中英核電后端市場(chǎng)合作機遇

在中國落實(shí)“2030年碳達峰、2060年碳中和”戰略目標的過(guò)程中，核電無(wú)疑會(huì )扮演著(zhù)重要的角色。各項規劃明確提出積極安全有序發(fā)展核電，為“雙碳”目標下我國核能發(fā)展指明了方向。截至2021年底，中國大陸共有在建和運行核電機組71臺，其中并網(wǎng)運行機組53臺，裝機容量為54646.95MWe（額定裝機容量）。隨著(zhù)核電裝機容量的持續增加，與核電建設運行相關(guān)的放射物安全處理、乏燃料運輸等問(wèn)題也成為核電行業(yè)、乃至國內各方關(guān)注的焦點(diǎn)。而且中國核電經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，核電站退役相關(guān)事宜也開(kāi)始被提上議事日程。

1956年10月17日，英國啟動(dòng)了科爾德霍爾核電站，該電站位于坎布里亞郡塞拉菲爾德村附近，是世界上最早的商業(yè)化規模運營(yíng)的核電站。在超過(guò)60年的核電發(fā)展歷史中，英國及相關(guān)企業(yè)積累了大量放射物安全處理、乏燃料運輸、核電站退役方面的經(jīng)驗。

面對中國核設施退役、廢物處理及運輸方面潛在的市場(chǎng)空間，中英兩國產(chǎn)業(yè)間的互補優(yōu)勢，或許會(huì )成為雙方能源合作的全新增長(cháng)點(diǎn)。

不斷增長(cháng)的需求

自上世紀80年代末起，國內開(kāi)始對絕大部分老舊核設施全面開(kāi)展退役工作。由于涉及放射性物質(zhì)的處置，核設施退役無(wú)疑是一個(gè)復雜的科學(xué)過(guò)程。中國目前退役治理活動(dòng)主要針對早期老舊核設施、放化實(shí)驗室、研究堆等，目前尚無(wú)核電廠(chǎng)工程退役實(shí)踐。

2021年12月15日零時(shí)15分，中國大陸自主設計、建造、調試、運營(yíng)的首座核電站——秦山核電站迎來(lái)安全發(fā)電30年的重要歷史時(shí)刻——初始設計壽命30年的秦山核電廠(chǎng)1號機組前期獲得延續運行許可后，正式開(kāi)始延長(cháng)服役，可再增20年。盡管秦山核電站順利延長(cháng)服役，但核電站退役問(wèn)題確實(shí)已需提上議事日程。

如果說(shuō)核電站的退役是需要長(cháng)遠規劃的事物，那么放射性廢物處理和乏燃料運輸則是目前中國核電后端市場(chǎng)中更迫切需要提升的內容。為實(shí)現放射性廢物最小化的管理要求，中國核電站放射性廢物處理在減少廢物源項、引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和集中處理模式等方面開(kāi)展了大量的工程實(shí)踐與研究，取得了卓有成效的成果。但在放射性廢物處理方面也存在一些急需解決的問(wèn)題，而且中國三代核電發(fā)展對廢物最小化提出了更高的要求。

在乏燃料循環(huán)處理方面，中國也在積極推進(jìn)商用后處理廠(chǎng)工程，對放射性廢物的檢測、分類(lèi)、處理、去污解控、智能化水平等均提出了更高的要求，且部分技術(shù)（如廢氣去除 C-14 技術(shù)、廢液除氚技術(shù)、蒸汽裂解等）在中國大陸尚無(wú)成熟工程應用。中國核電廠(chǎng)址在總體的廢物最小化綜合治理策略和代價(jià)利益分析方面還存在一定的提升空間。

乏燃料在核電站和后處理廠(chǎng)間的運輸是核燃料閉式循環(huán)體系的重要一環(huán)。隨著(zhù)部分核電站乏燃料水池的逐漸滿(mǎn)容，將乏燃料外運進(jìn)行離堆貯存或進(jìn)一步后處理的需求日益突出。根據中國核電的建設運行情況及核電站服役壽命，在可預見(jiàn)的未來(lái)，中國大陸乏燃料運輸的需求量將會(huì )持續大規模增長(cháng)。

2022年9月14日，我國決定核準福建漳州二期和廣東廉江一期核電項目。這是繼今年4月國常會(huì )核準3個(gè)核電項目之后，年內第二次核準新的核電項目。在“雙碳”目標、電力保供、新基建等多重因素聯(lián)合作用下，我國核電很可能會(huì )進(jìn)入更快的發(fā)展軌道。而與之相對應的是，我們在核電站退役、放射性廢物處理、乏燃料運輸等方面技術(shù)經(jīng)驗相對不足。而作為一個(gè)核電全球最早商業(yè)化運營(yíng)的國家，英國在核電后端市場(chǎng)方面的經(jīng)驗可以為中國提供相關(guān)的借鑒。

經(jīng)驗與機遇

英國最早的核電站退役發(fā)生在近20年前。建成于1956年，并于1960年開(kāi)始發(fā)電的塞拉菲爾德核電站于2003年停止發(fā)電，之后便進(jìn)入了退役和拆除程序。近年來(lái)，塞拉菲爾德核電站利用機器人拆卸、再處理、分類(lèi)揀選和凈化廢物設備等各種手續，目前已取得了眾多寶貴的退役經(jīng)驗。

2022年8月，欣克利角B核電站正式關(guān)閉。在46年的運行生涯中，這家位于薩默塞特的核電站生產(chǎn)了311太瓦時(shí)的低碳電力。該核電站的設計運行壽命為25年，在達到設計時(shí)限后，核電站延長(cháng)服役了21年。

英國在上述核電站在退役方面中積累了的大量經(jīng)驗，在核電后端市場(chǎng)擁有雄厚的實(shí)力。事實(shí)上，核電在英國能源發(fā)展歷史和未來(lái)的能源戰略中都占據著(zhù)重要地位。2020年，英國發(fā)布《綠色工業(yè)革命10點(diǎn)計劃》，提出了3.85億英鎊的核電基金用于先進(jìn)核技術(shù)。此外英國還將投資2.15億英鎊用于小型模塊化反應堆的建設和研發(fā)。英國希望撬動(dòng)3億英鎊的私人機構投資，并承諾1.7億英鎊用于未來(lái)的模塊化反應堆建設。

2022年，英國最新的能源安全戰略中也提到要擴大核電規模，提出了2050年核電裝機增加3倍達到24GW的目標。核電在發(fā)電量中的比例也將從15%上升到25%。

支撐英國宏大核電目標的，是核電技術(shù)實(shí)力、國際合作及本土企業(yè)在核電后端市場(chǎng)中的豐富經(jīng)驗。KUKA Systems UK Ltd有著(zhù)超過(guò)15年的核電產(chǎn)業(yè)項目經(jīng)驗，具備核電站退役等多種核電技術(shù)實(shí)力，例如核退役過(guò)程中核廢料的分類(lèi)、處理、裝箱的解決方案，并且深度參與了欣克利角、布拉德韋爾、威爾法等多個(gè)英國核電項目。

除了KUKA這樣的國際知名企業(yè)，英國本土還有許多服務(wù)于核電行業(yè)的中小企業(yè)。它們深耕部分關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節，在經(jīng)過(guò)多年積累后，形成了強大的技術(shù)實(shí)力。

Innovative Physics(創(chuàng )新物理) 成立于2002年，這個(gè)由17名高素質(zhì)物理學(xué)家、數據分析師和工程師組成的團隊，在技術(shù)和創(chuàng )新產(chǎn)業(yè)擁有累計超過(guò)100年的研發(fā)經(jīng)驗，與亞洲、歐洲、加拿大和美國合作。2013年，IPL受日本公司委托開(kāi)始研發(fā)伽馬射線(xiàn)成像設備，讓人們能夠直觀(guān)的看到輻射，定位輻射，保證人員和設備安全。例如他們的放射性廢物自動(dòng)分揀系統，使用3D成像LiDar技術(shù)、伽馬成像技術(shù)，并結合機械臂，對作業(yè)區四平方米范圍內的放射性廢物進(jìn)行分揀分類(lèi)。LiDar技術(shù)精確地收集視野范圍內的所有距離信息，在系統中實(shí)現三維建模；伽馬成像技術(shù)，獲得放射性數據；并通過(guò)AI算法識別高中低級別放射性廢物，同時(shí)識別單一核素及混合核素的數量，以確定污染類(lèi)型；該系統控制機械臂精確地抓取放射性廢物，并實(shí)現放射性廢物的實(shí)時(shí)自動(dòng)分類(lèi)。系統操作簡(jiǎn)單，人為干預少，與手工分揀相比，大大降低了輻射暴露風(fēng)險，提高了廢物分類(lèi)效率。

BEP Surface Technologies公司的歷史可以追溯至1970年，這家最早從事研磨服務(wù)、鍍膜的企業(yè)，在技術(shù)創(chuàng )新和工藝進(jìn)步的基礎上，逐漸掌握了核燃料安全封隔技術(shù)，成為核廢料處理領(lǐng)域的高精尖企業(yè)。

比BEP更年輕、僅有數十名員工的Createc則是將先進(jìn)機器人、計算機成像、智能傳感器新技術(shù)應用到了核電后端市場(chǎng)當中。Createc 幫助廢物管理專(zhuān)業(yè)人員及早了解他們的廢物庫存，以便他們能夠就回收、廢物流和存儲策略做出明智的決策。作為機器人專(zhuān)家，Createc還可以提供遠程檢查、表徵和廢物回收方面的支持?；厥諒U物后，ISOSort 技術(shù)可以自動(dòng)將廢物分類(lèi)并隔離到專(zhuān)用容器中。新技術(shù)的應用大大降低了核電后端市場(chǎng)的處理成本，并且大大提高了安全性，促進(jìn)了行業(yè)發(fā)展。

而傳統的工程咨詢(xún)公司——例如EASL——也利用其在工程設計、咨詢(xún)等方面的經(jīng)驗，提升核電后端市場(chǎng)的技術(shù)實(shí)力。為核電站提供更加全方位的服務(wù)。

不論是“小而美”的企業(yè)，還是大型公司，都在核電后端市場(chǎng)中有著(zhù)豐富的經(jīng)驗與技術(shù)積累。這些都會(huì )是未來(lái)中英核電領(lǐng)域合作的基石。更重要是的，中英雙方已經(jīng)在在乏燃料運輸領(lǐng)域有著(zhù)長(cháng)達數十年的交流合作，合作內容涉及乏燃料運輸領(lǐng)域的各個(gè)方面。

早在1996年至1998年期間，中國中核清原公司和英國B(niǎo)NFL公司合作開(kāi)展了“中國核運輸系統設計研究”。2014 年，中國國家原子能機構、中核集團與英國能源與氣候變化部、國際核能服務(wù)公司（INS），在英國倫敦共同簽署了《關(guān)于加強民用核工業(yè)燃料循環(huán)全產(chǎn)業(yè)鏈合作的諒解備忘錄》。此后兩年，中英雙方共同制定了《聯(lián)合工作計劃表》，并舉行了多次會(huì )議，就運輸體系建設持續深入交流。2017年，交通運輸部、中國鐵路總公司、中核集團等單位與多家英方企業(yè)就乏燃料公海鐵聯(lián)運體系建設工作進(jìn)行交流研討。

中英雙方在核電技術(shù)、市場(chǎng)、經(jīng)驗等方面有著(zhù)無(wú)與倫比的互補性，在實(shí)現碳中和的道路上，核電對雙方都有著(zhù)巨大意義。相信在不久的將來(lái)，中英兩國在核電領(lǐng)域的合作會(huì )結出更豐碩的成果。

中國核能行業(yè)協(xié)會(huì )和英國國際貿易部于2022年7月聯(lián)合發(fā)布了中英核設施退役治理合作可能性研究課題報告，報告主要介紹了核設施退役，放射性廢物管理和乏燃料運輸三個(gè)領(lǐng)域的可合作空間。