2013年，是中法核能合作30周年。30年前，合作建设大亚湾核电站拉开了中法核能合作的序幕；30年后，中法核能合作的广度和深度会如何拓展、延伸？今年4月，在两国元首的见证下，《中法合作建设大型商业后处理—再循环工厂项目的合作意向书》正式签署。在前不久召开的第二十一届国际核工程大会上，法国阿海珐副总裁欧道博表达了将加强同中国在核燃料循环前端、后端，核反应堆及核安全等领域全面合作的意愿。

      9月16日，中国核能行业协会和法国阿海珐公司共同举办的为期两天的中法核燃料循环后端技术研讨会，为这一领域的合作搭建了技术交流的平台。中国核能行业协会理事长张华祝在研讨会上明确指出：“过去30年中法核能合作主要集中在科技研发领域和核电领域，核燃料后端的技术与商务方面的合作将会成为中法合作一个新的重要领域。”

后端技术全球关注

      随着全球人口的不断增加，全球的能源需求也在不断增长。因此，有强大竞争力的核能供应也水涨船高。多家机构和组织曾对今后的核电增长作过预测。据国际原子能机构基于目前所有在建和开发中的核电项目进行保守的预测，到2030年，全球核电产能将增长25%。同时，他们也作出了一份高预测。在高预测中，他们相信全球核电产能会是现在的三倍。在法国阿海珐公司看来，到2030年，核能发电量会比2011年时增加80%。

      如此大的核电增长量，在给全球带来更多的清洁电力的同时，乏燃料库存量的增加成为国际社会不得不面对的一个问题。据阿海珐公司介绍，到2030年，全球乏燃料库存量是2011年的2倍，而乏燃料的年卸料量将比2011年时增加80%。这些增长大多来自亚洲地区。

      乏燃料数量的增加带来的防核扩散与安全保障、核安全、环境影响等问题，使各国对乏燃料管理的研究尤为迫切，都在努力寻求最佳的解决方案。印度将耗资960亿卢比建设快堆核燃料循环，预计今年年底动工。日本耗时20多年耗资达200多亿美元建造的国内最先进的六个所核燃料后处理厂即将运行。我国也确定与法国合作建设大型商业后处理—再循环工厂项目。

      国际上对乏燃料的处理有两种方式，一种是一次通过式，是将乏燃料经过冷却、包装后作为废物送入深地质层处置或长期贮存，以美国为代表；另一种是再循环，即对乏燃料中所含的96%的有用核燃料进行分离并回收利用，对不可回收利用的物质固化后进行深地质层处置或进行分离嬗变，以法国为代表。多数发展核电国家采取的是后一种方式，我国也同样如此。在整个燃料循环过程中，后端技术包括了乏燃料的贮存、运输、后处理、分离钚的应用、高放废物处置等主要环节。

      核电业内人士认为，推进乏燃料循环再利用是未来核能发展的关键。推动快堆发展的通用电气—日立公司的高级副总裁凯文·沃尔什曾在去年世界核协会大会发言中表示：“在过去几代人中，我们这个行业都将核废料看作是一个麻烦的包袱。或许这正是环保组织不能像我们一样将核电看作清洁能源的最重要原因。”

      因此，正如阿海珐公司后端事业部战略销售与创新高级副总裁Caroline Drevon所说：“燃料循环的优化将变得更加重要，以确保核能的可持续增长。”

迫在眉睫的后端需求

      从我国大陆第一座核电站1991年投入运行至今，我国目前已有17台核电机组（1469万千瓦）投入运行，29台机组（3168万千瓦）在建。我国调整后的核电中长期发展规划明确提出，到2020年，我国在运核电装机容量将达到5800万千瓦，在建核电装机容量3000万千瓦。随着越来越多的核电机组投入运行，我国乏燃料产生的数量也在成倍增长，乏燃料贮存与运输的压力越来越大。据中广核集团测算，2016年前后，我国乏燃料年运输与离堆贮存量将是当前的6倍；2016年至2020年期间我国乏燃料运输与离堆贮存总量将是2010年至2015年的6倍。

      目前，我国商业压水堆所产生的乏燃料有两种贮存方式，一是放置于核电站区域内的乏燃料水池，所谓在堆贮存，在堆贮存时间一般是10～20年；在堆贮存期满后，乏燃料要运到位于甘肃的中核四○四有限公司乏燃料水池，所谓离堆贮存，对乏燃料进行集中贮存并实施统一管理。

      “从2016年开始，大亚湾核电基地乏燃料的外运量将是现在的3至4倍。如果不能实现有效的贮存和运输，则会有停堆的风险。”中广核集团科研部燃料管理处处长周荣生的话并非危言耸听。目前，四○四原有的500吨乏燃料水池已经满容，无法再接纳新的乏燃料。正在新建的一个800吨水池容量也有限，按照我国商用核电站的用量，这个水池也将在2018年满容。
      除了贮存的需求外，运输方面也面临着挑战。我国在2003年完成了核电站乏燃料的首次运输，目前只有大亚湾核电站的乏燃料实现了外运。从广东到甘肃，行程3700多公里，受气候等影响，每年只能进行两次运输，并且是采取公路运输方式。“幅员辽阔”这一国土特点成为乏燃料运输中要克服的巨大障碍。此外，运输容器、运输方式等也是乏燃料运输中的至关重要的因素。“目前我们还没有形成运输容器的多种体系配置，为满足2016年以后几年的运输需求，还需增加新的容器。当前的公路运输体系可以满足到2015年的运输需求，但2020年前后，公路运输困难将大大增加，甚至是不可行的，这就需要建设一套先进的综合的多模式的乏燃料运输体系。”国内唯一一家能承担乏燃料运输任务的中核清原公司总经理助理李晓清对我国乏燃料运输能力有着清醒的认识。

      “当务之急是乏燃料的中间贮存问题，而且是要建立分散式的。”对这一点，张华祝的看法确定无疑。

      在研讨会上，一些参会代表就提出，在大型商用后处理厂建设、快堆商用化建设都存在不确定性时，乏燃料干法中间贮存可解乏燃料贮运的燃眉之急，也可为大型后处理厂的选址、建设提供缓冲时间。

      核电的快速发展不可避免地带来乏燃料问题。“如何安全、经济地对乏燃料进行处理处置，已成为我国核电可持续发展必须解决的重大问题。”这一结论已成为我国核能界的共识。

找到安全、可持续的解决方案

      提高铀资源利用率、降低乏燃料潜在的长期放射性毒性、减少地质处置废物量——我国为了确保核能可持续发展，坚持走核燃料闭式循环的路线。早在1983年，我国就确定了“发展核电必须相应发展后处理”的战略，并在1987 年日内瓦国际会议上对外公布了这一决定。目前，我国虽然在这方面尚未实现工业化，但围绕其开展的技术研发近几年取得了多项成果。同时，借鉴国际上的成功经验也是这一领域不可或缺的支撑。

      法国的燃料循环技术在国际上一直处于领先地位，不仅满足了国内核能发展的需要，而且为其他国家提供后处理服务，实现了产业化和商业化。法国的后处理已经走过了四五十年的历史，目前已经处理了28000吨的乏燃料，生产的MOX燃料超过了1800吨。在法国电力公司的24台压水堆机组中，有22台目前正在使用MOX燃料。法国10%的核电都来自于MOX燃料。正如张华祝所说，“法国在核燃料循环后端技术研发方面具有雄厚的实力，在乏燃料后处理、MOX燃料元件制造和入堆使用方面具有非常丰富的经验，新型后处理技术的研发活动取得进展，正在为第四代核能系统的工业应用作技术准备。”

      我国在核燃料循环后端技术方面虽与法国有差距，但也有相当的研发力量，在乏燃料后处理方面拥有自己的工程实践和经验。上世纪70年代，我国开始研究动力堆乏燃料后处理技术；2008年建成了MOX燃料元件试验线；中国实验快堆在2011年并网发电；建成了核燃料后处理放化实验设施；核燃料后处理中试厂将于2015年开始热运行；先进燃料循环项目正在实施中。在中法核燃料循环后端技术研讨会上，国内多家核电企业、科研院所、高等院校等基于多年的研究，对干法贮存乏燃料的可行性和经济性、MOX燃料在轻水堆中的应用、乏燃料运输的发展等提出了自己的分析和思考。

      诚如法方代表报告中所说，“在燃料循环解决方案中，无论是再循环，还是干法贮存、湿法贮存，我们需要多种方法相结合，根据不同的情况来选择运用。没有完美的方案，关键是要建立一套安全、可靠、经济、可持续，并负责任的方案。”