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【专题·核燃料】全球大战之“浓缩”的铀浓缩市场

发布时间:2015-7-16 09:23   

导语:全球400多座在运行的核电机组中大多数要以浓缩铀为燃料,但也有的国家醉翁之意不在酒,极力发展铀浓缩技术是为了造核武器。受到日本福岛核事故之后的市场需求下降幅度远超出预期,以及铀浓缩技术提升的影响,全球铀浓缩市场整体上面临供大于求的形势,而且在短期内不会发生实质性改变。在美国与俄罗斯的“兆吨换兆瓦” 计划即美俄高浓铀采购协议,协议规定美国在2013年前从俄罗斯采购由其核武器上拆除下来的500吨高浓铀稀释成的低浓铀,低浓铀制成核燃料后供美国核电站使用)结束以后, 欧洲铀浓缩公司(Urenco)和俄罗斯国家原子能集团公司(Rosatom)主导了处于供大于求状态的全球铀浓缩市场,中国或将成为浓缩市场的又一个重要参与者。

铀浓缩技术

铀浓缩是指从天然铀生产浓缩铀。若要在某些类型反应堆和武器中使用铀,就必须对其进行浓缩。这意味着必须提高易裂变铀-235的浓度,然后才能将其制成燃料。这种同位素的天然浓度是0.7%,而在大多数通用商业核电厂中,持续链式反应的浓度通常约为3.5%。用于武器和舰船推进的丰度通常约为93%。但舰船推进可以只需20%或更低的丰度。鉴于在丰度0.7%2%之间需要与丰度2%93%之间同样多的分离功,因此浓缩过程不是线性的。这意味着在能够随时获得商用浓缩铀的情况下,达到武器级的浓缩工作量可减少到不足一半,而铀的供料量可减少到20%以下。

铀浓缩技术有很多种,如气体扩散法、气体离心法、激光浓缩法、同位素电磁分离法、化学分离法、等离子体分离法等。迄今为止,只有气体扩散法气体离心法达到了商业成熟程度。而与气体扩散法相比,气体离心法所需的电能要小很多,因此该法已被大多数新浓缩厂所采用。

基础供应能力

全球铀浓缩市场的基础供应能力主要来自于三家全球性供应商:欧洲铀浓缩公司、俄罗斯原子能集团公司和法国阿海珐集团。美国铀浓缩公司不再拥有基础供应能力,现利用库存和源自俄的浓缩铀提供服务,并于2014年因陷入融资困境申请破产。中国原子能工业公司拥有约 250 SWU/a 的离心浓缩产能, 虽然向美国和欧洲出售适量的浓缩服务, 但大部分产能为国内提供服务。(SWU为分离功单位)

欧洲铀浓缩公司在欧洲拥有三座离心铀浓缩厂,并正在美国建设一座离心铀浓缩厂。欧洲的三座铀浓缩厂分别位于英国的卡本赫斯特(Capenhurst) 德国的格罗瑙(Gronau)和荷兰的阿尔默洛(Almelo)。截至 2013 年底,这三座工厂的总产能为 1440 SWU/a。欧铀目前没有提升这三座厂产能的计划。公司位于美国新墨西哥州利县 (LeaCounty)的离心铀浓缩厂于 2010 年投运,但鉴于市况不佳, 该公司已决定推迟产能增加计划的建设。

俄罗斯原子能集团公司对铀浓缩产能的利用以及与全球市场的相互影响比其他浓缩服务供应商复杂得多。2013 年,俄铀浓缩产量约为2600 SWU,直接或间接向西方客户提供了560 SWU。预计俄原向西方客户提供的服务量从 2014 年开始将会大幅上升。由于面临美国和欧盟的贸易限制,俄将大量浓缩能力用于以下用途: 根据商业浓缩合同的规定,进行低尾料丰度运行; 对浓缩尾料进行再浓缩。

阿海珐新建的铀浓缩厂即乔治·贝斯Ⅱ浓缩厂已于 2011 年投运, 其产能到 2013 年将达到 550 SWU/a 2016 年将达到额定产能即 750 SWU/a。阿海珐现已无限期搁置美国鹰岩铀浓缩厂建设项目, 并表示目前没有提升乔治·贝斯Ⅱ产能的计划。

阿海珐和欧铀的新浓缩厂均使用了浓缩技术公司(ETC)的离心机技术。但该浓缩技术公司正处于重组过程中,严重影响了离心机制造能力。浓缩技术公司计划保留必要的技术和专业人员, 以便在未来客户需要时恢复其制造能力,但这还需要多年才能完成。

2013 年, 日本核燃料公司(JNFL)的新一代离心机投入使用, 该公司的产能到 2026将增至 150 SWU/a。巴西在 2013 年底的铀浓缩产能约为 1. 8 SWU/a 预计到2025 年将增至 20 SWU/a。尽管面临国际社会的指责, 伊朗仍在继续安装离心机,估计该国的产能已有约 10 SWU/a

在未来几年里,美国过剩高浓铀稀释产品的市场份额将会降低。美铀计划建设产能达 380 SWU/a 的美国离心厂(ACP)。虽然该公司已经获得美国核管会(NRC)颁发的建设和运营许可证, 但不大可能筹集到建设该厂所需的 40亿美元资金。该公司表示, 根据目前的市况, 美国离心厂的商业化在经济上并不可行。2014 4 月, 能源部宣布正在研究保存离心机技术的可选方案, 并从美铀接管美国离心机研发项目。能源部这么做的原因是:这项技术对于确保国家安全意义重大, 具有技术可行性以及拥有知识产权。

全球激光浓缩公司(GLE)2012 年获得了美国核管会颁发的建设和运营一座商业激光铀浓缩厂的许可证, 并在随后几年中对激光铀浓缩技术进行了开发和测试。该商业浓缩厂最初产能为 100 SWU/a 并随后以 100 SWU/a的速率增加, 直至 600 SWU/a。但鉴于当前的市况以及悲观的市场预期, 该公司2014 6 月决定相应缩减其活动并暂停做出建设商业激光铀浓缩厂的决定。

市场展望

如果目前全球的在运铀浓缩厂仍然继续保持现有产能,且已计划的新建和扩建项目仍继续按最初的进度表推进,那么全球铀浓缩市场仍将面临供过于求的严峻形势。即使目前已宣布暂停实施的 3 个新建项目会最终被取消,全球市场到 2020 年仍将继续面临比 2013 年更为严峻的市场形势,届时的产能(77100tSWU/a)将比需求(59939tSWU/a) 29%。未来的需求增长将主要出现在东亚(其中中国涨势最强) 独联体/东欧国家以及其他地区。预计欧铀和俄原的市场份额未来将继续居高不下, 而美铀的份额将持续走低, 阿海珐的份额将因乔治·贝斯 (Georges Besse )离心铀浓缩厂的全面投产而小幅增加。为满足高速增长的本国需求, 中国原子能工业公司(CNEIC)的浓缩产能将大幅上升, 或将成为全球市场的另一个重要参与者。

 

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