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您的位置:中国核电信息网 > 国际核讯 > 特约专栏丨世界核电博览:核电比例最高国家之法国
 

1 法国核电

1970年代初世界石油市场紧张催生了法国1974 年能源政策——发展核电保证法国能源安全稳定。法国从一个需要从周边进口电力的国家发展到世界最大的电力出口国。目前,电力出口是法国的第四大出口商品。

目前运行的58 台核电机组,装机容量63.2GWe,占全法总装机容量129GWe 的一半,为法国提供75% 的清洁电力,核电比例位居世界第一。低廉的发电成本为法国电力赢得巨大出口优势。2014 年上网电价42 欧每千度,使得其中型企业的用电价格是欧盟27 国平均电价的90%,中等家庭的用电价格更是低于欧盟27 国平均数的一半。

    法国核电站分布

在过去十年间,EDF(法国电力集团)几乎每年向周边国家售电700 亿度,收入30 亿欧元。购电国家包括英国、德国、西班牙、意大利、瑞士和比利时。法国的核燃料后处理技术世界第一,每年17% 的电力生产来自于再循环核燃料。

法国曾经运行9 个天然铀石墨慢化气冷堆(其中一个在西班牙),其技术与英国的MAGNOX 气冷堆极为相似。

法国也曾经运行过世界最大的快中子增殖堆。1974 年233MWe 凤凰堆启动,1998 年停运改造,2003 年重启后,在140MWe 功率运行了6 年。2009 年永久停运。另外一座1200MWe 功率的快中子反应堆--- 超凤凰快堆在1996 年启动,1998 年由于政治原因停运。目前,超凤凰在退役中。

法国快堆研究。2006 年法国原子能委员会提出到2020 年建造投运三种四代堆:气冷快堆,钠冷快堆,超高温气冷堆。阿海珐公司参与钠冷快堆和超高温气冷堆两种四代堆的研究。原子能委员会对快堆青睐的主要理由是,快堆的燃料利用率高,废物少,同时法国国内22 万吨贫铀及后处理铀急需处理。

现在运行的58 台机组全部为压水堆,34 台三环路90万千瓦机组,20 台130 万千瓦四环路P4 机组,4 台四环路145 万千瓦N4 机组。法国共计15 个核电站,除开4 个沿海核电站外,其余11 个核电站全部是通过淡水冷却塔冷却的内陆核电站。

基于法国N4 机组和德国KONVOI 机组技术,法马通联合德国西门子开发出满足法国标准和美国标准的欧洲先进压水堆型EPR,并于2004 年获得设计批准。2007 年阿海珐拿到四台EPR 机组的订单,芬兰OLKILUOTO3, 法国FLAMANVILLE3,以及中国台山两台机组。

基于目前四台EPR 的建设经验,阿海珐与EDF 正合作开发EPR 新堆型EPR-NM,建造方法将极大简化,建造成本将极大降低。2020 年完成基础设计。计划从2020 年开始每年新建一台EPR-NM 取而代之退役机组,完成机组的更新。

2014 年通过绿色成长能源转变法案,到2025 年,核电发电量占比从当前的75% 将降到50%。目前63.2MWe 是最大允许核电装机容量。这意味着,法国本土EPR 项目Flamanville 3 要想投入商运,就必须关掉1650MWe 的运行核电机组。

法国在核电站延寿和性能升级管理中有成熟的经验。基本上现有运行机组都通过延寿审评。2003 年4 台N4 机组都升级到150 万千瓦,2008 年到2010 年5 台90 万机组提升功率3%。从2015 年开始20 台130 万千瓦机组功率提升7% 的升级工程。升级后的机组,每年可以多发150 亿度。

核电机组参与负荷跟踪。一般认为,核电机组投资大,运行成本低,从经济角度考虑,适合承担电网的基础负荷。再者,核电机组的负荷改变,从技术角度考虑,复杂性高于燃气和水电机组。另外,由于法国的电力便宜,工业和家居加热或制冷大都用电。所以,在法国,电力负荷变化对气温变化相当敏感,冬季气温变化一度,电网负荷变化大约240万千瓦。所以,法国的58 台核电机组都要求有负荷跟踪能力。法国有欧洲最大电网,44 条国际输电线,包括送往英国的直流线路。整个电网的频率和电压调节有国家控制中心控制,潮流控制由各地区负责。压水堆的负荷调节能力随着燃料循环变化。寿期初,机组有最大的负荷调节能力,EDF的核电机组能够在30 分钟内从100% 降到30%。随着寿期增加,机组的负荷调节灵活性逐渐下降。国家控制中心实时监测全法电网运行图, 根据机组的运行寿期决定每台机组的负荷调节方式。一般采用三种调节方式: 一是汽机调节器直接响应电网频率,保证电网系统的稳定; 二是根据调度协议进行负荷调节;三是根据电网日负荷变化以及新能源发电变化进行调节。


    2 前端燃料循环简介

法国每年用于发电所消耗的浓缩氧化铀12400 吨。其中4500 吨来自阿海珐的加拿大公司,3200 吨来自阿海珐的尼日尔公司,其余的浓缩氧化铀分别从澳大利亚,哈萨克斯坦以及俄罗斯进口。另外,阿海珐还有从乏燃料生产MOX燃料的生产能力,每年约17% 的电力生产来自MOX 燃料。

铀转化厂COMURHE MALVESI 和Pierrelatte 分别建于1959 和1961 年,每年能转化14000 吨六氟化铀。MALVESI 厂将浓缩氧化铀转化为四氟化铀,然后转送到pierrelatte 厂再转化成六氟化铀。2012 年,新的转化厂Comurhex II 厂建成投产,不仅扩大了六氟化铀的产能,还能转化乏燃料提取的铀燃料。这些转化厂还有将尾矿转化成稳定的八氧化三铀后进行长期储存的任务。

铀浓缩厂GEORGE BESSE I 厂于1978 年建成,由EUROdif 公司运营,使用效率较低的气体扩散法浓缩,其浓缩产能是1080 万SWU 单位每年,足够81GWe 核电厂的燃料用铀。这个浓缩厂也是全法最大的电力用户,每年消耗约150 亿度电。GEORGE BESSE I 厂2012 年关闭,取而代之的是GEORGE BESSE II 。GEORGE BESSE II 厂使用Urenco/ETC 的离心机技术。其南线2011 年投运,2015 年达到设计能力430 万SWU 单位每年。其北线2013 年投运,2016 年底达到设计能力320 万SWU 单位每年。新旧浓缩技术的能耗比,GB I 厂气体扩散法2600 度电/SWU,GB II 厂离心技术80 度电/SWU。阿海珐占有EUROdif 公司约60% 的股份。

法国目前尚不具备贫化铀尾矿的浓缩能力。每年约7300 吨的贫化铀尾矿,只有100 到150 吨用于生产MOX 燃料,绝大部分只能储存期望用于四代技术的快堆。不过,法国与俄罗斯签订了尾矿浓缩合同,到2010 年底,法国共计发往俄罗斯33000 吨尾矿进行浓缩。

    3 尾端燃料循环简介

法国从一开始就主张燃料封闭循环。乏燃料再处理不仅提取利用钚-239 和剩余铀-235,还最大程度地减少高放产物的废物处理。乏燃料再处理可以提高天然铀的利用率30%,目前再处理费用与获得的燃料价值基本相当。到2011 年底,11% 的乏燃料进行了再处理,19% 的乏燃料进行干式储存,70% 储存在La Hague 乏池中。目前,共计储存约14200 吨乏燃料。

La Hague 再处理厂位于诺曼底地区,拥有UP2,UP3 两条处理线,年处理1700 吨乏燃料,到2012 年底累计处理28600 吨。EDF58 台机组每年卸出燃耗深度45GWd/t 的乏燃料约1200 吨,每年送往La Hague 再处理厂1050 吨经过现场冷却储存的乏燃料。再处理厂每年从这些乏燃料中提取10.5 吨钚和1000 吨铀。这10.5 吨钚再送往melox 厂生产MOX 燃料,供给EDF 旗下24 台900MWe 机组装料。到2012年底,Melox 厂累计生产2000 吨MOX 燃料。

4 新建机组FLAMANVILLE-3简介

2004 年EDF 决定在诺曼底海岸厂址投资33 亿欧元建设EPR 示范堆FLAMANVILLE-3 号机组。预计上网电价4.6欧分每度,与燃气电厂售电价格相当。2005 到2007 年,意大利电力公司与EDF 几经磋商,在2007 年11 月终于签订投资FLAMANVILLE-3 号机组12.5% 股份的协议,参与该机组的设计,建造和运营。

2007 年12 月浇灌第一罐混凝土,预计工期54 个月,计划2012 年5 月商运。可是工程进展并不如想象的美好,2012 年12 月,意大利对该工程失去了信心决定撤资。EDF 同意偿还意大利已经投入的6 亿多欧元。2013 年阿海珐造的压力容器运抵现场,2014 年1 月完成安装。2015 年,核安全监管部门检查发现压力容器碳含量超标,韧性指数低于设计值1/3。由于台山项目的蒸汽发生器也是该厂生产,在2015-2017 两年中,中国核安全局也参与碳含量超标对设备可靠性影响的评估。

2017 年6 月,核安全局的审查结论:压力容可以安全运行,但有两个条件,一是2024 年必须更换大盖,二是在这之前增加下封头的金属检查频度。由于该项目的一再延期,其基础投资(隔夜建成成本)也一路攀升。 2017 年7 月预计机组可以在2019 年5月并网发电,届时其基础投资将从最初的33 亿欧元飙升到110 亿欧元,甚至更多。

   5 法国核工业集团

2001 年,法马通(1958 年由法国施耐德电气及美国西屋组建,主营反应堆及关联业务),德国西门子的核电厂业务,法国核燃料总公司高杰马以及航海航空动力堆研究院几家合并,成立了世界上唯一一个拥有完整核燃料循环环节的公司--阿海珐,法国政府拥有90% 股权。

2011 年,阿海珐迎来了其全盛时期,当年营业额达89亿欧元,年底订单达到456 亿欧元,员工四万八千人。随后,由于Olkiluoto 3 和 Flamanville 3 两个EPR 项目的拖延, 阿海珐的资产逐渐缩水。2015 年由于芬兰项目和其自身的重组等原因,阿海珐损失近20 亿欧元。2016 年阿海珐实际上已经分裂为两部分,Areva NP 和NewCo, 各有自己的执行委员会。前者主营反应堆设计制造,后者主营燃料循环。

2017 年EDF 购买了阿海珐的反应堆设计制造部分业务。其实,早在2009 年阿联酋项目失败后,法国核能政策顾问委员会就开始协调阿海珐与EDF 之间的竞争关系,责令两者进行战略整合,利用阿海珐的EPR 反应堆技术瓜分更多的世界市场。

EDF 是全球最大的电力公司,法国政府拥有85% 股权。主要业务包括发电配电,电厂的设计建造,能源交易和运输。EDF 的发电技术包括核电、水电、海洋能、风能、太阳能、生物质能、地热能以及化石燃料电厂。法国的58 台机组全部由EDF 运营。

作者简介

王廷奎

WANO香港办公室高级顾问

先后任技术项目经理,新机组启动评估员,CPO队长

参加过40多次WANO评估活动,参与过国内外近30台新机组的启动前评估

以WANO队员的身份参加过国内所有在建及运行的核电厂评估及技术支持

参加过俄罗斯、白俄罗斯、斯洛伐克、伊朗、巴基斯坦、韩国等机组的评估及技术支持等活动

 
 
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