2019年世界核电工业发展回顾

2020-03-13伍浩松,戴定,王树

国外核新闻 2020年2期

根据世界核协会(WNA)公布的数据，截至2019年12月31日，全球共有30个国家在使用核能发电，在运核电机组总计442台，总装机容量约为392.4 GWe；18个国家正在建设总计53台核电机组，总装机容量约为59.9 GWe。

2019年，全球共有3台核电机组完成第一罐混凝土的浇筑，正式启动建设，俄罗斯、伊朗和中国各1台；6台新机组首次并网发电，其中俄罗斯3台、中国2台和韩国1台；13台机组永久关闭，其中日本5台，美国2台，俄罗斯、德国、韩国、瑞典、瑞士和中国台湾地区各1台。

1 美国

截至2019年12月31日，美国共有96台在运核电机组，总装机容量97.9 GWe；4台在建机组，总装机容量5000 MWe。

美国政府11月正式通知联合国，要求退出应对全球气候变化的《巴黎协定》，开启了为期一年的退出进程。这一行为使美国成为唯一不支持《巴黎协定》的国家。

多名议员3月向国会联合提交“核能领导地位法案”；7月，参议院能源和自然资源委员会投票通过该法案。该法案的目标是汇集私营和公共部门力量，共同开发先进反应堆，恢复美国在核能领域的全球领导地位。根据该法案，美国未来将在五方面鼓励先进反应堆技术的创新：一是示范堆建设，二是高丰度低浓铀燃料的供应能力，三是要求能源部制定核能发展战略计划，四是支持联邦机构签署长达40年的购电合同，五是加强人才培养。

俄亥俄州州长迈克·德瓦恩7月签署一项能源法案，使其成为法律。根据该法，该州的两座核电厂即戴维斯-贝瑟(一座894 MWe压水堆)和佩里(一座1256 MWe沸水堆)每年将获得总计约1.5亿美元的资助，直至2026年。此前，运营商第一能源公司(First Energy)曾宣布，如果不能获得政府支持，将分别于2020年和2021年关闭这两座电厂。

能源部8月宣布启动国家反应堆创新中心倡议。该倡议根据《核能创新能力法》设立，将为私营技术开发商提供必要支持，帮助其测试和示范反应堆概念并开展性能评价，加速推进新型反应堆设计的取证和商业化进程。

1.1 核电

2019年，核管会完成纽斯凯尔小型模块堆设计认证的第四阶段评审，颁发了一份早期厂址许可，2台机组获准延寿至80年，1台机组获准延寿至60年；国防部开始寻找移动式小堆设计，准备推动小堆军事应用；能源部宣布为建设小型钠冷快堆提供厂址；2台核电机组永久关闭。

核管会12月完成对纽斯凯尔小堆的第四阶段设计认证评审，意味着安全评价报告审查已经结束，技术评审工作即将完成，未来将不再要求纽斯凯尔提交更多信息。预计这一评审将于2020年完成。由12座纽斯凯尔小堆组成的美国首座电厂将于2027年在爱达荷国家实验室全面建成投运。

核管会12月批准为田纳西流域管理局在克林奇河建设小堆颁发早期厂址许可(ESP)。田管局目前仍未决定是否在该厂址建设小堆，以及如果建设将采用哪种小堆设计。

核管会12月批准土耳其3号和4号机组(837 MWe和821 MWe压水堆)的二次延寿申请，允许延寿至80年，这是世界首批获准运行80年的核电机组。所谓二次延寿申请，是指核电机组在已获准将运行寿期从最初40年延长至60年的基础上，申请延寿至80年。

核管会3月批准锡布鲁克机组(1162 MWe压水堆)延寿至60年。截至2019年12月31日，累计有94台核电机组获准延寿至60年，但其中4台已提前关闭。

能源部2月宣布正式启动多功能实验快堆(VTR)建设项目，8月宣布将为在爱达荷国家实验室建设VTR编制环境影响声明。爱达荷6月宣布向6所大学牵头的项目资助170万美元，以开展VTR仪表和相关研发工作。《核能创新能力法》要求能源部在2025年12月之前建成一座具有快中子谱辐照能力的多功能实验堆。该堆将成为能源部自20世纪70年代后期以来建设的首座核反应堆，投运后将为美国企业提供当前缺乏的先进技术和燃料测试能力。

美国国防部1月发布移动式小堆意见征询书，谋划启动名为“双锂”的研发计划，意在推动移动式小堆的军事应用。根据“双锂”计划，国防部将资助三种技术成熟原型堆的工程设计活动，并在2019年底到2020年初确定一个优选方案。国防部对小堆的技术要求包括：装机容量为1～10 MWe，能够在不换料的情况下至少运行三年，重量必须小于40吨，适合使用卡车、轮船和C-17运输机运输。

能源部12月授予奥克洛公司在爱达荷国家实验室建设小型钠冷快堆的许可。奥克洛是第一家获得此类厂址许可的非轻水型反应堆开发商。该许可在反应堆的整个寿期内有效。奥克洛小堆名为Aurora，是一种被称为裂变电池的小型钠冷快堆设计，使用金属燃料，装机容量约为1.5 MWe，可用于提供工艺热。

流浪者1号机组(677 MWe沸水堆)5月永久关闭。三里岛1号机组(819 MWe压水堆)9月永久关闭。在2011年福岛核事故发生后，美国已有9台核电机组永久关闭。

1.2 核燃料循环

2019年，美国将铀列为35种关键矿物之一，在海水提铀领域取得新成果，有序恢复高丰度低浓铀和三元结构各向同性(TRISO)燃料的生产，稳步推进耐事故燃料研发，积极开展核废物深层钻孔处置技术研究。此外，通用电气-日立核能公司签署了出售全球激光浓缩公司股权的合同。

商务部6月发布《确保关键矿物安全可靠供应的联邦战略》报告，将铀列为35种对国家经济安全至关重要的关键矿物之一，并指出2017年93%的铀需求通过进口满足。特朗普总统7月表示铀进口不会威胁国家安全，拒绝设置铀进口配额，并宣布将全面分析整个核燃料供应链对国家安全的影响。

橡树岭国家实验室等多家机构的研究人员5月宣布成功示范了一种新型海水提铀材料。这种新型材料是一种低成本的聚合物，能够选择性吸附海水中的铀，并可循环使用，有助于解决海水提铀的成本和效率问题。

森图斯能源公司11月宣布与能源部签署为期三年的合同，未来将建设一个离心机级联，示范性生产供先进反应堆使用的高丰度低浓铀。

欧洲铀浓缩美国公司2月宣布，近期将生产铀-235丰度略微高于5%的低浓铀，以满足在运轻水堆机组提高燃耗和/或延长换料周期的需求；正研究在美国建设一座高丰度低浓铀的专用生产设施。

X能源正在位于橡树岭国家实验室的中试设施生产TRISO颗粒，准备在2023—2024年建成一座商业规模TRISO燃料制造设施；4月与日本核燃料工业公司签署谅解备忘录，未来将在TRISO燃料制造设备供应方面开展合作；11月与全球核燃料公司签署协议，将开展TRISO燃料生产合作。

BWX技术公司10月宣布，林奇堡燃料厂将重启TRISO燃料生产，未来将扩张产能，并生产高丰度低浓铀TRISO燃料。

沃格特勒2号机组4月在装载法马通公司GAIA燃料组件后重启运行。GAIA是在能源部耐事故核燃料研发框架下启动商用堆辐照试验的第二种燃料设计，同时也是首种启动商业堆辐照试验的全尺寸耐事故燃料试验组件。

西屋公司9月宣布，首批两个含有EnCore燃料棒的先导试验组件已装入拜伦2号机组堆芯。这两个组件含有铬涂层包壳、高密度ADOPT芯块(掺有氧化铬和氧化铝的二氧化铀芯块)和硅化铀芯块。EnCore是西屋在能源部资助下研发的一种耐事故燃料，将于2026年实现商用。

深层隔离公司6月和7月分别与柏克德国家公司和NAC国际公司签署协议，将就核废物深层钻孔技术的商业化开展合作。深层隔离公司是一家私营企业，致力于推进钻孔处置技术的商业化，已于2018年11月对这项技术进行了首次成功示范。

澳大利亚Silex系统公司与加拿大矿业能源公司和通用电气-日立12月签署具有法律约束力的合同，前两者将共同出资2000万美元从第三者手中收购全球激光浓缩公司76%的股权。这份合同还需要获得美国政府批准，并受一些因素约束。激光浓缩公司拥有Silex在20世纪90年代研发的SILEX激光同位素分离技术的独家使用许可，主要业务是以SILEX技术为基础建立商业铀浓缩能力。

2 俄罗斯

截至2019年12月31日，俄罗斯共有38台在运核电机组，总装机容量29.2 GWe；4台在建机组，总装机容量4903 MWe。

2.1 国内市场

2019年，俄有1台机组正式开工建设；3台机组实现首次并网发电；1台机组永久关闭；5台机组获准延寿；完成首批耐事故燃料组件的反应堆辐照测试；签署建设本国第二座贫化六氟化铀脱氟设施的合同。

库尔斯克二期2号机组(1115 MWe压水堆)4月正式开工建设。

新沃罗涅日二期2号机组(1114 MWe压水堆)5月首次并网发电。首座浮动式核电厂“罗蒙诺索夫院士”12月首次成功并网发电，该电厂拥有2台KLT-40S型机组(32 MWe压水堆)。

比利比诺1号机组(11 MWe轻水冷却石墨慢化堆)1月14日永久关闭。

俄核监管机构批准5台机组延寿：巴拉科沃3号机组(1000 MWe VVER-1000)3月获准；斯摩棱斯克3号机组(925 MWe RBMK-1000)、科拉2号机组(411 MWe VVER-440)、比利比诺2号机组(11 MWe轻水冷却石墨慢化堆)和新沃罗涅日4号机组(385 MWe VVER-440)12月获准。

俄罗斯10月在研究堆中完成首批2个耐事故燃料试验组件的反应堆辐照测试。这2个组件含有2种燃料芯块和2种包壳：燃料芯块分别是传统二氧化铀芯块和铀钼合金芯块；包壳分别是带铬涂层的锆合金包壳和铬镍合金包壳。这些芯块和包壳组成了4种燃料棒。

俄罗斯国家原子能集团公司与法国欧安诺集团12月签署一份总价值4000万欧元(4400万美元)的合同，未来将帮助俄建设一座贫化六氟化铀脱氟设施，用于对铀浓缩尾料即贫化六氟化铀进行脱氟处理，将其转变为更适于贮存和运输的氧化铀粉末，同时以副产品形式生产无水氟化氢。俄此前已采用法国技术建成一座同类设施，产能为每年1万。新设施投运后，俄总产能达到每年2万吨。

2.2 国际市场

2019年，俄原集团在埃及、乌兹别克斯坦、土耳其和伊朗的多个海外核电建设项目取得实质性进展。

埃及核监管机构3月颁发首份商业核电厂址许可证，认为达巴能够满足建设核电厂所需的国家和国际要求。未来将在达巴建设4台VVER-1200机组。

俄罗斯和乌兹别克斯坦5月签署合同，即将启动乌首个核电厂址的工程踏勘工作。此合同是两国2018年9月签署的2台VVER-1200机组建设的政府间协议的后续成果。乌4月向国际原子能机构证实，已启动该厂选址程序，并计划在2020年9月颁发厂址许可证。乌能源部部长阿利舍尔·苏尔塔诺夫7月表示，乌计划扩大首座核电厂规模，增建2台机组。

土耳其核监管机构8月为阿库尤2号机组发放建设许可证。阿库尤是土耳其首个核电建设项目。根据土俄两国2010年5月签署的政府间协议，该项目将由俄采用建设-拥有-运营模式建设和运营4台VVER-1200压水堆机组。1号机组于2018年4月正式启动建设，将于2023年投运。

伊朗11月举行布什尔2号机组首罐混凝土浇筑启动仪式，正式启动这台VVER-1000机组的建设。

3 法国

截至2019年12月31日，法国共有58台在运机组，总净装机容量63.1 GWe；1台在建机组，总装机容量1750 MWe。

法国核工业界与政府和相关工会组织1月签署战略协议，为促进核工业发展和支持高风险项目制定了一份路线图，明确了国家、行业和工会组织之间的互惠承诺，并重点关注4个方面：就业、技能和培训，数字化转型，研发和整个行业的“生态转型”，以及国际市场。根据这份协议，法国将开发新版欧洲压水堆以及基于法国技术的小堆。

法国电力公司12月向政府提交一项名为“卓越”(EXCEL)的发展规划，目标是推动法国核工业在“工艺、质量和卓越方面”实现最高标准，为重振人们对法国核工业的信心奠定基础。该规划将于2020年启动，2020—2021年度将专门投入1亿欧元(1.12亿美元)。

法电等多家机构9月联合推出一种小堆设计NUWARD——300～400 MWe的小型压水堆，并宣布这种小堆将在2030年前实现商业化应用。

法电10月宣布，由于需要修复主蒸汽输送管上的8处问题焊缝，弗拉芒维尔3号机组将至少推迟至2022年年底装料。这台欧洲压水堆机组造价将再次上升，从以前估计的109亿欧元上升至124亿欧元。

4 英国

截至2019年12月31日，英国共有15台在运机组，总净装机容量8883 MWe；1台在建机组，总装机容量1720 MWe。

日立1月宣布，由于未能与英国政府就项目融资条件达成一致，决定暂停威尔法和奥德伯里两个核电建设项目。

新修订的《气候变化法案》6月生效，正式确立英国到2050年实现净零碳排放的目标。英国因此成为世界主要经济体中率先以法律形式确立这一目标的国家。

欧洲铀浓缩公司6月在卡本赫斯特举行尾料管理设施建成仪式。该设施将把铀浓缩尾料贫化六氟化铀转变为化学性质更为稳定的贫化氧化铀，产能为每年7000吨。

英国7月公布核电建设项目新融资模式评估报告，征询相关方意见。这种新融资模式名为“受监管的资产基础”(Regulated Asset Base，简称RAB)，旨在通过让消费者预先支付能源账单来降低核电建设项目融资费用。工业战略部表示：“我们的评估结论是，RAB模式有可能降低核电建设项目融资费用，有助于减少消费者支出。”

法电能源公司9月宣布，欣克利角C核电建设项目的估计造价达215亿～225亿英镑，相对于2017年估计值增加多达29亿英镑(36亿美元)。该项目造价的最初估计值为181亿英镑。但该公司和英国政府同时强调，由于该项目基于差价合同建设，因此造价上升不会对英国消费者和纳税人造成影响。

英国政府10月宣布，未来4年将投资2.2亿英镑(2.7亿美元)，以在2024年完成用于能源生产的球形托卡马克(STEP)反应堆概念设计。STEP计划的目标是在2040年前建成一座球形托卡马克商业聚变电厂。

罗尔斯·罗伊斯公司11月宣布，准备在英国现有核场址建设首批小型模块堆，坎布里亚和威尔士是首要目标。如果取证顺利，首座小堆电厂将能在2030年前投运。英国政府同月宣布将为罗罗提供1800万英镑，资助其推进小堆商业化。

5 日本

截至2019年12月31日，日本共有33台在运机组，总装机容量31.7 GWe，但仅9台机组处于运行状态，总装机容量8706 MWe；2台在建机组，总装机容量2756 MWe。

玄海2号机组(529 MWe压水堆)4月永久关闭，福岛第二核电厂1至4号机组(均为1067 MWe沸水堆)9月永久关闭。

日本核监管机构6月发布规定，如果电厂未能在截止日期前完成备用控制中心的建设，则监管机构有权要求其停运。这意味着9台恢复运行的核电机组可能会被迫停运。

经济产业省12月发布了第五版《东京电力公司福岛第一核电厂中长期退役路线图》。对于退役工作面临的四项严峻挑战，即污水管理、乏燃料池燃料转移、堆芯燃料碎片取出以及固体废物管理，路线图均设定了重要的时间节点。

对于福岛目前迫切需要明确的放射性污水最终处置方案，经产省专门委员会12月发布草案，提出了两个处置方案或两者并举：一个是稀释后排放到海洋中；另一个是蒸发后排放到大气中。

6 韩国

截至2019年12月31日，韩国共有24台在运机组，总净装机容量23.2 GWe；4台在建机组，总装机容量5600 MWe。

新古里4号机组(1340 MWe压水堆)4月首次并网发电。月城1号机组(661 MWe加压重水堆)12月永久关闭。

韩国APR-1400设计8月通过美国核管会的评审，获得设计合格证，有效期为15年，到期后可延长15年。APR-1400是第一种通过核管会设计认证的“非美国”反应堆设计。APR-1400是韩国在美国System 80+基础上研发的一种1400 MWe先进压水堆，设计寿期为60年。目前已有2台APR-1400机组投运，8台在建，其中4台位于韩国，另外4台位于阿联酋。该设计已于2017年10月通过欧洲用户要求(EUR)组织的评审。

7 印度

截至2019年12月31日，印度共有22台在运机组，总净装机容量6219 MWe；7台在建机组，总装机容量5400 MWe。

原子能部部长卡姆列什·维亚斯10月在新德里举行的印度能源论坛上表示，未来将批量建设核电机组，以降低造价并缩短建设周期；除了已经在建的核电机组，还计划建设17台核电机组。

总理办公室国务部部长吉坦德拉·辛格11月宣布，库坦库拉姆核电厂9月曾受到网络攻击，但攻击的影响范围仅限于行政管理网络，电厂运行未受影响。

8 未来核电发展预测

国际原子能机构和国际能源署等国际机构在2019下半年公布了对全球未来能源市场的最新预测结果，其中包括核电发展预测。

国际原子能机构9月发布第39版《直至2050年能源、电力和核电发展预测》报告。相对于2018年发布的第38年版，2050年高值预测结果减少了33 GWe，低值预测结果增加了15 GWe。2018年年底，全球核电装机容量为396 GWe，占全球总电力装机容量的5.5%。2018年全球核发电量为2563 TWh，占全球总发电量的10.2%。

在高值情景中，全球核电容量将增至2030年496 GWe(占全球5.1%)、2040年628 GWe(占全球5.3%)和2050年715 GWe(占全球5.2%)；全球核发电量将增至2030年3844 TWh(占全球11.5%)、2040年4977 TWh(占全球12.1%)和2050年5761 TWh(占全球11.7%)。

在低值情景中，全球核电容量到2030年将降至366 GWe(占全球3.7%)，2040年进一步降至353 GWe(占全球3%)，2050年恢复至371 GWe(占全球2.7%)；全球核发电量将增至2030年2836 TWh(占全球8.5%)、2040年2804 TWh(占全球6.8%)和2050年2990 TWh(占全球6.1%)。

国际能源署在11月发布的《2019年全球能源展望》报告中表示，政策和监管决策对于未来的核电发展至关重要，尤其是在反应堆平均役龄达35年的发达经济体。如果不对延寿或新建项目进行投资，发达经济体的核电装机容量在2018—2040年间将降低2/3。国际能源署估计，如果通过发展可再生能源来填补核电机组关闭带来的总装机容量缺口，2040年前需要投资1.6万亿美元。

报告介绍了直至2040年的三种全球能源发展情景：既定政策情景(即以前的新政策情景)基于现有政策和承诺对能源供需和投资的影响；现行政策情景仅涉及坚定执行现行政策，主要用于提供基准；可持续发展情景反映了国际社会致力于实现联合国2030年可持续发展议程中的能源相关目标。

在既定政策情景中，全球发电量将从2018年26,603 TWh增加至2030年34,140 TWh和2040年的41,373 TWh；核发电量将从2018年2718 TWh增至2030年3073 TWh和2040年的3475 TWh，其在全球总发电量中所占份额将从2018年10%降至2040年的8%。

在可持续发展情景中，全球发电量将增至2030年31,800 TWh和2040年38,713 TWh；核发电量将增至2030年3435 TWh和2040年的4409 TWh，占全球总发电量的11%。