美國(guó)三里島核電站。1號(hào)反應(yīng)堆預(yù)計(jì)在今年9月30號(hào)停止運(yùn)行。
全世界反應(yīng)堆的平均年齡已經(jīng)超30歲,很多反應(yīng)堆即將走到壽命的終點(diǎn),而如何處理退役的核設(shè)施,卻成為了一個(gè)難題。雖然中國(guó)在核電建設(shè)上已放慢了腳步,但無(wú)疑在未來(lái)也會(huì)面對(duì)相同的局面。
沒(méi)有哪座核電站能像美國(guó)的三里島那樣,一半廣為人知,而另一半籍籍無(wú)名。2號(hào)反應(yīng)堆在40年前發(fā)生了美國(guó)最嚴(yán)重的商用核電站事故,從此被永久關(guān)閉;而1號(hào)反應(yīng)堆繼續(xù)服役,預(yù)計(jì)在今年9月30日停止運(yùn)行。這一決策主要是出于經(jīng)濟(jì)上的考慮。運(yùn)營(yíng)商愛(ài)克斯龍(Exelon)電力公司表示,由于難以和天然氣競(jìng)爭(zhēng),1號(hào)反應(yīng)堆在2011~2016年間已經(jīng)虧損超過(guò)3億美元。
1號(hào)反應(yīng)堆的命運(yùn)不過(guò)是全球核能產(chǎn)業(yè)“老齡化”的縮影。商用反應(yīng)堆的設(shè)計(jì)壽命大約是40年,而全世界反應(yīng)堆的平均年齡如今已經(jīng)超過(guò)30歲。核設(shè)施的退役是一項(xiàng)耗資巨大、耗時(shí)漫長(zhǎng)的工程。愛(ài)克斯龍計(jì)劃先取出反應(yīng)堆中剩余的核燃料,然后讓設(shè)備自行冷卻;大型設(shè)備的拆解預(yù)計(jì)最早于2074年開(kāi)始進(jìn)行,整個(gè)退役項(xiàng)目預(yù)計(jì)耗資12億美元。
“核電將會(huì)消亡,這只是時(shí)間問(wèn)題。如果核電是一個(gè)有機(jī)體的話,它早該出現(xiàn)在瀕危物種名錄上面了。從每年的《世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》(WNISR)中可以看出,新建的核電站數(shù)量不足以彌補(bǔ)接下來(lái)20年中大批核電站退役所造成的空缺。”國(guó)際核能政策獨(dú)立分析師、WNISR發(fā)起者和首席作者邁克爾·施奈德(Mycle Schneider)說(shuō)。
《世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》評(píng)估這一產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),從2007年起每年更新,如今已經(jīng)被視為這個(gè)行業(yè)最重要的報(bào)告之一。在2017年,中國(guó)電力圓桌項(xiàng)目翻譯并發(fā)布了這份報(bào)告的中文版。今年的報(bào)告也將在9月發(fā)布。“這是一份獨(dú)一無(wú)二的報(bào)告,”施奈德驕傲地說(shuō)。
《世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》發(fā)起者和首席作者邁克爾 · 施奈德。
老去的核電站
截至今年7月1日,全世界范圍內(nèi)有181座反應(yīng)堆已經(jīng)關(guān)閉,而正在運(yùn)行中的反應(yīng)堆總計(jì)不過(guò)417座。假設(shè)反應(yīng)堆平均壽命為40年,那么從現(xiàn)在起到2030年,還將有207座反應(yīng)堆關(guān)閉(即197~1990年間接入電網(wǎng)的反應(yīng)堆);到2059年還將新增124座。這還不包括那些在1979年前開(kāi)始運(yùn)行的85座反應(yīng)堆,以及目前處于長(zhǎng)期停機(jī)狀態(tài)的28座反應(yīng)堆。這也不包括目前建造中的47座反應(yīng)堆(截至2019年7月1日),它們中的大多數(shù)也將會(huì)被接入電網(wǎng)。
每座反應(yīng)堆的具體運(yùn)行期限取決于許多因素,包括運(yùn)行狀況、經(jīng)營(yíng)牌照有效期和經(jīng)濟(jì)效益。不同國(guó)家對(duì)反應(yīng)堆運(yùn)行期限也有不同的規(guī)定。但總的來(lái)說(shuō),反應(yīng)堆通常無(wú)法一直平穩(wěn)運(yùn)行到設(shè)計(jì)壽命的終點(diǎn),它們正常運(yùn)行的時(shí)間總比預(yù)期要短。
首先,維修一座老舊的核電站往往會(huì)發(fā)現(xiàn)許多預(yù)料之外的問(wèn)題。施奈德說(shuō):“我們深入研究過(guò)一些案例。如果停機(jī)時(shí)間預(yù)計(jì)是兩三個(gè)月,那么最后往往會(huì)延長(zhǎng)到六個(gè)月、九個(gè)月甚至十二個(gè)月。維修工作一旦開(kāi)始,人們就會(huì)發(fā)現(xiàn)還有更多的東西需要維修。就像修車(chē)一樣,你拆下一個(gè)有問(wèn)題的零件,就會(huì)發(fā)現(xiàn)里面還藏著更多有問(wèn)題的零件。反應(yīng)堆也是一樣。”
其次,維修停機(jī)會(huì)影響核電站的持續(xù)供電能力。施奈德指出,2018年法國(guó)的58座反應(yīng)堆平均大約有三個(gè)月時(shí)間處于停機(jī)狀態(tài),比利時(shí)的7座反應(yīng)堆平均停機(jī)時(shí)間甚至達(dá)到了半年。他說(shuō):“難以置信。這樣的能源能有多可靠?反而是可再生能源更可靠。人們一度認(rèn)為可再生能源無(wú)法持續(xù)供應(yīng),但實(shí)際上太陽(yáng)每天都會(huì)升起,只是陽(yáng)光強(qiáng)一點(diǎn)或弱一點(diǎn)的問(wèn)題,現(xiàn)在要預(yù)測(cè)這種變化也很容易。”
事實(shí)上,可再生能源已經(jīng)成長(zhǎng)為核電強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。太陽(yáng)能電池技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅速,今年7月在美國(guó)洛杉磯,太陽(yáng)能電力的價(jià)格已經(jīng)跌破每千瓦時(shí)2美分,低于化石燃料和核能所能提供的電力價(jià)格。中國(guó)也在將不同的可再生能源相結(jié)合,以實(shí)現(xiàn)不間斷供電。
所以,盡管狀況良好的反應(yīng)堆通常能夠獲準(zhǔn)延長(zhǎng)運(yùn)行期限,但是施奈德指出:“實(shí)際上,許多核設(shè)施在更新牌照、延長(zhǎng)運(yùn)行期限之后又提前關(guān)閉,因?yàn)樗鼈冊(cè)谑袌?chǎng)上已經(jīng)沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力了。”
數(shù)據(jù)來(lái)自《2019 世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》,報(bào)告全文將于 2019 年 9 月 24 日發(fā)布。
漫長(zhǎng)的告別
《2018世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》指出:“核設(shè)施的退役所花費(fèi)的時(shí)間通常比預(yù)期要長(zhǎng),在大多數(shù)情況下甚至超過(guò)了建造和運(yùn)行時(shí)間之和。”目前全世界只有美國(guó)、德國(guó)和日本三個(gè)國(guó)家的19座反應(yīng)堆完成了退役工作,其中只有10座恢復(fù)成綠地(greenfield),即未被開(kāi)發(fā)、沒(méi)有污染、可用作任何建設(shè)用途的土地。
目前已經(jīng)完成退役的反應(yīng)堆中,最快的只用了6年,最慢的花了42年。它們大多是小型的展示堆或?qū)嶒?yàn)堆。目前為止,業(yè)界還沒(méi)有運(yùn)行了40年的大型商業(yè)化核電站完成退役的經(jīng)驗(yàn),但可以確定的是,這將是一項(xiàng)龐大的工程,并且最好趁早解決。
技術(shù)上,核設(shè)施的退役通??梢苑譃槿齻€(gè)階段。首先,反應(yīng)堆內(nèi)部剩余的燃料被取出,轉(zhuǎn)移到乏燃料池中,同時(shí)部分大型部件被拆除;其次,拆解反應(yīng)堆中受到較強(qiáng)輻射污染的部件,例如反應(yīng)堆壓力容器;最后,移除操作系統(tǒng),并清除建筑物受到的污染,最終拆除建筑物。
一座核電站工作的時(shí)間越長(zhǎng),累計(jì)產(chǎn)出的乏燃料就越多,設(shè)備受到的輻射污染也越嚴(yán)重,這意味著退役工作量將大大增加。施奈德指出,其中最大的挑戰(zhàn)或許來(lái)自于钚——許多商用核電站使用鈾钚混合氧化物燃料(MOX),其中的钚通過(guò)后處理過(guò)程分離而來(lái);而钚具有較強(qiáng)的輻射毒性,會(huì)對(duì)核燃料生產(chǎn)和乏燃料后處理設(shè)備造成污染,進(jìn)而給拆卸過(guò)程中的輻射防護(hù)帶來(lái)困難。
在時(shí)間規(guī)劃方面,核設(shè)施的退役通常有兩種策略,立即拆除或推遲拆除?!?018世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》中指出:“一般而言,立即拆除是更好的解決方案,因?yàn)閱T工的技能和工作經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌蛟谕艘圻^(guò)程中得到利用;責(zé)任劃分更加明確;公共利益能夠得到更好的保障。”
相比之下,推遲拆除將大大增加項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性,包括人員和專(zhuān)業(yè)技能的流失、設(shè)備老化帶來(lái)的事故風(fēng)險(xiǎn)和責(zé)任劃分的不明確。近年來(lái),在全球能源結(jié)構(gòu)不斷變化的背景下,法國(guó)的阿?,m、美國(guó)的西屋電氣兩大核電巨頭先后經(jīng)歷了破產(chǎn)重組,施奈德說(shuō):“看看過(guò)去20年中歐洲和美國(guó)企業(yè)的壽命是多么短暫……如果把反應(yīng)堆放著不管,未來(lái)由誰(shuí)承擔(dān)這些責(zé)任呢?”
數(shù)據(jù)來(lái)自《2019 世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》,報(bào)告全文將于 2019 年 9 月 24 日發(fā)布。
中國(guó)核電的挑戰(zhàn)
和歐美國(guó)家相比,中國(guó)的核電產(chǎn)業(yè)可以說(shuō)非常年輕。截至2019年7月1日,中國(guó)正在運(yùn)行的反應(yīng)堆有47座,還有一座處于長(zhǎng)期停機(jī)狀態(tài),平均年齡為7.2年。但是施奈德說(shuō):“中國(guó)現(xiàn)在或許不用考慮這個(gè)問(wèn)題,但是它總會(huì)發(fā)生,而且會(huì)集中爆發(fā)。”
施奈德指出,中國(guó)核電未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)將與法國(guó)今天的局面非常相似。在20世紀(jì)80年代到90年代,法國(guó)在十年間建立了約四十座核電站,這意味著它們將在很短的時(shí)間內(nèi)同時(shí)退役,并且這個(gè)時(shí)刻或許很快就要到來(lái)。而中國(guó)核電也經(jīng)歷了相似的發(fā)展過(guò)程。目前中國(guó)正在運(yùn)行的47座反應(yīng)堆中,36座的年齡在0到10歲之間。
不過(guò),和十年前相比,中國(guó)核電建設(shè)已經(jīng)放慢了腳步。自從2015年核準(zhǔn)8臺(tái)新建核電機(jī)組后,中國(guó)經(jīng)歷了三年的“零核準(zhǔn)”,直到今年7月底才有新的核電站核準(zhǔn)開(kāi)工。另一方面,新能源的發(fā)展也讓局面變得更加不確定。《2018世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報(bào)告》顯示,2004~2017年間中國(guó)對(duì)核電的累計(jì)投資總計(jì)900億美元,但是僅在2017年一年中,對(duì)新能源的投資就達(dá)到1260億美元。施奈德指出,盡管中國(guó)新能源行業(yè)的企業(yè)一般規(guī)模較小,但它們數(shù)量眾多,組合起來(lái)就是一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)。并且,中廣核等大型核電企業(yè)也已經(jīng)強(qiáng)勢(shì)進(jìn)入新能源市場(chǎng)。
既然核電站退役潮的到來(lái)只是時(shí)間問(wèn)題,又不可避免,那么中國(guó)該如何做好準(zhǔn)備?
在技術(shù)上,施奈德強(qiáng)調(diào),立即拆除非常重要,主要核電國(guó)家一般都有這方面的法律規(guī)定。他說(shuō):“我支持立法讓運(yùn)營(yíng)商在關(guān)閉核電站之后立即拆除。另外,關(guān)閉核電站之后核廢料應(yīng)該盡快從池子里取出,轉(zhuǎn)為干式存儲(chǔ)。我希望這輩子別讓我見(jiàn)到燃料池起火,否則這會(huì)比我們目前所見(jiàn)到的任何一起核事故都要糟糕……我不是說(shuō)這件事做起來(lái)很容易,但是運(yùn)營(yíng)商有這個(gè)義務(wù)。”
在經(jīng)濟(jì)上,施奈德認(rèn)為,關(guān)鍵在于確保項(xiàng)目的資金安全,包括預(yù)留足夠的資金,和保證資金如期到位。他說(shuō):“唯一的辦法在于準(zhǔn)備專(zhuān)項(xiàng)資金,確保運(yùn)營(yíng)商無(wú)法動(dòng)用。”他指出,歐洲的一些企業(yè)確實(shí)預(yù)留了退役資金,但是幾百萬(wàn)美元的現(xiàn)金吸引力太大了,企業(yè)又把它拿去投資,結(jié)果往往會(huì)大幅虧損;為了徹底避免這種情況的發(fā)生,這筆錢(qián)應(yīng)該由政府或其他獨(dú)立機(jī)構(gòu)管理。
拆除一座核電站需要多少錢(qián)取決于許多因素,例如具體的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)、運(yùn)行期限和拆除的策略。唯一可以確定的是,實(shí)際需要的資金往往會(huì)超出運(yùn)營(yíng)商的預(yù)估。2011年,法國(guó)電力集團(tuán)(EDF)為已經(jīng)關(guān)閉的12座反應(yīng)堆的退役撥款33億歐元,但是項(xiàng)目成本估算直線上漲,到2018年已經(jīng)達(dá)到65億歐元,幾乎翻倍。
施奈德說(shuō):“核電站的建造是非常不確定的,甚至在建的項(xiàng)目也不一定能完成。歷史上大約有一百座反應(yīng)堆沒(méi)有完成建造。但是退役可以說(shuō)是筆穩(wěn)賺的生意,尤其是當(dāng)國(guó)家政策要求立即拆除已退役核設(shè)施的時(shí)候,我們能知道確切的下線日期……這將是一個(gè)規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè),而且非常確定,它就在那里。”事實(shí)上,國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)估計(jì),到2050年核設(shè)施退役的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1萬(wàn)億美元。
或許,我們這代人不僅將目睹一座座核電站的關(guān)閉,也將目睹核電的終結(jié)。
評(píng)論