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诚卞
7 years ago
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1 中国核燃料循环现状与发展 China s Nuclear Fuel Cycle Status and Future Development 刘学刚清华大学核能与新能源技术研究院中国核能开发的现状和动向科学技术振兴机构五番町别馆 2017 年 2 月 22 日

2 内容简介 1. 国家战略 : 核电与闭式燃料循环中国 : 年轻却高速发展中的核电国家选择闭式核燃料循环的支持核电发展 2. 中国核燃料循环发展现状与规划建设独立完备的闭式核燃料循环体系核燃料循环前段核燃料循环后段 3. 问题与挑战 2

3 中国的核电发展中国是一个年轻的核电国家 1994 年, 第一座核电站投入商业运行, 至今仅 23 年截至 2017 年 1 月, 商业运行核电机组 35 个, 总装机 33.6 GWe, 核电占发电总量的年 ) 目前, 中国核电站的累计商业运行经验仅 230 堆年大亚湾核电站位于广东深圳市大鹏半岛中国第一座投入商业运行的大型商用核电站 1994 年 5 月正式投入商业运行 3

4 中国的核电发展中国也是一个高速发展中的核电国家 2017 年 1 月, 在建核电机组 21 个, 约占全球在建核电机组的三分之一雄心勃勃的发展计划 : 到 2020 年时,58 GWe 核电机组建成并运行, 另有 30GWe 机组在建 4

5 中国核电发展的驱动力分析 1 电力需求增长的预期中国人均电力消耗呈现快速增长 2013 年, 人均电力消耗仅为日韩的 1/2 和 1/3 左右人口基数庞大, 人均电力需求的增长空间巨大 * 来源 : 5

6 中国核电发展的驱动力分析 2 能源安全的焦虑 3 能源结构转型与环境保护的需求一次能源中煤炭比重过高 (2015 年一次能源中原煤比例 *: 中国 64% 日本 27% 韩国 31% 美国 17%) 雾霾大气污染 * 数据 :BP Statistical Review of World Energy, June

7 中国核燃料循环的需求核燃料循环 : 包括铀资源供应核燃料制造乏燃料管理核电废物处理处置等一系列环节的全部过程核燃料循环是保障核电发展的必备基础中国核电的可持续发展离不开配套健全的燃料循环体系 7

8 中国核燃料循环的发展思路中国核电发展三步走的技术路线三步走 : 热堆 ( 压水堆 )- 快堆 - 增殖堆钚 ( 铀 ) 的回收复用, 是快堆发展的物质基础影响核燃料循环战略选择的关键因素保障燃料供应废物妥善管理产业自主与技术创新确定进行乏燃料后处理, 并回收铀钚复用的闭式核燃料循环技术路线, 建立独立完备的核燃料循环体系 8

9 中国核燃料循环前段发展 1 铀资源供应 IAEA 铀资源红皮书-2016 : 中国铀资源 (RAR)17.33 万吨 (<130$/kgU) 以 1 GWe 核电年需 160 tu 天然铀, 寿期 40a 计算 :60 GWe 核电装机全寿期需要天然铀总量为 38.4 万吨年需天然铀约 9600 吨中国自身铀资源保有量与核电发展需求, 存在巨大缺口 9

10 中国核燃料循环前段发展 1 铀资源供应 : 三个途径保障供应 ( 三个 1/3) 国内勘探和开采 :2000 年来, 在中国北方的伊犁吐哈鄂尔多斯二连松辽巴音戈壁等盆地新形成了 6 个大型铀矿资源基地 ; 中国南方的江西广东等老矿区深部和外围勘探成果明显铀资源勘查开发布局由以南方为主转变为南北方并举的新格局投资国际铀矿企业国际铀资源市场采购 2015 年 *: 中国国内铀矿产量 1616 tu; 国外两途径进口铀矿约 8160 tu * 数据 : 10

14000 吨 * 2014 年国际铀转化市场份额 * 2035 年前国际铀转化市场供需预测

11 中国核燃料循环前段发展 2 铀转化公开信息显示, 中国在役铀纯化转化设施实际产能为每年 5000 吨, 在建铀转化设施产能每年 9000 吨左右在建设施投产后, 产能达到每年吨 * 2014 年国际铀转化市场份额 * 2035 年前国际铀转化市场供需预测 ** * 来源 : 中国能源报,2015 年 8 月 ** 来源 : 中核智库,2016 年 7 月 11 日 11

12 中国核燃料循环前段发展 3 铀浓缩加快国产化和积极引进并举的发展策略全面实现了扩散法向离心法的技术过渡中国铀分离供应情况和预测 * 中国分离功需求情况预测 ** * 来源 :World Nuclear Association Nuclear Fuel Report, September 2015 ** 来源 : 李冠兴, 我国核燃料循环前端产业的现状和展望, 中国核电,

13 中国核燃料循环前段发展 4 燃料制造反应堆堆型燃料多样化的特点压水堆 :M310 VVER AP1000 EPR... 重水堆 :CANDU 高温气冷堆 :HTGR 全部堆型燃料都实现了国产化形成南北两个燃料生产基地中核建中核燃料元件有限公司中核北方核燃料元件有限公司 13

14 中国核燃料循环后段发展 1 乏燃料的产生 1 GWe 的 PWR 电站每年产生乏燃料 20-25tHM 预计 2020 年 ( 按 58 GWe 在运规划 ) 时, 乏燃料产生量 >1000 thm/a, 累积量 7000 thm 早期电站的乏燃料在堆贮存能力接近饱和 * 电站名称预计贮存饱和时间大亚湾 1& and 2004 秦山 I 期 2025 秦山 II 期 1 & 岭奥 I 期 1 & 秦山 III 期 1 & and 2043 田湾 I 期 1 & 2** 2016 * 来源 : 乏燃料后处理进入关键升级期, 中国能源报,2014 年 12 月 22 日 **: 马敬, 刘继连. 乏燃料, 看看田湾核电站乏燃料离堆怎么贮存, 能源情报 14

中国核燃料循环后段发展 2 乏燃料中间储存 PWR 乏燃料离堆贮存能力中核 404 有限公司总能力 550 thm, 包括 500tHM 商用乏燃料和 50tHM 研究堆燃料水法贮存, 目前容量已经饱和 PWR 离堆贮存扩建工程 900tHM, 已经完成 * 有计划建设 3000-6000tHM 的乏燃料中间贮存设施

15 中国核燃料循环后段发展 2 乏燃料中间储存 PWR 乏燃料离堆贮存能力中核 404 有限公司总能力 550 thm, 包括 500tHM 商用乏燃料和 50tHM 研究堆燃料水法贮存, 目前容量已经饱和 PWR 离堆贮存扩建工程 900tHM, 已经完成 * 有计划建设 tHM 的乏燃料中间贮存设施 ** 秦山 III 期 ( 重水堆 ) 和在建高温气冷堆电站均采用了乏燃料干式贮存技术 *: 马敬, 刘继连. 乏燃料, 看看田湾核电站乏燃料离堆怎么贮存, 能源情报 **:DAI YUNXIU. Introduction of the large reprocessing plant in China, June

16 中国核燃料循环后段发展 3 乏燃料运输乏燃料运输 : 中核清原环境技术有限公司 2003 年中标运输业务从大亚湾核电站运输至中核 404 有限公司单程 3720km, 穿越 7 省运输能力和运输容器 * 2 台 NAC-STC 型 (26 组件 ) 和 1 台 Hi-star 60 型 (12 组件 ) 运输容器每年运输量 104 组件 *: 李越, 我国乏燃料运输现状探讨, 辐射防护,2016 年 1 月 26 (17*17) PWR assemb. in each cask Mass of U: 464 Kg/assembly Enrichment: 1.7<(wt% 235 U)<3.3 Burnup: < 40 GWd/tU 16

17 中国核燃料循环后段发展 4 中国的乏燃料后处理中试厂中国已经建成一座商用乏燃料后处理中间试验厂 ( 简称中试厂 ) 设计处理能力 50 thm/a, 位于中核 404 有限公司 ( 甘肃 ) 1987 年开始设计验证 ;1998 年全面启动建设 2004 年开始调试工作 2010 年 12 月成功完成热调试 17

中国核燃料循环后段发展 4 中国的乏燃料后处理 800tHM/a 后处理大厂 2007 年中核集团 (CNNC) 和法国 AREVA 集团签订关于建设后处理再循环厂的意向书 * 2013 年 4 月, 在中法领导人见证下双方签订中法合作建设大型商用后处理 - 再循环工厂项目合作意向书 ** 2014 年 3 月,

18 中国核燃料循环后段发展 4 中国的乏燃料后处理 800tHM/a 后处理大厂 2007 年中核集团 (CNNC) 和法国 AREVA 集团签订关于建设后处理再循环厂的意向书 * 2013 年 4 月, 在中法领导人见证下双方签订中法合作建设大型商用后处理 - 再循环工厂项目合作意向书 ** 2014 年 3 月, 双方又签署了关于后处理再循环长期合作谅解备忘录 2013 年 4 月, 在中法领导人见证下双方签订合作意向书 *: AREVA PRESS RELEASE, Nov.6, 2007 **: 18

19 中国核燃料循环后段发展 4 中国的乏燃料后处理 200tHM/a 后处理厂 2012 年中核集团 (CNNC) 发布龙腾 2020 科技创新计划 *, 公布了建设中国自主知识产权的 200 吨商用乏燃料后处理示范工程的计划预计在 2020 年前开工建设 2016 年 3 月成立中核龙瑞公司负责相关业务 * 来源 : 年 8 月 17 日 19

20 中国核燃料循环后段发展 5 放射性废物处置 * 已建成三座中低放废物处置厂, 正在计划 5 座中低放废物处置厂甘肃省西北处置厂广东省北龙处置厂四川省飞凤山处置厂高放废物地质处置厂正在开展地下实验室选址和项目启动工作计划未来 5-10 年建成地下实验室 * 来源 : 年 9 月 10 日 20

21 问题与挑战 1 核燃料循环前段 : 工业规模有待扩大技术水平有待提高需要在满足国内核电需求前提下, 借鉴核电安全高效发展方针, 提高国际市场竞争力 2 核燃料循环后段 : 亟待建立一个独立完备的闭式核燃料循环体系 21

22 问题与挑战 3 核燃料循环法律法规亟待健全管理水平亟待加强人才供需缺口大相对核电站, 核燃料循环的法规和管理制度欠缺, 缺少针对性的管理办法, 专业人才匮乏 4 核燃料循环工业应用与基础研究脱节工业水平的提高必需与设备设计制造材料等领域的基础科研进步相结合 5 核电产业链的利益分配机制有待优化 6 全行业加强核安全文化提高公众接受性 22

23 Thank you Contact information LIU Xuegang Associate Professor, Deputy director Nuclear chemistry and engineering Division Institute of nuclear and new energy technology Tsinghua University, Beijing, China 23

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2007 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT 191 2007 2007 2007 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT 2007 192 2007 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT 2007 1 17 8 2007 2007