三大核电公司攻坚核燃料

2016/9/13 10:22:15

为确保全面的技术出口能力，国内三大核电公司正将技术研发从核反应堆拓展到核燃料组件。同核反应堆技术的研发格局类似，核燃料技术的开发也呈现出各自为政的特点。

中广核弯道加速

2月17日，中广核发布消息称，由中广核电力（01816.HK）自主研发的4组STEP-12核燃料组件和4组CZ锆合金样品管组件于2月14日正式装入岭澳核电站二期1号机组，随反应堆进行辐照考验。这意味着中广核的自主燃料组件技术研发进入商业化应用之前的最后考验阶段，中广核希望借此进一步补足在核燃料循环前端的实力。

据中广核研究院发布的消息介绍，核燃料组件的技术开发分为原型组件、定型组件和先导组件三个阶段。此次入堆的STEP-12为先导组件，也是商业应用前技术研发的最后一关。由于中广核此前并没有生产核燃料的经验，监管部门对此次燃料组件入堆进行了严格审查。中广核从2013年10月成立了专项工作组，分别于2014年11月、2015年3月、2015年8月向核安全局呈交了三批工程报告，并于2014年12月、2015年2月、2015年4月、2015年5月向核安全局呈交了第一批、第二批审评问题的回答、第一次审评对话会工作单回答、第二批审评问题补充回答。最终，2015年11月23日，国家核安全局下文批准了入堆考验申请。

中广核表示，自主核燃料组件和样品管组件完成辐照考验后，还将全面体检，包括组件外观检查、包壳氧化膜厚度等众多参数的测量，深入掌握组件辐照性能，并进行优化设计。在中广核内部，具体承担燃料技术开发任务的是中广核研究院，其前身为中科华核电技术研究院。早在2008年，中科华便曾提出燃料组件设计专利。2014年5月，中广核电力股份有限公司成立，中科华被整体划入中广核电力。2014年12月，中广核电力登陆港交所成功上市。

突破核电出口瓶颈

国内目前在运的核电站中除秦山一期核电站之外，其余商用核电站尚无自主的燃料组件技术。目前所用的组件技术均转让自核反应堆技术出口国，与反应堆技术相对应，经过转让后由国内中核旗下的两大核燃料基地生产。如在国内建造最多的基于法国技术的二代加核电站，其核反应堆技术由法国出口，因此核燃料组件技术也采用了法国的AFA2G/3G燃料组件技术，主要由宜宾的燃料基地生产。

目前这批进口燃料组件技术制造全部实现了本地化，可以供国内核电站使用，但是无法出口。因此，若无自主燃料技术，将难以真正实现核电技术出口。

此外，核燃料组件本身也价值不菲。一个二代加核反应堆内有157组燃料组件，“华龙一号”反应堆内有177组燃料组件，每组燃料组件达上百万美元。核电站投运之后，每次换料大修时将更换约三分之一的燃料组件，目前岭澳二期与华龙一号的设计换料周期为18个月。据此估算，一个百万千瓦级的核电机组，新投产时首炉燃料价格超过1亿美元，投产之后平均每年燃料成本也将达到约3000万美元左右。

目前国内的核燃料由中核集团专营，由于历史原因，核燃料加工各个环节的工厂分布在我国的各个三线地区，从铀矿浓缩物到生产出核燃料组件，需要在国内五个省份经过近万公里流转，这使得燃料组件的生产环节平添制造成本。另一方面由于三线工厂的历史遗留问题，也增加了人力成本。这些客观上导致了国内燃料成本与售价目前高于国际平均水平。

对中广核而言，无论是从打破出口核电技术限制考虑，还是提高核燃料的经济性考虑，拥有自助燃料技术都是其核燃料循环前端战略的重要一环。目前在前端领域，中广核已经通过海外贸易和投资获得了相当数量的铀资源保障，在燃料生产环节，中广核试图通过与天然铀大国哈萨克斯坦合作建设组件厂实现海外破局，同时也始终谋求广东地区核燃料产业园项目的推进。而要打通铀资源与自主燃料供应之间环节，除了需要政策支持，自身条件中最关键的一环便是拥有自主的燃料技术。此次STEP-12组件入堆考验，是中广核打通该环节的重要一步。

三家各自布局

如同核反应堆的技术开发一样，核燃料组件技术的开发也显现出三大核电巨头“各自为政”的特点。原本专营国内核燃料供应的中核集团，正面临中广核和国家电投的挑战。

中核集团是目前唯一的核燃料供应商，其自主燃料技术研发也远远早于中广核和国家电投。中核目前已经开发了两代CF系列燃料组件（CF2、CF3），在1月28日中核集团的记者见面会上，中核集团新闻发言人潘建明对《财经》(博客,微博)记者表示，2组N36特征化组件以及4组CF3先导组件已经在秦山核电厂二期工程2号机组出堆，完成了首个循环辐照考验。此外，CF2燃料组件已经完成两个循环辐照考验。中核表示，预计2017年将实现CF系列燃料组件的工业化应用。

除开在主流压水堆技术的研发中领先之外，其他新技术堆型的燃料技术研发目前也由中核主导，其中包括实验快堆（CFER）燃料组件与高温气冷堆燃料组件的研发。其中高温气冷堆燃料元件生产线已经于2015年11月基本完成了前期设备调试和工艺调试任务。

中广核此次在消息中称，STEP-12燃料组件不仅可用于现役的二代改进型机组，也可以用于三代堆型“华龙一号”机组。而中核集团研发的CF系列燃料组件也将用于“华龙一号”核电站。这也就意味着未来同是华龙一号机组，或许将使用不同的核燃料组件技术。

除了STEP系列燃料组件技术之外，中广核还在其他燃料组件技术上布局，并争取到国家支持。2015年10月，中广核研究院牵头的国家科技重大专项——“事故容错燃料关键技术研究”课题在深圳启动，该项目联合了环保部安审中心、国家电投、中科院、中核等七家单位联合申报。中广核集团总工程师赵华在启动会上发言表示，中国广核集团将在10年－15年内为该项目拟投入企业自有资金超过20亿元人民币，确保项目成功。有相关业内权威专家曾对《财经》记者表示，中广核能为该项目提供资金支持是其牵头项目的重要原因。

成立较晚的国家电投在自主燃料领域研发的起步也相对较晚，不过作为AP1000引进、消化再创新的主体，国家电投自主燃料技术的研发也已经有初步成果。2015年12月31日，由国家电投旗下上海核工程设计研究院自主研发设计的CAP1400自主化燃料原型组件在包头顺利下线，这是上海核工院自主燃料品牌SAF的首个产品。如前所述，燃料组件的研发分为原型组件、定型组件和先导组件三个过程，目前国家电投刚刚完成第一阶段，接下来将进入整体性能试验阶段。

面对中核集团多年积累的技术基础，中广核与国家电投也在燃料设计技术上展开了合作。2015年12月21日，国家电投在其中央研究院发布了具有自主知识产权的核电厂设计与安全分析软件COSINE，该分析软件包含核燃料设计软件，而核燃料分析软件由中广核研究院和上海核工院联合开发，这两家研究院正是两大巨头旗下进行核燃料技术开发的研究院。

在燃料生产环节，各家布局也不尽相同。中核坐拥包头、宜宾两大生产基地，为规模日渐增长的核电站提供核燃料保障，同时也在布局新的核燃料生产基地。中核与中广核原计划在广东江门合资建立核燃料产业园，由于遭受当地居民反对而意外搁浅。如今，中核在新的燃料产业园战略上已经调整为建设南北两个核燃料产业园，其北方产业园定在河北沧州，已经开展部分前期工作。

而南方产业园则是计划与中广核合资的核燃料产业园项目，在江门项目搁浅之后，仍然进展缓慢，目前仍处于厂址比选阶段。预计厂址还会选在广东沿海地区。

中广核一方面寄希望于广东的核燃料产业园项目有所突破。另一方面，也在海外通过与哈萨克斯坦合作希望从海外破局。2015年12月，中广核与哈萨克斯坦国家原子能公司签署商业协议，计划与哈原工合作，在哈萨克斯坦设计建设核燃料组件加工厂。

国家电投目前与中核旗下的包头燃料生产基地合作。作为引进AP1000技术的主体，国家电投也将引进西屋的燃料组件技术。其引进模式将参考此前二代加技术引进的模式，未来除了首炉料由西屋供应之外，后续燃料将在国内制造。具体对AP1000而言，其燃料生产线设在包头，国家电投拥有该生产线35％的股份。而在CAP1400燃料组件的研发设计上，国家电投也正与包头基地合作研发。