚韽S。因?yàn)橄鄬?duì)于較為完善的核燃料循環(huán)前端，我國核燃料循環(huán)后端的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和進(jìn)展相對(duì)滯后。

“隨著我國更多核電機(jī)組投入運(yùn)行，乏燃料的數(shù)量也在成倍增長(zhǎng)，乏燃料運(yùn)輸和離堆貯存成為當(dāng)前我國核燃料循環(huán)后端最迫切的環(huán)節(jié)，乏燃料運(yùn)輸能力和需求之間的矛盾越來越突出?！?中廣核集團(tuán)科研部燃料管理處處長(zhǎng)周榮生曾撰文指出。

根據(jù)國防科工局組織編寫的《核電站乏燃料處理處置基金2011～2020 年使用規(guī)劃（專家咨詢稿）》，2016 年前后全國乏燃料年總運(yùn)輸量將增加到600 組左右，在“十三五”期間，全國核電站所需外運(yùn)的乏燃料總數(shù)將超過3000 組，約為“十二五”期間的5 倍多，運(yùn)輸需求急劇增加。與此相對(duì)應(yīng)的是，則是我國每年乏燃料的運(yùn)輸能力，僅為104 組/年。

徐玉明預(yù)計(jì)2020年每年產(chǎn)生乏燃料1200噸，累計(jì)卸出乏燃料7700多噸。其指出，一個(gè)不容忽視的現(xiàn)實(shí)是，中國核電廠都在東部沿海地區(qū)，目前建設(shè)的乏燃料水池及動(dòng)力堆乏燃料后處理中間試驗(yàn)工廠在西部地區(qū)，乏燃料長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)姆绞郊鞍踩Ｕ现档藐P(guān)注。

我國目前唯一一家具有運(yùn)輸乏燃料資質(zhì)的公司為中核集團(tuán)旗下的清原環(huán)境技術(shù)工程公司（以下簡(jiǎn)稱“中核清原”），組建了一支專業(yè)的運(yùn)輸隊(duì)伍，負(fù)責(zé)將大亞灣、秦山一期核電站的乏燃料運(yùn)輸?shù)椒θ剂想x堆貯存接收地四〇四廠。

由于采用公路運(yùn)輸方式，且接收地位于甘肅，路途較長(zhǎng)。從大亞灣核電站運(yùn)至乏燃料接收地，完成從裝料、運(yùn)輸?shù)叫读闲枰s3 個(gè)月/次。加上冰雪、冰凍等氣候影響，據(jù)了解，中核清原目前每年平均僅能執(zhí)行兩次運(yùn)輸任務(wù)，運(yùn)力十分有限。

“乏燃料運(yùn)輸需求量的激增，公路運(yùn)輸?shù)碾y度將不斷增大，根據(jù)乏燃料運(yùn)輸需求規(guī)劃，到2020 年若繼續(xù)僅以公路方式運(yùn)輸，將對(duì)公路造成巨大的壓力?！?周榮生表示。

正是看中了中國乏燃料運(yùn)輸?shù)木薮笕笨?，一些從事核燃料運(yùn)輸?shù)耐鈬疽呀?jīng)開始積極運(yùn)作，希望能夠進(jìn)入到中國市場(chǎng)。

“中國負(fù)責(zé)核燃料運(yùn)輸?shù)墓灸壳爸挥幸患?，未來肯定不能滿足需求，我們希望能夠參與，提高中國未來的乏燃料運(yùn)輸能力。”喬達(dá)國際貨運(yùn)公司的核燃料、廢料運(yùn)輸項(xiàng)目銷售經(jīng)理張婉瑩對(duì)《能源》雜志記者說。

喬達(dá)國際貨運(yùn)公司隸屬于法國鐵路集團(tuán)，是法國兩家有能力運(yùn)輸乏燃料的公司之一，在鐵路運(yùn)輸乏燃料上有頗多業(yè)績(jī)。

據(jù)張婉瑩介紹，其之前一直與中核旗下的成都核動(dòng)力研究所在接觸，希望能夠與其成立合資公司，負(fù)責(zé)核燃料運(yùn)輸。但是由于與同屬中核的清原形成了競(jìng)爭(zhēng)，合作也不了了之。

目前，喬達(dá)正在聯(lián)系中廣核，希望能夠有所收獲。法國另外一家能夠運(yùn)輸乏燃料的公司——Daher公司，也在與中方企業(yè)進(jìn)行聯(lián)系，商討合作事宜。但記者了解，進(jìn)程并不順利。

“在這個(gè)行業(yè)中，我國走的是比較靠前的，但中國核電企業(yè)并未有太多重視。加上相比于其他運(yùn)輸市場(chǎng)，核燃料更為特殊，中國政府愿不愿意放開這個(gè)市場(chǎng)，也是未知數(shù)?！?張婉瑩坦承。

設(shè)備市場(chǎng)初現(xiàn)

相比于核電企業(yè)，核電設(shè)備制造商的市場(chǎng)觸角則更為敏銳。由于乏燃料運(yùn)輸中，需要特制的運(yùn)輸容器，這是運(yùn)輸中最為關(guān)鍵的設(shè)備。上海電氣、東方電氣等設(shè)備公司已經(jīng)關(guān)注到乏燃料運(yùn)輸容器這一制造市場(chǎng)。

目前為止，我國還不具備生產(chǎn)乏燃料運(yùn)輸容器的能力?，F(xiàn)今在用的為從美國采購的NAC-STC 型（兩臺(tái)）和Hi-star 60型商業(yè)壓水堆乏燃料運(yùn)輸容器，單臺(tái)容量分別為26 組、12 組。

據(jù)中核一位不愿透露姓名的人士稱，我國采購美國NAC-STC 型乏燃料運(yùn)輸容器的協(xié)議價(jià)，高達(dá)6000萬美金。法國乏燃料運(yùn)輸容器制造商Robatel Industries公司的一臺(tái)小型容器，據(jù)了解，售價(jià)也在1000萬英鎊左右。

根據(jù)中國未來的乏燃料外送數(shù)量，乏燃料運(yùn)輸容器的需求自不在少。上海電氣核電設(shè)備有限公司工程技術(shù)部部長(zhǎng)江才林對(duì)記者表示：“國外售價(jià)太高，上海電氣公司也希望能夠生產(chǎn)燃料運(yùn)輸容器。但這是個(gè)新市場(chǎng)，還沒有制定具體的計(jì)劃?！?/p>

本月底，江才林特意約見了法國Deher公司的負(fù)責(zé)人，希望能夠進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)的探討，對(duì)上海電氣進(jìn)入這一市場(chǎng)有所幫助。

困擾國內(nèi)設(shè)備制造商的，并不是容器的生產(chǎn)問題，其中關(guān)鍵之一在于如何做到運(yùn)輸容器不泄露核輻射。

“這就需要一種特殊材料，叫中子吸收材料，能夠在任何重要熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的情況下提供屏蔽核輻射的防護(hù)”。徐靖策告訴記者。

據(jù)徐靖策介紹，國內(nèi)多家公司曾想通過他聯(lián)系法國Robatel Industries公司，購買其中子吸收材料。事實(shí)上，這種材料本身造價(jià)成本并不高，但由于研究成本，外國公司并不愿意低價(jià)出售，而是希望能夠出口價(jià)格更高的乏燃料運(yùn)輸容器。

另一個(gè)難題，則是運(yùn)輸容器的抗震能力設(shè)計(jì)，即在運(yùn)輸過程中，無論容器從何種高度及方式落下，都能夠保證容器不被打開并且里面的乏燃料不受影響。

這些關(guān)鍵的技術(shù)問題，都讓中國設(shè)備企業(yè)感到無從下手。中核集團(tuán)一直在研究乏燃料運(yùn)輸容器，已經(jīng)能夠制造出小型的實(shí)驗(yàn)堆乏燃料運(yùn)輸容器。據(jù)最新的消息稱，今年年底，中核的乏燃料運(yùn)輸容器會(huì)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

另外一個(gè)深遠(yuǎn)的市場(chǎng)在于，由于我國對(duì)乏燃料采取后處理方式，乏燃料經(jīng)過處理后將成為mox燃料。mox燃料具有放射性，要運(yùn)輸?shù)胶穗娬具M(jìn)行使用，則需要另外一套運(yùn)輸容器、設(shè)備。待mox燃料燃燒后，輻射會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，將其廢料再次運(yùn)到處理廠，則要求抗輻射能力更強(qiáng)的運(yùn)輸容器。

目前，法國已經(jīng)有較為完善的核燃料后端處理產(chǎn)業(yè)體系。據(jù)徐靖策介紹，法國在運(yùn)58臺(tái)核電機(jī)組，已經(jīng)有30%的核電站開始使用mox燃料。

江才林對(duì)記者表示，對(duì)于核燃料后端的循環(huán)處理，國外已經(jīng)形成了一個(gè)完整的產(chǎn)業(yè)，從核廢料的處理，包括高放、中低放和極低放廢料，到乏燃料的運(yùn)輸、使用，都已經(jīng)有專門的公司當(dāng)作一個(gè)產(chǎn)業(yè)在運(yùn)行，但是國內(nèi)這方面目前略微欠缺，仍沒有系統(tǒng)地在做。

去年4 月，中核集團(tuán)與法國阿海琺集團(tuán)正式簽署了《中法合作建設(shè)大型商業(yè)核燃料后處理—再循環(huán)工廠項(xiàng)目的合作意向書》，計(jì)劃2030 年建成具備年處理800噸乏燃料后處理能力的大廠。

在部分業(yè)內(nèi)人士看來，這800 噸后處理大廠是目前中國核電產(chǎn)業(yè)體系中急需的，即使它并不能滿足未來國內(nèi)乏燃料的處理需求。

但遺憾的是，工廠的選址、工程進(jìn)度、總造價(jià)等一系列問題尚未明確?！耙坏┐_定，中國乏燃料運(yùn)輸與處理的市場(chǎng)就會(huì)被大大推動(dòng)?！毙炀覆弑硎?。