提升核電企業經濟效益：關于降低尾料豐度的建議

2016/12/8 14:26:26

世界上運行的核電機組絕大多數是輕水堆機組，其所用的燃料都是低濃鈾。低濃鈾的價格不僅與其鈾-235的豐度等物理品質有關，還與濃縮天然鈾時的尾料豐度有關，尾料豐度不同時，也會使核電廠所付出的燃料費用有所不同。國外核電企業(如歐盟、美國的核電廠)十分關注上述諸多因素的綜合變化和影響，近幾年根據天然鈾和分離功價格變化，適時提出調整濃縮鈾時合理尾料豐度的要求，使核電企業獲得了更多的經濟效益。

據了解，近十幾年來天然鈾價格成倍增長，其增速遠遠超過了分離功價格的增速，天然鈾的費用在核燃料成本中的比重大大增加，然而我國鈾濃縮廠的尾料豐度一直沒有變化。因此，我們提出降低尾料豐度的建議，供同行研究和參考。

一、歐盟及其他國家降低尾料豐度的有關報道

歐洲原子能共同體供應局(Euratom Supply Agency)近幾年一直定期公布每年歐盟鈾市場概況，從中可以看出其通過調整尾料豐度，降低燃料費用的努力。

國際核新聞2006年第7期《歐盟2005年鈾市場概況》報道： “由于天然鈾價格不斷攀升，電力公司指定的平均尾料豐度大部分從多年前的0.3%~0.35%降至0.25~0.3%。

國際核新聞2007年第8期《歐盟2006年鈾市場概況》報道：“與前些年相比，由于在濃縮作業中降低了尾料豐度，因此濃縮服務的需求有所上升，而天然鈾的需求有所下降。許多電力公司都將尾料豐度定為0.2%～0.25%。”

國際核新聞2008年第6期《歐盟2007年鈾市場概況》報道：“與前幾年一樣，由于天然鈾價格持續攀升，電力公司制定的尾料豐度繼續小幅下降，目前已保持在0.2%~0.25%之間。”

2009-12-18《鈾資源供應》報道：“俄羅斯的鈾濃縮廠目前每年對1萬——1.5萬噸豐度超過0.3%貧鈾進行再濃縮，從而產生豐度為0.1%尾料以及數千噸達到天然鈾豐度的鈾。……預計美國將啟動類似的項目，處理約14萬噸豐度為0.4%的貧鈾。”

國際核新聞2010年第7期《歐盟2009年鈾市場》報道：“大部分電力公司將濃縮尾料的豐度定為0.2%～0.3%。”

從以上信息可以得出以下結論：

1、核電企業應當比核燃料加工企業更關心尾料豐度，因為它直接關系到核電燃料的經濟性，因此調整尾料豐度首先應該由核電企業提出。

2、歐盟使用從高豐度尾料中濃縮的鈾原料和俄羅斯批量對以往的高豐度尾料進行再濃縮，并將尾料豐度降低到0.1%,由此可以判斷，俄羅斯的分離功成本具有較強的競爭力，其原因在于主機折舊期限長，人力成本低，電力等能源價格低。

3、在全世界范圍內，在最近十年天然鈾價格的增速遠遠高于分離功價格的增速的情況下，核電企業根據天然鈾價格和分離功價格的變化，適時提出最優化的尾料豐度的要求是完全合乎經濟規律的。

4、濃縮廠也可以根據天然鈾的市場情況和自身分離功的成本，在天然鈾價格較高時用分離功換取鈾燃料以獲取可觀的經濟效益。

二、我國鈾濃縮廠尾料豐度的狀況

1、核燃料國家定價時期鈾濃縮的尾料豐度：2003年之前，國內核燃料用量不大，核燃料一直按軍品進行管理，其價格和運行參數由國家有關部門確定。尾料豐度為0.25%。

公開的資料表明2002年前，天然鈾國際市場價格約10$/bU3O8約合26$/kgU,合21.5萬元/tU;分離功價格103$/SWU,合85萬元/tSWU，轉化費5萬元/tU，這時最經濟的尾料豐度是0.355%，按此購買低濃鈾，比按尾料豐度0.25%購買低濃鈾，每噸低濃鈾燃料可節約35萬元。

2、核電燃料市場化之后鈾濃縮廠尾料豐度的狀況

從2007年開始，國家對民用核燃料采取市場化管理，由核燃料供需雙方參照國際市場價格協商確定。此后，在國際市場上，天然鈾的價格迅速上漲，在2007年中達到最高值，隨后又有所回落;分離功的價格也隨美元的貶值而逐步提高，去年日本核事故之后，天然鈾價格又有所回落,近兩年已趨于穩定。

2011年在核電相關的培訓班上，謝阿海先生給出的2011年有關的核燃料價格如下：天然鈾：62.05$/bU3O8,，鈾轉化費12.5$/kg-UF6,鈾分離功價格155$/SWU。按此價格計算，購買低濃鈾最經濟的尾料豐度是0.21%，按此豐度購買相應的原料鈾和分離功，核電廠的燃料經濟性最好，比采購尾料豐度為0.25%工況下的低濃鈾，每噸(鈾)可節約10萬元，每年每個百萬千萬機組可減少燃料費約200萬元。

據了解,近幾年中核集團秦山核電站向原子能公司購買的天然鈾的價格不低于謝先生給出的價格,而購買分離功的價格不高于謝先生給出的價格。因此，秦山核電廠購買低濃鈾時最經濟的尾料豐度應當在0.2%以下。

3、我國尾料豐度長期沒有調整的原因分析

實際上，不論是低鈾價時期，還是當下高鈾價時期，我國低濃鈾供需雙方商定的尾料豐度一直是0.25%。這對于核電廠而言，明顯不夠經濟、合理。那為什么長期未作調整呢?我們分析的原因如下：

首先從核電廠來說，可能由于技術部門和經濟部門職責分工不明，技術部門認為，尾料豐度與燃料組件的性能無關，與核電廠的安全無關，他們只負責確定有關組件性能的訂貨參數;經濟部門可能認為尾料豐度是技術參數，在技術方面經濟部門不在行，經濟部門只需負責天然鈾價格、鈾轉化價格、分離功價格等經濟參數的對外談判。雙方都忽略了尾料豐度對低濃鈾總費用的影響。其次，核電廠可能認為尾料豐度是中核集團確定的，也用不著討論，認真執行不會有錯，討論調整尾料豐度節約燃料費用，怕落下同集團公司爭利的嫌疑(其實這是誤區)。再次，核電廠效益好，不差錢，看不上這區區上百萬的小錢。

從濃縮廠來說，他們認為，他們提供的是濃縮服務，是分離功，產品豐度、尾料豐度應當由訂貨方提出要求，濃縮廠不能自行確定尾料豐;其次，尾料豐度的高低基本不影響工廠的運行效率，如果濃縮廠僅僅銷售分離功，調整尾料豐度，工廠不會增加經濟效益，反而可能因級聯穩態的轉變增加麻煩、增加風險，何苦呢!再次，現在濃縮廠沒有天然鈾的經營權，即使降低尾料豐度，節約了鈾原料，他們也無法銷售給核電廠。對于調整尾料豐度，濃縮廠自然是多一事不如少一事為好。

三、降低尾料豐度的建議及其意義

核電廠使用什么豐度的產品來提高燃耗、延長機組換料周期，主要由核蒸氣系統的設計者等技術部門決定，一旦產品豐度等技術指標確定后，根據當時天然鈾和燃料加工費的價格，核電廠的經濟部門應當提出最優化的尾料豐度選擇，因為濃縮廠的尾料豐度與核電反應堆的安全運行、發電效率毫不相關。

核電廠燃料的經濟性不完全取決于天然鈾(黃餅)的價格和分離功的價格，比較科學的說法是，在以天然鈾為濃縮廠供料的條件下，在鈾原料(六氟化鈾)和分離功價格一定時，選取鈾濃縮的最適尾料豐度，核電廠將具有較好的燃料經濟性。

1、關于降低尾料豐度的建議

根據2011年以來天然鈾、鈾轉化和分離功的價格情況，我國低濃鈾供需雙方應當商定更為科學合理的尾料豐度，按現行天然鈾及其加工費的價格計算，建議尾料豐度控制在0.2%左右為宜。

2、降低尾料豐度的現實意義

第一，選取鈾濃縮的最適尾料豐度，核電廠的燃料價格最低，核電廠的燃料經濟性最好，以目前的核燃料價格計算，將尾料豐度從0.25%調整到0.20%，每個百萬千瓦機組每年可節約燃料費200萬元以上。而濃縮廠并不會因此遭受任何損失。

第二，我國已探明的鈾資源不足以支撐我國核電的快速發展，我國天然鈾對外依存度今后將持續高于60%，而降低尾料豐度可以節約可觀的天然鈾，從而降低我國天然鈾對外依存度，降低因鈾資源短缺而產生的風險。以現在我國核電廠普遍使用的4.2%和4.45%的燃料計算，如果將尾料豐度從0.25%調整到0.20%，可節約天然鈾8.7%，每個百萬千瓦機組每年可節約15噸多天然鈾。

第三，降低尾料豐度對分離功的需求將有所提高，將尾料豐度從0.25%調整到0.20%，分離功的需求量將提高約12%。對于我國而言，由于我國已掌握了先進的鈾濃縮技術，滿足分離功的需求比滿足天然鈾的需求容易得多，正可謂揚長避短。另外，分離功需求增加，濃縮廠的訂單和營收隨之增加，對于濃縮廠的經營也是有利的

第四，降低尾料豐度，隨著天然鈾用量的減少，產生尾料數量也將隨之減少，保管尾料和將尾料還原成宜保存的四氟化鈾或氧化鈾的數量也將隨之減少，對于濃縮廠而言，相應的費用將減少;對于環境而言，因鈾轉化和尾料處理的核材料減少，其向環境中排放的溫室效應大的氟氣及氟化物也將隨之減少，有利于節能減排和保護環境。

總之，現在降低尾料豐度，隨之降低了天然鈾的需求量，增加了分離功的需求量，對核電廠和濃縮廠而言，都有程度不同的經濟效益，而且有利于核燃料產業節能減排，有利于保護環境，有利于降低因鈾資源短缺而可能發生的風險，建議實施。