美國三里島核電站。1號反應(yīng)堆預(yù)計在今年9月30號停止運行。
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，而如何處理退役的核設(shè)施，卻成為了一個難題。雖然中國在核電建設(shè)上已放慢了腳步，但無疑在未來也會面對相同的局面。
沒有哪座核電站能像美國的三里島那樣，一半廣為人知，而另一半籍籍無名。2號反應(yīng)堆在40年前發(fā)生了美國最嚴重的商用核電站事故，從此被永久關(guān)閉;而1號反應(yīng)堆繼續(xù)服役，預(yù)計在今年9月30日停止運行。這一決策主要是出于經(jīng)濟上的考慮。運營商愛克斯龍(Exelon)電力公司表示，由于難以和天然氣競爭，1號反應(yīng)堆在2011～2016年間已經(jīng)虧損超過3億美元。
1號反應(yīng)堆的命運不過是全球核能產(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30歲。核設(shè)施的退役是一項耗資巨大、耗時漫長的工程。愛克斯龍計劃先取出反應(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)計最早于2074年開始進行，整個退役項目預(yù)計耗資12億美元。
“核電將會消亡，這只是時間問題。如果核電是一個有機體的話，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)狀報告》(WNISR)中可以看出，新建的核電站數(shù)量不足以彌補接下來20年中大批核電站退役所造成的空缺。”國際核能政策獨立分析師、WNISR發(fā)起者和首席作者邁克爾·施奈德(Mycle Schneider)說。
《世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報告》評估這一產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，從2007年起每年更新，如今已經(jīng)被視為這個行業(yè)最重要的報告之一。在2017年，中國電力圓桌項目翻譯并發(fā)布了這份報告的中文版。今年的報告也將在9月發(fā)布。“這是一份獨一無二的報告，”施奈德驕傲地說。
《世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報告》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，而正在運行中的反應(yīng)堆總計不過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年前開始運行的85座反應(yīng)堆，以及目前處于長期停機狀態(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)也將會被接入電網(wǎng)。
每座反應(yīng)堆的具體運行期限取決于許多因素，包括運行狀況、經(jīng)營牌照有效期和經(jīng)濟效益。不同國家對反應(yīng)堆運行期限也有不同的規(guī)定。但總的來說，反應(yīng)堆通常無法一直平穩(wěn)運行到設(shè)計壽命的終點，它們正常運行的時間總比預(yù)期要短。
首先，維修一座老舊的核電站往往會發(fā)現(xiàn)許多預(yù)料之外的問題。施奈德說：“我們深入研究過一些案例。如果停機時間預(yù)計是兩三個月，那么最后往往會延長到六個月、九個月甚至十二個月。維修工作一旦開始，人們就會發(fā)現(xiàn)還有更多的東西需要維修。就像修車一樣，你拆下一個有問題的零件，就會發(fā)現(xiàn)里面還藏著更多有問題的零件。反應(yīng)堆也是一樣。”
其次，維修停機會影響核電站的持續(xù)供電能力。施奈德指出，2018年法國的58座反應(yīng)堆平均大約有三個月時間處于停機狀態(tài)，比利時的7座反應(yīng)堆平均停機時間甚至達到了半年。他說：“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。人們一度認為可再生能源無法持續(xù)供應(yīng)，但實際上太陽每天都會升起，只是陽光強一點或弱一點的問題，現(xiàn)在要預(yù)測這種變化也很容易。”
事實上，可再生能源已經(jīng)成長為核電強勁的競爭對手。太陽能電池技術(shù)近年來發(fā)展迅速，今年7月在美國洛杉磯，太陽能電力的價格已經(jīng)跌破每千瓦時2美分，低于化石燃料和核能所能提供的電力價格。中國也在將不同的可再生能源相結(jié)合，以實現(xiàn)不間斷供電。
所以，盡管狀況良好的反應(yīng)堆通常能夠獲準延長運行期限，但是施奈德指出：“實際上，許多核設(shè)施在更新牌照、延長運行期限之后又提前關(guān)閉，因為它們在市場上已經(jīng)沒有競爭力了。”
數(shù)據(jù)來自《2019 世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報告》，報告全文將于 2019 年 9 月 24 日發(fā)布。
漫長的告別
《2018世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報告》指出：“核設(shè)施的退役所花費的時間通常比預(yù)期要長，在大多數(shù)情況下甚至超過了建造和運行時間之和。”目前全世界只有美國、德國和日本三個國家的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)，即未被開發(fā)、沒有污染、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)嶒灦选Ｄ壳盀橹?，業(yè)界還沒有運行了40年的大型商業(yè)化核電站完成退役的經(jīng)驗，但可以確定的是，這將是一項龐大的工程，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€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，同時部分大型部件被拆除;其次，拆解反應(yīng)堆中受到較強輻射污染的部件，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間越長，累計產(chǎn)出的乏燃料就越多，設(shè)備受到的輻射污染也越嚴重，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)，其中的钚通過后處理過程分離而來;而钚具有較強的輻射毒性，會對核燃料生產(chǎn)和乏燃料后處理設(shè)備造成污染，進而給拆卸過程中的輻射防護帶來困難。
在時間規(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)狀報告》中指出：“一般而言，立即拆除是更好的解決方案，因為員工的技能和工作經(jīng)驗?zāi)軌蛟谕艘圻^程中得到利用;責任劃分更加明確;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目的風險和不確定性，包括人員和專業(yè)技能的流失、設(shè)備老化帶來的事故風險和責任劃分的不明確。近年來，在全球能源結(jié)構(gòu)不斷變化的背景下，法國的阿?，m、美國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：“看看過去20年中歐洲和美國企業(yè)的壽命是多么短暫……如果把反應(yīng)堆放著不管，未來由誰承擔這些責任呢?”
數(shù)據(jù)來自《2019 世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報告》，報告全文將于 2019 年 9 月 24 日發(fā)布。
中國核電的挑戰(zhàn)
和歐美國家相比，中國的核電產(chǎn)業(yè)可以說非常年輕。截至2019年7月1日，中國正在運行的反應(yīng)堆有47座，還有一座處于長期停機狀態(tài)，平均年齡為7.2年。但是施奈德說：“中國現(xiàn)在或許不用考慮這個問題，但是它總會發(fā)生，而且會集中爆發(fā)。”
施奈德指出，中國核電未來面臨的挑戰(zhàn)將與法國今天的局面非常相似。在20世紀80年代到90年代，法國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間內(nèi)同時退役，并且這個時刻或許很快就要到來。而中國核電也經(jīng)歷了相似的發(fā)展過程。目前中國正在運行的47座反應(yīng)堆中，36座的年齡在0到10歲之間。
不過，和十年前相比，中國核電建設(shè)已經(jīng)放慢了腳步。自從2015年核準8臺新建核電機組后，中國經(jīng)歷了三年的“零核準”，直到今年7月底才有新的核電站核準開工。另一方面，新能源的發(fā)展也讓局面變得更加不確定?！?018世界核能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀報告》顯示，2004～2017年間中國對核電的累計投資總計900億美元，但是僅在2017年一年中，對新能源的投資就達到1260億美元。施奈德指出，盡管中國新能源行業(yè)的企業(yè)一般規(guī)模較小，但它們數(shù)量眾多，組合起來就是一個龐大的產(chǎn)業(yè)。并且，中廣核等大型核電企業(yè)也已經(jīng)強勢進入新能源市場。
既然核電站退役潮的到來只是時間問題，又不可避免，那么中國該如何做好準備?
在技術(shù)上，施奈德強調(diào)，立即拆除非常重要，主要核電國家一般都有這方面的法律規(guī)定。他說：“我支持立法讓運營商在關(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。我希望這輩子別讓我見到燃料池起火，否則這會比我們目前所見到的任何一起核事故都要糟糕……我不是說這件事做起來很容易，但是運營商有這個義務(wù)。”
在經(jīng)濟上，施奈德認為，關(guān)鍵在于確保項目的資金安全，包括預(yù)留足夠的資金，和保證資金如期到位。他說：“唯一的辦法在于準備專項資金，確保運營商無法動用。”他指出，歐洲的一些企業(yè)確實預(yù)留了退役資金，但是幾百萬美元的現(xiàn)金吸引力太大了，企業(yè)又把它拿去投資，結(jié)果往往會大幅虧損;為了徹底避免這種情況的發(fā)生，這筆錢應(yīng)該由政府或其他獨立機構(gòu)管理。
拆除一座核電站需要多少錢取決于許多因素，例如具體的反應(yīng)堆設(shè)計、運行期限和拆除的策略。唯一可以確定的是，實際需要的資金往往會超出運營商的預(yù)估。2011年，法國電力集團(EDF)為已經(jīng)關(guān)閉的12座反應(yīng)堆的退役撥款33億歐元，但是項目成本估算直線上漲，到2018年已經(jīng)達到65億歐元，幾乎翻倍。
施奈德說：“核電站的建造是非常不確定的，甚至在建的項目也不一定能完成。歷史上大約有一百座反應(yīng)堆沒有完成建造。但是退役可以說是筆穩(wěn)賺的生意，尤其是當國家政策要求立即拆除已退役核設(shè)施的時候，我們能知道確切的下線日期……這將是一個規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)，而且非常確定，它就在那里。”事實上，國際原子能機構(gòu)(IAEA)估計，到2050年核設(shè)施退役的市場規(guī)模將達到1萬億美元。
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)。
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