核電廠核燃料成本控制分析

曹鵬久 梁宗弢 章圣斌

福建福清核電有限公司 福建福清 350300

核電廠的發(fā)電成本一般由投資成本、運行維護成本和核燃料成本組成。對于固定的核電廠來講，其前二者成本基本上浮動不大，而核燃料成本是需要長遠進行考慮的。在核電廠壽期內(nèi)如何有效控制核燃料成本是現(xiàn)如今核電廠運營過程中降低發(fā)電成本的重中之重。

1 核電廠核燃料成本控制的影響因素

1.1 核燃料采購成本分析

核燃料價格通常指代的是核燃料組件價格，核燃料組件是核燃料循環(huán)前端的最終產(chǎn)品，其價格主要由天然U3O8（黃餅）、純化轉(zhuǎn)化、濃縮和組件制造的價格構成，是直接影響核燃料成本的因素之一。目前，國際市場上低濃度鈾、天然鈾等材料價格并不高，但不同國家和地區(qū)間的核燃料加工費并不相同[1]。在一定程度上，核燃料價格差別主要體現(xiàn)在加工費上。對于我國來講，核燃料組件制造還處在發(fā)展階段，不同堆芯所需核燃料組件類型千差萬別，在規(guī)模上還不具備經(jīng)濟規(guī)模，核燃料組件的加工成本相對較高。而從其他國家采購核燃料可能還會受到國家政策的制約。由此可見，通過尋求較低價格的核燃料雖是降低核燃料成本的手段之一，但目前仍具有一定局限性。隨著技術進步，核燃料循環(huán)前端加工過程隨著工藝水平的提高，其價格水平會有所下降。但是由于鈾礦資源的稀缺性和戰(zhàn)略性，伴隨著后福島時代全球核能事業(yè)的復蘇發(fā)展，必然會導致U3O8現(xiàn)貨交易價格上漲，這是目前核電廠核燃料采購中要必須面對的問題[2]。

1.2 核燃料換料管理成本分析

核電機組在運行12個月或18個月后，需更換一定數(shù)量的核燃料組件，以彌補堆芯中核燃料的消耗，確保核電廠生產(chǎn)效率及質(zhì)量。在更換核燃料組件的同時，整個機組會進行大修工作，對各系統(tǒng)設備進行全面的檢修和維護。所以核電廠循環(huán)周期的長短將會影響機組整個壽期內(nèi)得換料次數(shù)，同時每次換料設計論證的成本，換料檢修期間機組停工造成的發(fā)電損失成本等綜合構成了換料管理成本。核燃料在堆內(nèi)消耗時間越長，核燃料利用率越高，則核電的成本也就越低。反之，利用率越低，成本越高?？梢姾穗姀S換料管理成本也是影響核電廠核燃料成本的關鍵因素之一。

1.3 核燃料后端循環(huán)成本分析

核燃料后端循環(huán)的包括乏燃料運輸、乏燃料后處理、放射性廢物處理和最終處置，一般由乏燃料后處理廠負責。后端處理主要是考慮從堆芯卸出的乏燃料仍含有大量的易裂變核素和可轉(zhuǎn)換核素，比如U-235和Pu-239。經(jīng)過乏燃料廠后處理后，將裂變產(chǎn)物分離出去，并回收這些易裂變核素和可轉(zhuǎn)換核素，重新制成可用的燃料元件返回反應堆中復用，從而形成了核燃料閉式循環(huán)[3]。

但是，后端循環(huán)處理核燃料需要投入一定的成本，這部分后端成本主要包括乏燃料的運輸成本和后處理成本。乏燃料運輸成本主要為運輸容器成本和車船運費，由于核安全標準要求高，運輸容器的價格昂貴，使得運輸費用也比較高。另外，核燃料循環(huán)后處理需將燃料棒分解，分離鈾、钚等有用資源，工藝技術要求嚴格，投資設備成本高且運行維護成本高昂，這些成本一般由核電廠發(fā)電收入來補償。因此，可見核電廠除支付核燃料采購費外，還需支付乏燃料后處理費，是整個核燃料循環(huán)成本的實際承擔者。

2 核電廠降低核燃料成本的管理策略

2.1 科學規(guī)劃、合理采購核燃料

目前，國際上天然鈾價格相對國內(nèi)價格較低，核電廠為降低核燃料采購成本，可以考慮從其他國家采購一些天然鈾。另外，考慮到核電廠的換料周期能達到一年及以上，在此期間核燃料循環(huán)前端各過程的價格變化不會立刻影響到核電廠采購核燃料組件的成本，有一定滯后性，尤其核電廠前期具有儲備的情況下滯后性會更大。因此，可以通過簽署中期、長期合同方式，合理規(guī)劃采購項目。同時為避免國際市場的不確定性，核電廠可保證大部分核燃料由國內(nèi)采購，少部分核燃料由國外采購。針對由國內(nèi)采購的核燃料，需保證每三年協(xié)商一次價格，并重新簽訂合同；針對由國外采購的核燃料，則需保證每五年協(xié)商一次價格，并重新簽訂合同。通過上述方式，不僅可保證核電廠擁有足夠核燃料來源，還可降低核燃料采購成本，提高核電廠經(jīng)濟效益。

2.2 優(yōu)化核燃料換料的控制管理

核燃料換料成本的控制管理可以通過改進和優(yōu)化核燃料的換料管理模式與方法來實現(xiàn)的。比如提高燃料組件的富集度，使每次換料需要調(diào)整更新的燃料組件數(shù)目進一步地減少，從而使核燃料循環(huán)的經(jīng)濟性得到大幅提高。目前，國內(nèi)核電廠的換料管理工作中，逐步傾向由年換料向18個月?lián)Q料周期的管理策略過渡。通過延長循環(huán)周期的燃料管理既加深了堆芯燃料的燃耗，又減少因換料而停堆的次數(shù),提高了電站的負荷因子,這可較大降低核燃料的堆內(nèi)循環(huán)成本費。

2.3 加強核燃料的后端循環(huán)管理

一個循環(huán)周期結束后核電廠會更換一定數(shù)量的乏燃料組件然后貯存在乏燃料水池中，達到一定數(shù)量后，再統(tǒng)一運輸和處理。目前，國內(nèi)后處理技術還處在起步階段，核心處理設備和工藝還要依托于國外引進，因此乏燃料后處理成本相對較高。為了減少這部分費用，核電廠可以與專業(yè)乏燃料處理、運輸公司簽訂長期合同，加強粘性聯(lián)系。比如，核電廠暫時性存儲乏燃料，之后再統(tǒng)一運輸，降低乏燃料運輸成本。另外，簽訂長期合同可以保障乏燃料處理企業(yè)維持長久運營效益。在此良性合作的基礎上，核電廠可以要求由乏燃料處理、運輸企業(yè)承擔部分核燃料處理費用。這樣可以有效減少核電廠在核燃料后端循環(huán)處理上所需的費用，從而實現(xiàn)對核電廠和乏燃料后處理企業(yè)共贏發(fā)展，繼而降低核燃料的成本。

3 結語

綜上所述，通過本文分析發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化核燃料的采購管理、換料管理以及后端循環(huán)管理，對降低核燃料成本有著顯著的意義，可為將來核電廠的運行管理提供一定的指導。