目前国际通行的乏燃料处理方式有两种:第一,美国为代表的“一次通过”开放核燃料循环方式,乏燃料经过冷却、包装后作为废物送到深地质层处置或长期贮存;第二,我国和英法采用闭式循环,乏燃料在核电站乏燃料水池中贮存5-8年后,运至后处理厂进行后处理。在后处理环节,乏燃料被切成小块,扔进酸里溶解,提取出有用的铀和钚重新作为燃料循环使用,剩下的废液交由玻璃固化厂进行固化,再装进特制的废物罐中,运送到永久性处置场封存。

全球现有商用乏燃料后处理能力为4760吨/年,相当于全球每年卸出乏燃料量的43%。法国拥有规模最大、工艺最成熟、技术最先进的商业乏燃料后处理及再循环产业。阿海珐公司已建成处理能力1600吨/年的乏燃料后处理厂。

2)我国将迎来乏燃料后处理需求高峰,后处理市场可达百亿级,乏燃料处理基金可提供资金保障。

我国乏燃料后处理能力较弱,但推广后处理迫在眉睫。目前,我国运营核电机组中,大亚湾核电站实现了部分乏燃料运输到甘肃离堆贮存,其余核电站乏燃料大多临时贮存在堆内水池,未做离堆贮存或后处理。大亚湾、田湾等多个机组乏燃料池已接近饱和,若不做离堆处理,将面临停堆风险。

此外,我国核电实行“压水堆-快堆-聚变堆”三步走战略,后处理环节提取的钚是快堆的重要燃料,因此,后处理也是发展快堆技术的重要环节。

我国现有运营核电装机装机2414万千瓦,加上2015年新投产机组,按每台百万机组年产18.8吨乏燃料计算,2015年产生乏燃料超500吨,加上2015年前暂时贮存在堆内和堆外水池内的乏燃料,累计需处理的乏燃料将达3000吨以上。至2020年规划运营机组5800万千瓦,当年产生乏燃料将达1100吨以上,若乏燃料一直未处理,累计需处理乏燃料近9000吨。

国际原子能机构测算的后处理费用800-1000美元/公斤,我们据此测算,2015年前未处理的乏燃料后处理市场空间130-165亿元人民币,加上2015年当年产生的乏燃料的25-35亿元人民币后处理市场,2015年累计需处理的乏燃料市场空间达155-200亿元人民币。2020年当年产生的乏燃料市场空间60-75亿元人民币,若乏燃料一直未做后处理,至2020年累计市场空间将达500-600亿元。

乏燃料处理资金已部分就绪。《核电站乏燃料处理处置基金征收使用管理暂行办法》显示,自2010年10月1日起投入商运满五年的压水堆核电机组按实际上网电量0.026元/千瓦时提取并上交乏燃料处理处置基金。目前已征收约百亿,使用率不足5%,将作为后处理推广后的重要资金来源。

3)中核集团和甘肃将在乏燃料处理中扮演主要角色,中核龙瑞为主要实施单位。

中核集团是国内核燃料循环专营供应商,旗下中核清源为唯一一家具有运输乏燃料资质的公司,负责将核电站的乏燃料运输到乏燃料离堆贮存接收地甘肃的404厂。国内唯一一座动力堆乏燃料后处理试验工厂就建在位于甘肃的中核404厂,已取得热调试成功。

在中核集团2012年底发布的“龙腾2020”科技创新计划中,具有自主知识产权的200吨大型商用乏燃料后处理示范工程被纳入首批8个科技创新示范工程之中。同时,中核加强对外合作,中法合作建设的处理能力800吨/年的中国核循环项目由中核集团负责建设,将于2020年开工,2030年建成。