為確保全麵的技術出口能力,國內三(sān)大核電公司(sī)正將技術研發從核反應堆拓(tuò)展到核燃料(liào)組件。同核反應堆技術的研發格局類(lèi)似,核燃(rán)料技術的開發也呈現出各自為政的特點。
中廣核彎道加速
2月17日,中(zhōng)廣核(hé)發布消息稱(chēng),由中廣核電力(01816.HK)自主研發的4組STEP-12核燃料組件(jiàn)和4組CZ鋯(gào)合金樣品管組件於2月14日正式裝(zhuāng)入嶺澳核電站二期1號機組(zǔ),隨反應堆進行輻照考驗。這意味著中廣核的自主燃料組件技術研發進入商業化應用之前的最後考驗階段,中廣核希望借此進一步補足(zú)在核(hé)燃料循環(huán)前端的實力。
據中廣核研究院發布(bù)的消息介紹,核燃料組件(jiàn)的技術開發分為原型組件、定型(xíng)組件和先導(dǎo)組件三個階段。此次入堆的STEP-12為先導組件,也是商業應用前(qián)技術研發(fā)的最後一關。由於中廣核此前並沒有生產(chǎn)核燃料的經驗,監(jiān)管部門對此次燃料組件入堆進行了嚴格(gé)審查(chá)。中(zhōng)廣核從2013年10月成立了專項工作組,分別於2014年11月、2015年(nián)3月、2015年8月向核安(ān)全局呈交了三批工程報告,並於2014年12月、2015年2月、2015年4月、2015年5月向核安全局呈交了第一批、第二(èr)批審(shěn)評問題的回答、第一次審評(píng)對話會工作單回(huí)答、第(dì)二批審評問題補充回答。最終,2015年11月23日,國家核安全局下文批準了入(rù)堆(duī)考驗申請。
中廣核表示(shì),自主核燃料組件和樣品管組件完成輻照考驗後,還將全麵體(tǐ)檢,包括組件外觀檢查、包(bāo)殼氧化膜厚(hòu)度等眾(zhòng)多參數的測量,深入掌握組(zǔ)件輻照性(xìng)能,並進行優化(huà)設計。在中廣核內部(bù),具體承擔燃料(liào)技術開發(fā)任務的是中廣(guǎng)核研究院,其前身為中科華核電技術研究院。早在2008年,中科華便曾提出燃料組(zǔ)件設計專利。2014年5月,中廣核電力股份有限公(gōng)司成立,中科華被整體劃(huá)入(rù)中(zhōng)廣核電力。2014年12月,中廣核電力登陸港交所成功上市。
突破核電出口瓶(píng)頸
國內目前(qián)在運的核電站中除秦山一期核電站之外,其(qí)餘(yú)商用核電站尚無自主的燃料組件技術。目前所用的(de)組件(jiàn)技術均轉讓自核反應堆技術出口國,與反應堆技術相對應,經過轉讓後由國內中核旗下的兩大核(hé)燃料基地生產。如在國內建造最多的基於法國技術的二代加核電站,其核反應(yīng)堆技術由法(fǎ)國(guó)出口,因此核燃料組件技術也采用了法國的AFA2G/3G燃料組件技術,主要由宜賓的燃料基地生產。
目前這批進口(kǒu)燃料組件技術製造全部實現了本地化,可(kě)以供國內核電站使用,但是無法出口。因此(cǐ),若無自主(zhǔ)燃料技(jì)術(shù),將難以真正(zhèng)實現核電技術出口。
此外,核燃料組件(jiàn)本身也價(jià)值不菲。一個二代加核反應堆內有157組燃料組件,“華龍一號”反應堆內有(yǒu)177組燃料組件,每組燃料組件達上百萬美元(yuán)。核電站投運之後(hòu),每次換料大修時將更換(huàn)約三分之(zhī)一的燃(rán)料組件,目前嶺澳二(èr)期與華龍一號的(de)設計換料周期為18個月。據此估算,一(yī)個百萬千瓦級的核電機組,新投產時首(shǒu)爐燃料價(jià)格超過1億美(měi)元,投產之後平均每年燃料成本也將(jiāng)達到(dào)約(yuē)3000萬美元(yuán)左右。
目前國內的核燃料由(yóu)中核集團專營(yíng),由(yóu)於曆史原(yuán)因,核(hé)燃料加工各(gè)個環(huán)節的工廠分布在(zài)我國的各個三線地區,從(cóng)鈾礦濃縮物到生產(chǎn)出核燃料組件,需要在國(guó)內五個省份經過近萬(wàn)公裏流轉,這使得燃料組件的生產環(huán)節平添製(zhì)造成本。另一方麵由於(yú)三線工(gōng)廠(chǎng)的(de)曆史遺留問題,也增加了人力(lì)成本。這些客觀上導致了國內燃料成本與(yǔ)售價(jià)目前高於國際平均水平。
對中廣核(hé)而言(yán),無論是從打破(pò)出口核電技術限製考慮,還是提高核燃料的經濟性考慮,擁有自助燃料技術都(dōu)是其核燃料循環前端戰(zhàn)略的(de)重要一環。目(mù)前在前端領域,中廣(guǎng)核已經通過海外貿易(yì)和投資獲得了相當數(shù)量的鈾資(zī)源保障,在燃料生產(chǎn)環節,中廣核試圖通過與天然鈾大國哈薩克斯坦合作建設組件廠實現海外(wài)破局,同時也始終謀求廣(guǎng)東地區核燃料產業園項目(mù)的推進(jìn)。而要打通鈾資源與自主燃(rán)料供應(yīng)之間環節,除了需要(yào)政策支持,自身條件中(zhōng)最關鍵的(de)一環便是擁(yōng)有自主的燃料技術(shù)。此次STEP-12組件入堆考驗,是中廣核打通該環節的重要(yào)一步。
三(sān)家各自布(bù)局
如同核反應堆的技(jì)術開發一樣,核燃料組件技(jì)術的開發也顯現出三大核(hé)電巨頭“各自為政”的特點。原(yuán)本(běn)專營(yíng)國內核燃料供應的中(zhōng)核集團,正麵臨(lín)中廣核和國家電投的挑戰。
中核集團(tuán)是目前唯一(yī)的核燃(rán)料供應商(shāng),其自主燃料技術(shù)研(yán)發也遠遠早於中廣核和國家電投。中核目前已經開發了兩代CF係列燃料組件(CF2、CF3),在1月28日中核集團的記者見麵會(huì)上,中核集(jí)團(tuán)新聞發言人潘建明對《財經》(博客,微(wēi)博)記者表示,2組N36特征化組(zǔ)件(jiàn)以及4組CF3先導組件已經在秦山核電廠二期工程2號機組出堆,完成了首個循環輻照考驗(yàn)。此(cǐ)外,CF2燃料組件已經完成兩個循環(huán)輻照考驗。中核表示,預計(jì)2017年將實現CF係列燃(rán)料組件的工業化應用。
除開在(zài)主流壓水堆技術的研發中領先之外,其他新技術堆型的燃料技術研發目前也由中核主(zhǔ)導,其中包括實驗快堆(CFER)燃料組件與高溫(wēn)氣冷堆燃料組件(jiàn)的研發。其中高溫氣冷堆燃料元件生產(chǎn)線已經於2015年11月基本完成了前期設備調試和工藝調試任務。
中廣核(hé)此(cǐ)次在消息(xī)中稱,STEP-12燃料組件不僅可用於現役的二代改進型機(jī)組,也可以用(yòng)於三代堆型“華龍一號”機組。而中核集團研發的CF係列燃料組件也將用(yòng)於“華龍一號”核電站。這也就意味著未來同是華龍一號機組,或許將使用不同的核燃料組件技術。
除(chú)了STEP係列燃(rán)料組件技術之外,中廣核還在其(qí)他燃料組件技術上布局,並爭取到國家支持。2015年10月,中廣核研究(jiū)院牽頭的國家科技重(chóng)大專項——“事故容(róng)錯燃料關鍵技術研究”課題在深圳啟動,該項目聯合了環保(bǎo)部安審中心、國家電投、中科院、中核等七家單位聯合申報。中廣核集團總工程師(shī)趙華在啟動會上發言(yán)表示,中(zhōng)國(guó)廣核(hé)集團將(jiāng)在10年-15年內為該(gāi)項目擬投入企業自有資金超過20億元人民幣,確保項(xiàng)目成功。有相關業內權威專家曾對《財經》記者表示,中廣核能為該項目提供資金支持是其(qí)牽頭項目的重要原因。
成立較晚的國家電投在自主燃料領域研發的起(qǐ)步也相對較(jiào)晚,不過作為AP1000引進、消化再創新(xīn)的主體,國家電投自主燃料技術的研發也(yě)已經有初步成果。2015年12月31日,由(yóu)國家電投旗下上(shàng)海核工程設計研究院自主研發設計(jì)的CAP1400自主化燃料原型組件在包頭順利下線,這是上海核工院自主燃料品(pǐn)牌SAF的首個產(chǎn)品。如前所述,燃料組件的研發分為原型組件、定型組件和先(xiān)導組件三個過程,目前(qián)國家電投剛(gāng)剛完成第一階段,接下來將進入整體性能試驗階段。
麵對(duì)中核集團多年積(jī)累的技術基礎,中廣核與國家電投也在燃料設計技(jì)術上展開(kāi)了合作。2015年12月(yuè)21日,國家電投在其中(zhōng)央研究院發布了具有自主知識產權的核電廠設計與安(ān)全分析軟件COSINE,該分析(xī)軟件包含核燃料(liào)設計軟件,而核(hé)燃料分析軟件由中廣核研究院和上海核工院聯合開發,這兩(liǎng)家研究院正是兩大巨頭旗(qí)下進行核燃料技術(shù)開發的研究院。
在燃料生產環(huán)節,各家布局也不盡相(xiàng)同。中核坐擁包頭、宜賓兩大生產基地,為規模日漸增長的核電(diàn)站(zhàn)提供(gòng)核燃料保障,同時也在布局新的核燃料生產基地。中核與中廣核原計劃在廣東江門合資建立核燃料產業園,由於遭受當地居民反對而意外擱淺。如今,中核在新的燃(rán)料產業園戰略上(shàng)已經調整為建設(shè)南北兩個核燃料產業園,其北方產業(yè)園定在河(hé)北滄州,已經(jīng)開展部分前期工作(zuò)。
而南方產業園則是計劃與中廣核合資的核燃(rán)料產業園(yuán)項目,在江門項目擱淺之(zhī)後,仍然(rán)進展緩(huǎn)慢,目前仍處於廠址比選階段。預計廠址還(hái)會選在廣東沿海地區。
中廣核一方麵寄希望於廣東的核燃料產業園項目(mù)有所突破。另一方麵,也在(zài)海外通過與哈薩克斯坦合作希望從(cóng)海外破局。2015年12月,中廣核與(yǔ)哈薩克斯坦國家原子(zǐ)能公司簽署商業協議,計劃與哈原工合作,在哈薩克斯坦(tǎn)設(shè)計建設核(hé)燃料組(zǔ)件加工廠。
國家電投目前(qián)與中(zhōng)核旗下的包頭燃料生產基地合(hé)作。作為引進(jìn)AP1000技(jì)術的主體,國家電投也將引進西屋的燃料組件技(jì)術。其引進模式將參考此前二代加技術引進的模式,未來除了首爐(lú)料由西屋供(gòng)應之外,後續燃料將在(zài)國內製(zhì)造。具體對AP1000而言,其燃料生產線設在包頭,國家電投擁有該生產線(xiàn)35%的股份。而在CAP1400燃料組(zǔ)件的研發設計上,國(guó)家(jiā)電投也正與包頭基地合作研發。
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