世界核協(xié)會發(fā)布最新版核燃料報告

世界核協(xié)會(WNA)于2020年6月發(fā)布了最新版《核燃料報告擴展摘要：2019—2040年全球供求情況》。該擴展摘要預(yù)測了核燃料循環(huán)不同階段的供需情況，并對今后20年內(nèi)核電的發(fā)展進行了預(yù)測。

1 核燃料報告簡介

WNA約每兩年發(fā)布一次有關(guān)核燃料供需的報告，2019年9月發(fā)布了第19版《核燃料報告》。該擴展摘要涵蓋了第19版報告的主要結(jié)論，并解釋了報告中針對未來核燃料三種供需情景的方法論和假設(shè)。

核燃料市場的運作方式與其他能源市場截然不同。核燃料循環(huán)很復(fù)雜，首先是鈾的開采，然后必須進行開采和研磨、轉(zhuǎn)化、濃縮和燃料制造等步驟才能在核反應(yīng)堆中使用，最后從反應(yīng)堆中移出的核廢物還要經(jīng)過臨時貯存、后處理和回收以及廢物處置等步驟。從歷史上看，核電的燃料成本在總生產(chǎn)成本中僅占很小的比例。燃料成本(包括鈾、轉(zhuǎn)化、濃縮和制造的成本)通常不到現(xiàn)代核電站總電力成本的20%，而在化石燃料發(fā)電廠的電力成本高達80%。

核燃料的供需與核電的發(fā)展息息相關(guān)。目前全球核電占總電力生產(chǎn)的10%以上，預(yù)計核電將繼續(xù)在未來的電力供應(yīng)中發(fā)揮重要作用，這主要歸功于以下原因：

(1)核電產(chǎn)生的溫室氣體和其他污染物排放量接近于零；

(2)核電是一種可靠且安全的能源，對于工業(yè)化國家和缺乏本土能源的國家來說極具吸引力；

(3)與化石能源和清潔能源的平準化電力成本(LOCE)相比，核電具有長遠的成本競爭力；

(4)核能的開發(fā)和利用能夠為工業(yè)和人力資源方面帶來眾多相關(guān)利益。

盡管核電具有這些優(yōu)勢，其仍然面臨著來自其他電力資源的競爭挑戰(zhàn)，尤其是在當前設(shè)計不規(guī)范以及持續(xù)存在監(jiān)管和政治障礙的電力市場中。此外，電力需求的增長速度已經(jīng)放慢，特別是在那些已經(jīng)建有核電的國家。然而，許多發(fā)展中國家的核工業(yè)實力仍然堅挺，因此，這些國家將有望實現(xiàn)大部分的核電裝機容量增長。

2 核燃料報告的主要發(fā)現(xiàn)

2.1 鈾

初級鈾生產(chǎn)的過度供應(yīng)導(dǎo)致鈾價非常低，且鈾價一直下降了十多年。造成這種情況的原因是：①日本在2011年關(guān)閉了所有反應(yīng)堆，而接下來的反應(yīng)堆重啟進程比預(yù)期的要慢得多；②美國、德國和其他一些西歐國家提前關(guān)閉了大量的反應(yīng)堆；③取消了幾個新建核電項目，另外，因全球金融危機使得全球經(jīng)濟放緩以及安全標準的修訂，導(dǎo)致還有一些核電項目被延遲。這些不利的市場條件導(dǎo)致對鈾礦開采新項目的投資急劇下降，同時還降低了現(xiàn)有礦山的生產(chǎn)力。

從長期來看，參考情景顯示鈾需求量的復(fù)合平均增長率(CAGR)將穩(wěn)定在1.9%，這主要是由于遠東地區(qū)核擴建所致，使得未來十年的鈾需求量將超過80 000 t/a。高需求量情景即CAGR為3.4%且在15年內(nèi)鈾需求量翻一番；低需求量情景即鈾需求量可基本供現(xiàn)有反應(yīng)堆運行并支持當前生產(chǎn)設(shè)施運營。

由于資源枯竭，預(yù)計將有幾座鈾礦在21世紀20年代末關(guān)閉，這將需要通過重啟閑置產(chǎn)能或啟動新項目來代替關(guān)閉的產(chǎn)能。無論是在參考、高需求量或低需求量情景下，從長遠來看，核工業(yè)都需要在2040年前將其現(xiàn)有、閑置、正在開發(fā)、計劃和潛在項目的基礎(chǔ)設(shè)施至少翻一番。顯然，目前的擴展項目、鈾資源和儲備項目足以滿足這一目標。表1和表2分別是截至2018年年底全球現(xiàn)有鈾礦項目、閑置鈾礦項目的產(chǎn)能分布情況；表3和表4分別是對全球正在開發(fā)、計劃和潛在鈾礦項目以及儲備項目的預(yù)估產(chǎn)能分布情況。

表1 全球現(xiàn)有鈾礦項目的產(chǎn)能分布情況(截至2018年年底)

表2 全球閑置鈾礦項目的產(chǎn)能分布情況(截至2018年年底)

表3 全球正在開發(fā)、計劃和潛在鈾礦項目的預(yù)估產(chǎn)能分布情況

表4 全球儲備鈾礦項目的預(yù)估產(chǎn)能分布情況

目前，主要問題仍然是供過于求以及較低的市場價格，使得很少有參與者能夠或愿意投資將這些資源轉(zhuǎn)化為儲備，并最終開發(fā)成鈾礦項目以保持市場平衡。一些國家正在實施國企戰(zhàn)略發(fā)展計劃，但仍然缺乏具有固定價格的長期合同，而這樣的合同正是支撐市場主導(dǎo)公司進行新項目投資所需的。

2.2 二次鈾供應(yīng)

二次鈾供應(yīng)可能會繼續(xù)保持高水平，但從21世紀30年代初開始，二次鈾供應(yīng)占鈾供應(yīng)總量的比值將逐漸降低，從目前的約10 000 t(U)/a逐漸減少到5 000～7 000 t(U)/a。

除了已確定的二次鈾供應(yīng)量，還存在大量未查明的二次鈾供應(yīng)，其中包括電力公司、生產(chǎn)商和其他市場參與者所持有的商業(yè)庫存鈾。因為商業(yè)敏感性，這些庫存鈾的量無法被準確估計，但它們可以立即被直接消費或用于轉(zhuǎn)售。預(yù)計短期或中期的所有鈾供應(yīng)缺口都將由商業(yè)庫存鈾得到補充。作為二次鈾供應(yīng)的主要組成部分，商業(yè)庫存鈾在市場中扮演著越來越重要的角色，因為許多參與者試圖從當前鈾和鈾濃縮的低價格中獲利，進而大大增加了鈾的商業(yè)庫存量。

2.3 鈾轉(zhuǎn)化

鈾轉(zhuǎn)化方面最有可能出現(xiàn)以下三種供需情景：

(1)短期內(nèi)，具有很強流動性的二次鈾供應(yīng)將消除一次鈾供需之間的差距。因為當前情況下，燃料購買者嚴重依賴于庫存鈾來滿足其需求。

(2)從中期來看，預(yù)計閑置產(chǎn)能將根據(jù)市場需求方的需求逐漸恢復(fù)。

(3)從長期來看，市場可能需要在現(xiàn)有設(shè)施或者新建轉(zhuǎn)化廠的基礎(chǔ)上擴大鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能。

為了擴大一次鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能，或是在2030年之前證明新項目具有合理的經(jīng)濟性，必須出現(xiàn)以下任意一種情況：①出現(xiàn)最樂觀的需求情景；②從中期來看，由于技術(shù)或監(jiān)管方面的困難，閑置產(chǎn)能無法根據(jù)市場需求而恢復(fù)；③鈾轉(zhuǎn)化市場可能出現(xiàn)主要轉(zhuǎn)化設(shè)施意外長期關(guān)閉的情況；④中國“自給自足”的鈾轉(zhuǎn)化供應(yīng)計劃沒有實現(xiàn)。

總的來說，由于一次鈾轉(zhuǎn)化產(chǎn)能降低而嚴重依賴庫存鈾，庫存鈾也相應(yīng)減少了。在中短期內(nèi)耗盡這些庫存鈾之后，市場應(yīng)鼓勵重啟閑置產(chǎn)能，可能的話還要擴建或新建鈾轉(zhuǎn)化廠。

2.4 鈾濃縮

預(yù)計在2019—2040年期間鈾濃縮需求將隨著潛在新建核電項目而增長，主要是在亞洲和中東一些國家，特別是中國和印度。盡管如此，現(xiàn)有的鈾濃縮產(chǎn)能似乎足以應(yīng)付增長的鈾濃縮需求。此外，由于當前鈾濃縮市場供過于求，主要供應(yīng)商已經(jīng)推遲、延期或放棄新的鈾濃縮項目(這些項目在早期《核燃料報告》中已經(jīng)介紹過)。

鈾濃縮供應(yīng)商還試圖通過不替換達到運行壽期的離心機來減少現(xiàn)有鈾濃縮容量。過剩的全球鈾濃縮產(chǎn)能將用于濃縮廠減料和貧鈾尾礦再濃縮，這導(dǎo)致每年增加約5 000～7 000噸鈾當量的濃縮鈾。

2.5 燃料制造

由于燃料組件是高度工程化和技術(shù)化的特殊產(chǎn)品，所以燃料制造市場明顯不同于核燃料循環(huán)的其他階段。再者，燃料制造市場本身更具有區(qū)域性而非全球性。此外，燃料供應(yīng)應(yīng)該分為首堆燃料和換料兩類，因為這兩類燃料供應(yīng)各具特點。這樣的結(jié)果是，燃料制造市場將按照區(qū)域和技術(shù)進行細分，從而導(dǎo)致對該市場的分析更加復(fù)雜化。

從歷史上看，不管是在區(qū)域還是國家范圍，燃料制造市場中不同的供應(yīng)商和制造商之間都存在著激烈的競爭。全球燃料制造能力超過了需求，對于大多數(shù)區(qū)域也是如此。另外，隨著亞洲核燃料需求的增加以及西方國家核燃料需求的減少，燃料供應(yīng)商可能會從區(qū)域市場轉(zhuǎn)向全球市場。這將有助于燃料供需平衡，并提高燃料供應(yīng)的競爭性和安全性。

3 和諧計劃

和諧是全球核工業(yè)對未來電力的愿景。為了滿足全球?qū)煽?、?jīng)濟和清潔電力不斷增長的需求，未來所有低碳能源都有必要成為多樣化混合結(jié)構(gòu)能源的組成部分。和諧的目標是要將核能發(fā)電量提高至目前水平的3倍，到2050年，核電占總電力的百分比至少達到25%。這相當于到2050年核電裝機容量將達到1 250 GWe，其中包括約1 000 GWe新的核電裝機容量。

和諧計劃的目標看似雄心勃勃，但其實是可以實現(xiàn)的。為了達到這一目標，使全球平均氣溫上升幅度保持在2 ℃以內(nèi)，需要在未來十年內(nèi)將新建核電站的數(shù)量迅速提升至年度并網(wǎng)裝機容量達33 GWe，與20世紀80年代已有核電水平相當。

實現(xiàn)和諧計劃的目標將意味著核電機組數(shù)量將超過高需求量情景中概述的機組數(shù)量。除非在這段時間內(nèi)反應(yīng)堆技術(shù)發(fā)生根本性的改革，否則將對鈾資源、鈾濃縮、燃料制造、燃料運輸和乏燃料等服務(wù)產(chǎn)生更大需求。

正如過去幾十年所證明的那樣，在任何采礦工業(yè)中(例如石油和天然氣工業(yè))，勘探和開采技術(shù)都會隨著時間的推移而不斷改進。預(yù)計核電的擴張也是如此，隨著擴張的進行，更多額外的非傳統(tǒng)鈾資源將大大擴充已知的鈾儲量。從長遠來看，開發(fā)先進堆及其燃料循環(huán)技術(shù)可以使每噸鈾產(chǎn)生更多的能源。

鈾資源不太可能成為阻礙核計劃擴張的因素。但是，在缺乏適當激勵措施的情況下，無法保證市場上能獲得充足的鈾供應(yīng)。在未來幾十年中，想要通過開發(fā)新的礦山來取代現(xiàn)有的已耗盡的礦山并擴大整體生產(chǎn)能力，這將需要大量投資。此外，新礦山的許可和開發(fā)通常是在邊遠地區(qū)，這可能要花費很多年時間。盡管如此，在和諧計劃中，實現(xiàn)核電擴展所需的時間足夠長，不管是用于鈾儲備的開發(fā)還是燃料循環(huán)設(shè)施的擴容，均有足夠時間來提供適當?shù)氖袌鲂盘?，使得這些設(shè)施能夠按照需要和時間表進行開發(fā)和交付。

(核科技動態(tài))