摘要:近年来,全球气候变化效果越来越显著,人类消耗的能源逐年增加,传统能源的供应与储量发生严重偏差,气候变化形式恶劣。在现有局面下高效的利用清洁能源和可再生能源,是目前的首要任务。本文针对我国核电安全高效发展中铀转化面临的新机遇进行讨论。
关键词:核电 高效发展 铀转化
一、引言
能源作为经济发展和社会进步的重要物质基础被各个国家重点关注,尤其是新生的清洁能源和可再生能源。在新能源的发展利用过程中,核原料作为可以释放大量能量的能源被广泛应用,核电技术已发展成熟。核电有利于节约能源,应对气候变化,减少大气污染,在有效保护环境的同时,为全球社会经济发展做出有益贡献。
二、工业反应及流程
在核电反应中,轻原子核进行融合,重原子核进行分裂,这两个过程都会释放出大量的能量,前者称为核聚变能,后者称为核裂变能。在整个裂变或聚变过程中,反应会释放大量的热量,能量传递转换路径为核能-机械能-电能,通过此种途径产生的电力称为核电。在大多数核电站内,均需要使用适当“浓缩”的铀进行发电,因为铀的浓度越高,越对成本的控制和管理有利。当含有杂质的铀氧化物开采出来后需要进行化工精炼,最终产物是纯净的六氟化铀,这一过程就成为铀转化。天然铀的辐射对人的健康影响很小,而铀转化过程需要用到氟化氢和氟气,这些氟化物的危险性却并不低。氟化物在农药、橡胶等诸多行业都得到了大量应用,可见我们有能力控制氟化物等有毒有害物质,更不用说比氟化物危险性更小的天然铀了。[1]
三、我国核电的近期发展及未来规划
随着新时代的发展,我国核电装机的规模快速扩增,核电关键设备和材料自主化、国产水平稳定提升,核能发展体系不断完善,为迎接核能产业新一轮机遇提供保障。
2018年,第九届世界清洁能源部长级会议明确将核能纳入清洁能源。我国“十九大”报告将能源发展纳入生态文明建设,明确提出推进绿色发展,壮大清洁能源产业。核电作为新兴的发电途径,一方面可作为基荷供应,另一方面可参与调峰以响应电能需求,与间断性的其余可再生能源形成补充。全球核能产业技术的发展,随着技术的突破和安全性、经济性进一步提升,除大型核电机组外,核能也将在工业领域形成新的应用空间。另外,核能产业发展所需天然铀在全球范围内是有保障的,2050年前,在核能产业发展需求和市场价格竞争的驱动下,全球中低成本的铀资源量有望持续增加,并满足核能发展需求。全球铀转化、铀浓缩,及核燃料制造领域未来仍将保持供应充分的状态。[2]目前,全球核燃料循环前后段发展、放射性废物管理取得新进展,为产业可持续发展奠定了良好基础。
四、相关机遇
4.1 铀转化与核电
“十三五”期间,有数据显示,国内对于天然铀转化产品的需求大幅度增加,其中以六氟化铀为主。并且预估计未来十年内,国内的需求仍较大。就目前,现有产能难以维持供给平衡。在形成核燃料的过程中,首先需经过铀转化得到六氟化铀,然后将其进行浓缩得到高浓缩铀,通过化学法制成二氧化铀,经过高温烧制成核燃料芯块,然后用不易腐蚀的合金将芯块包裹,成为核燃料元件。随着我国的核电产业规模的扩大,并且逐步进入安全高效发展的新阶段,还有国际市场日趋激烈的资源竞争,铀转化是核燃料循环中主要的工艺生产过程,重要性不言而喻,其生产和经营在新发展下面临着新的机遇和挑战。
[3]
从上个世纪,国际铀转化纯化工艺路线基本成熟,但技术方案和设备等仍需要进一步完善。1990至今,许多具有铀转化能力的国家,在国家政策的大力扶持下,不仅将铀转化产业的产能大幅度提升,还扩建了铀转化设施,使铀转化生产和产品供应逐步向几家大型生产商或一次供应商集中,将整个铀转化产业链打造成一定的规模,提高了铀转化等核燃料循环工艺流程的发展速度。
核电发展作为铀转化产业规模化发展的直接动力,国际铀纯化转化市场的逐步放开,二次供应源的逐步减少,又给国内企业带来了更多参与国际市场竞争和承担来料加工的机会。各个机构应根据国家制定的核电发展趋势,科学规划、合理布局铀转化产能建设,提升铀转化产品的核心竞争力,确保铀转化在国内形成长期、稳定、安全、有效的供应保障能力。
4.2铀转化产业链的延伸
随着铀转化产能的提升,其转化产业链可以进一步向下延伸。我国的六氟化铀离心分离厂贮存的贫化六氟化铀每年都在增加,其成本已影响到在企业内的运营,与先进的核燃料产业链条相比较,将贫化六氟化铀处理为八氧化三铀或其他铀氧化物都可降低贮存成本,对其进行处理回收具有极大的现实意义。一部分六氟化铀离心分离厂可与天然六氟化铀供应商合作,由供应商建成并投运贫化六氟化铀转化处理设施,离心分离厂向其中投放贫化六氟化铀,有效利用资源,以核燃料产能提升为契机,将铀转化产业链进一步向下延伸,做大做强铀转化产业[4]。
4.3核能在能源结构中应发挥替代能源的作用
近年来,核电逐渐成为沿海地区清洁能源的主力之一,促进了我国能源消费和生产结构向低碳化和清洁化演进。铀作为新兴的清洁能源,具有非常多的优点,例如,能量密度高、储存空间小、有利于运输、储存成本低等,并且铀的化学性质相比于其他能源稳定,能够长时间大量的安全储存。当前,核电及核动力的开发应用在我国现代能源体系建设中,已不可或缺。向长远看,核能发展还可以向综合利用、多方位发展。
核能是我国清洁低碳、安全高效的现代能源体系建设的重要组成部分,可在保障国家能源安全、促进能源结构优化调整和向低碳转型升级,以及深化能源供给侧结构性改革等方面,担当起其应有的责任和使命。核能作为可大规模利用的替代能源,应明确其作为替代能源地位。从长期看,核能作为替代能源,除了电力供应,还可以应用于核能供热、供汽以及制氢等领域,因此核能的现代化发展应向综合利用、多功能化方向拓展。
五、总结
我国核电的发展既面临重大的发展机会,也有严峻的挑战,挑战与机遇总是并存。我国只要贯彻积极推进核电建设的政策,大力发展核电技术,同时对铀转化过程中遇到的问题提出准确的解决思路,保障核燃料基础能源的供应,我国必将称为世界上核电规模最大的国家。我国核燃料循环产业的机遇也已到来,保持良好的发展态势,我国必将建成世界上规模最大的核燃料循环产业群。核燃料循环产业是一个充分市场化的国际化产业,我们作为积极响应全球化的国家,应该站在世界是统一的市场的角度来规划我国的核燃料循环,积极与国际市场接轨,同其他国家交流核燃料循环发展经验,努力建成世界一流的核燃料循环产业。
参考文献
[1]张慧忠. SLS有限公司铀转化企业核心竞争力提升策略研究[D].兰州大学,2012.
[2]王新新.新时期我国核电产业可持续发展对策分析研究[J].中国科技论坛,2011(07):38-44.
[3]任德曦,胡泊.论推进我国完整的核能产业经济体系的发展[J].南华大学学报(社会科学版),2014,15(02):1-9.
[4]李天福. S军工企业铀转化分公司发展战略研究[D].南华大学,2014.