核(裂變)能利用與核電發(fā)展，是“十四五”能源電力發(fā)展規(guī)劃的重要內(nèi)容之一。
自1954年6月27日蘇聯(lián)建成第一座5000千瓦核電站起，核電發(fā)展已經(jīng)歷了66年多。核電作為核能和平利用的主要方式取得了巨大成就，為人類提供了清潔低碳的電力，同時也先后發(fā)生了三次震驚世界的核電事故，引起了人們對核電安全性的高度關(guān)注。在此過程中，核電在安全技術(shù)水平、持續(xù)提高核電機組性能方面不斷進步。
國際原子能機構(gòu)發(fā)布的《2019年全球核電發(fā)展數(shù)據(jù)》顯示，到2019年底，全球共有443個核反應(yīng)堆在運，27個反應(yīng)堆長期停運;48個反應(yīng)堆在建、183個反應(yīng)堆永久關(guān)閉、另有93個核反應(yīng)堆建設(shè)計劃被擱置。全球在運核反應(yīng)堆的平均運營時間為30～45年，有5臺機組超過50年。2019年核電在全球發(fā)電量中占比約10%，在運核反應(yīng)堆數(shù)量比2018年減少2個，比2012年減少10個。由于核事故風險客觀存在，沒有足夠依據(jù)證明目前的核技術(shù)可以完全杜絕事故發(fā)生，盡管是低概率，但后果危害性極大。法國等國家核電在電力結(jié)構(gòu)中占比仍然較大，但極大部分核電站建成于上世紀石油危機的70～90年代。法國明確提出在2035年前關(guān)閉14個單機容量900MWe反應(yīng)堆。德國擬在2022年前關(guān)閉所有核電站。當前，除亞洲國家核電發(fā)展較快以外，歐美等發(fā)達國家基本持“棄核”態(tài)度，具體表現(xiàn)在部分核電廠退役或停運后，很少建設(shè)新的核電廠。
我國核電發(fā)展相對較晚。2019年，我國核電總裝機容量為4874萬千瓦，發(fā)電量3487億千瓦時，分別占全國發(fā)電總裝機容量和發(fā)電量的2.4%和4.8%。由此可見，盡管我國核電裝機總?cè)萘恳丫邮澜绲谌?，但裝機和發(fā)電量占比相對較低。
經(jīng)過多年的發(fā)展，我國積累了大量核電站設(shè)計、制造、建設(shè)、運行與管理經(jīng)驗，建立了較為完善的核電安全法規(guī)制度與應(yīng)急保障體系，沒有發(fā)生過重大核電事故，為核電安全發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。同時，由于核燃料是放射性物質(zhì)，從全球歷史上發(fā)生的核電事故看，技術(shù)和法規(guī)制度及經(jīng)驗還不足以杜絕核電事故的發(fā)生，對此我們應(yīng)有清醒認知并不回避可能發(fā)生的極低概率核電事故。
二、理性認識核能與核電技術(shù)
一是核能的能量高密度與低碳性在人類目前使用的能源電力中具有唯一性。 1公斤鈾235原子核全部釋放的熱量，相當于1噸標準煤完全燃燒發(fā)出熱量的2500倍。也就是說，1公斤鈾235核裂變釋放的能量相當于2500噸標準煤、1700噸原油。一座100萬千瓦的核電廠每年需要補充約30噸核燃料，同樣容量的燃煤機組年耗煤量約300萬噸。與燃煤電廠相比，核電廠燃料運輸費用幾乎可以忽略不計。核電總體二氧化碳排放量約11.9克/千瓦時;煤電二氧化碳總體排放量約1072.4克/千瓦時;即使是水電總體碳排放量也在12克/千瓦時。核能發(fā)電過程本身不會產(chǎn)生二氧化碳，只是核燃料生產(chǎn)過程和核電設(shè)備及材料制造過程中需要消耗其他能源而產(chǎn)生二氧化碳。核電在各種發(fā)電能源轉(zhuǎn)化中碳排放量是最低的。
二是核電的低碳性在電力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和控制氣候變化中具有獨特作用。
2015年12月12日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》由185個締約方在巴黎達成新的全球協(xié)議《巴黎協(xié)定》。根據(jù)協(xié)定，各方同意結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的要求和消除貧困的努力，加強對氣候變化威脅的全球應(yīng)對，將全球平均溫度升幅限定在1.5攝氏度以內(nèi)，以大幅減少氣候變化的風險和影響。中國政府承諾到2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%。鑒于《巴黎協(xié)定》的簽署和巴黎氣候大會的承諾，中國的發(fā)展必須走低碳之路，而低碳電力是低碳經(jīng)濟的主要組成部分，沒有低碳電力，就談不上低碳經(jīng)濟。為控制氣候變化、實現(xiàn)既定減排目標，發(fā)展核電無疑是重要途徑之一。2019年6月，我國按照《聯(lián)合國氣候變化框架公約》相關(guān)要求向公約秘書處提交了《中華人民共和國氣候變化第三次國家信息通報》和《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》，報告顯示，二氧化碳是我國排放的最主要的溫室氣體。從排放領(lǐng)域看，能源活動仍是我國溫室氣體最大的排放來源，約92.6億噸，占二氧化碳排放總量的83.6%，而且呈逐年增長態(tài)勢。據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計分析，2019年，全國火電發(fā)電量二氧化碳排放量約838克/千瓦時，單位發(fā)電量二氧化碳排放量約577克/千瓦時，分別比2005年下降20.0%和32.7%。我國火電裝機容量達118957萬千瓦，占總裝機容量的60%;發(fā)電量占總發(fā)電量的70.4%?？梢娀痣娛侵饕茉椿顒?，是最大的碳排放源。隨著可再生能源快速發(fā)展，電力結(jié)構(gòu)也在不斷調(diào)整并取得明顯成效，但火電仍在我國電力結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。如果沒有核電的發(fā)展，電力結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐難以提速，低碳電力目標實現(xiàn)存在很大困難。
三是核電上網(wǎng)電價缺少市場競爭力。 核電機組造價是火電機組的3～5倍，核電不僅造價高，電價中還要計入乏燃料處置成本和退役處理成本，若再計入調(diào)峰所需配套建設(shè)抽水蓄能電站則成本更高。我國核電電價屬于國家管制電價，據(jù)國家發(fā)展改革委印發(fā)的《關(guān)于三代核電首批項目試行上網(wǎng)電價的通知》，核電上網(wǎng)電價按標桿電價執(zhí)行，機組90%的電量不需要參與市場競爭。在確保安全的基礎(chǔ)上，利用率大于90%，60年設(shè)計壽命。如果火電機組的折舊年限與核電一樣(在技術(shù)上延長火電機組壽命到40年以上沒有問題，國外有很多先例)，則火電上網(wǎng)電價將遠低于核電。我國風光等可再生能源單位千瓦建設(shè)成本逐年降低，目前已是核電的三分之一以下，而且還有下降空間，可以與煤電一樣平價上網(wǎng)已是現(xiàn)實，并存在比煤電上網(wǎng)電價更低的趨勢。我國可再生能源開發(fā)空間很大，特別是海上風電和西部風電有著巨大的資源。可再生能源造價低，運行維護簡單，不需要燃料成本，更沒有核電那樣的安全顧慮和后續(xù)問題。核電在電價上顯然缺少市場競爭力。有專家認為，市場電價和管制電價本身并無傾向性好壞，關(guān)鍵在于電價機制的合理性和適用性，核電未來應(yīng)結(jié)合市場化改革進展，著力降低建設(shè)等成本，適應(yīng)電力市場特性。
四是核電廠乏燃料及污染性核廢料處置技術(shù)進展緩慢。 《世界核廢料報告》顯示，全球進入核時代已有70多年，世界上仍沒有任何國家擁有一處運轉(zhuǎn)中的乏核燃料(spent nuclear fuel)深層地質(zhì)處置庫?？傮w而言，一個強烈的共識是，當下對該問題的研究和科學(xué)辯論與交流態(tài)勢尚不足以應(yīng)對這一巨大挑戰(zhàn)。核廢料的養(yǎng)護、運輸、貯存和處置對有核國家構(gòu)成重大且日益嚴峻的挑戰(zhàn)，各國政府和有關(guān)當局面臨改進臨時貯存和處置方案管理的壓力。乏核燃料和高放射性廢料的臨時貯存將持續(xù)一個世紀，亦或更久。由于深層地質(zhì)處置庫在今后數(shù)十年都無法啟用，臨時貯存的風險將越來越高。目前貯存乏核燃料及其他易分散類中等放射性、高放射性廢料的慣常做法并非著眼于長期而計劃。這些做法意味著日益增長的風險，特別是當其他選擇(固化、干法貯存)只可用于有核防護的設(shè)施中。核廢料的延長貯存加劇了當下的風險，并大大增加處置成本，且將這些負擔轉(zhuǎn)向子孫后代。世界上還沒有一處充分運行的高放射性廢料最終處置庫。繼續(xù)將乏核燃料長期存放在核電廠的水池里(濕法貯存)，對公眾和環(huán)境都構(gòu)成極大風險。乏核燃料的再處理尤其會產(chǎn)生更易接近和分散的高危放射性廢料，并帶來更多的挑戰(zhàn)，包括核擴散風險，以及環(huán)境遭受放射性污染。1992年，在我國首座核電站——秦山核電站投產(chǎn)之際，國務(wù)院批轉(zhuǎn)原國家環(huán)保局《關(guān)于我國中、低水平放射性廢物處置的環(huán)境政策》，明確提出在全國建設(shè)“區(qū)域處置場”，以解決核電廠的中、低放廢物(以下簡稱“低放廢物”)問題。但時隔近30年，低放廢物處置工作紋絲未動，迄今仍未建成一座真正意義上的核電低放廢物處置場。據(jù)介紹，核電站產(chǎn)生的放射性廢物中，95%為中低或極低水平放射性廢物，這些廢物經(jīng)整備處理后變?yōu)檫m于處置的穩(wěn)定的固體廢物包。按一臺百萬千瓦級核電機組運行60年計算，其從投產(chǎn)到退役共產(chǎn)生約1.3萬立方米的低放廢物。生態(tài)環(huán)境部官方數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，我國所有在運核電站累計產(chǎn)生低放廢物總體積約1.6萬立方米。據(jù)預(yù)測，按目前核電裝機容量計算，2060年以前，全國每年產(chǎn)生的低放廢物量將接近5500立方米，累積總量在15萬立方米左右;若按2035年國內(nèi)核電裝機總規(guī)模1.5億千瓦推算，到2060年每年將產(chǎn)生低放廢物量近1萬立方米，累積總量將達到25萬立方米左右。可見，隨著我國核電裝機的快速發(fā)展，乏核燃料和高放射性廢料處置同樣會擺在人們面前，這是不可忽視不可回避的問題與挑戰(zhàn)。
五是核電機組退役處理費時耗錢。 對于核設(shè)施，國際原子能機構(gòu)的定義是：規(guī)模生產(chǎn)、加工、使用、貯存或處理處置放射性物質(zhì)，需要作安全考慮的設(shè)施，包括其設(shè)備、建筑物及其附屬場地。我國《放射性污染防治法》對核設(shè)施做了具體定義，核設(shè)施包括核動力廠(核電廠、核熱電廠、核供汽供熱廠)和其他反應(yīng)堆(研究堆、實驗堆、臨界裝置等);核燃料生產(chǎn)、加工、貯存和后處理設(shè)施;放射性廢物的處理和處置設(shè)施等。
核設(shè)施退役是一項集高科技為一體非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及核化工、機械、自動化、輻射防護、放射性廢物處理處置、環(huán)境治理修復(fù)等諸多技術(shù)領(lǐng)域，同時還涉及資金運作、項目管理、監(jiān)理等方面的工作。我國在《國家核電發(fā)展專題規(guī)劃(2005-2020年)》中，對核電站的退役問題作了規(guī)定：電站投入商業(yè)運行開始時，即可在核電站發(fā)電成本中強制提取、積累核電站退役處理費用。在中央財政設(shè)立核電站退役專項基金賬戶，在各核電站商業(yè)運行期內(nèi)提取。這是規(guī)劃的一大亮點，也為以后核電站的退役資金做出了安排。但是到目前為止，由于國內(nèi)尚無核電廠退役費用具體估算辦法，因此需要研究，從核電站發(fā)電成本中提取的費用是否足夠。多名業(yè)內(nèi)人士強調(diào)，退役不應(yīng)被簡單視為核設(shè)施或廠址的終點，更應(yīng)被視為重新使用或重新開發(fā)項目的起始點，在退役計劃階段的早期就應(yīng)考慮是否以及如何重新使用或重新開發(fā)，此外還應(yīng)加強核設(shè)施退役人才隊伍建設(shè)。據(jù)日本共同社報道，日本東京電力公司就福島第二核電站全部4座反應(yīng)堆報廢計劃，向原子能規(guī)制委員提交批準申請。預(yù)計完成報廢需要費用約2820億日元，4座反應(yīng)堆報廢工序的《廢棄措施計劃》審查需要耗時1年左右。該計劃將工序分為4個階段，其中第一階段(10年)，對反應(yīng)堆廠房等進行污染調(diào)查和去污;第二階段(12年)，拆除發(fā)電機渦輪;第三階段(11年)，拆除反應(yīng)堆;第四階段(11年)，拆除反應(yīng)堆廠房等。(以上各階段具體內(nèi)容另行申請。)據(jù)稱，整個過程將產(chǎn)生放射性廢棄物約5.1萬噸，在報廢完成前會妥善處理。我國核電機組平均壽命約8年左右，現(xiàn)有條件下針對其退役技術(shù)的研究還很少，退役經(jīng)驗缺失。最早運行的秦山一期核電站到2024年后開始將退役提上議程，核電機組退役處置工作已時不我待。
六是核電發(fā)展仍存在短板。 全球技術(shù)最先進、容量最大的核電機組均在我國，于近幾年間投入商業(yè)性運營，但我們應(yīng)清醒看到核電發(fā)展存在的短板。一是核燃料資源并不富有。世界核學(xué)會《核燃料報告：2019-2040年全球需求與供應(yīng)情景展望》顯示，2018年底，全球核燃料生產(chǎn)能力依次排序是哈薩克斯坦、非洲(納米比亞和尼日爾)、澳大利亞、加拿大、俄羅斯和烏茨別克斯坦等國家。2018年全球鈾生產(chǎn)總量為53498噸，中國為1885噸。如果大規(guī)模發(fā)展核電，我國核燃料依賴進口的局面難以避免。二是核電站燃料棒、一回路循環(huán)泵等關(guān)鍵設(shè)備與部件離完全知識產(chǎn)權(quán)仍有一定距離。2018年12月22日，三門核電廠2號機組因主泵2B變頻器輸出接地保護動作導(dǎo)致反應(yīng)堆停堆，隨后進行小修，機組于2019年11月28日并網(wǎng)。因為設(shè)備需要進口，停機近1年時間，嚴重影響電站經(jīng)營。三是機組調(diào)峰性能差，對電網(wǎng)安全運行的負面性顯現(xiàn)。核電站因保障安全性要求以基本負荷運行方式為主，年利用小時長，運行負荷率高，不參與電網(wǎng)調(diào)峰，對電網(wǎng)安全運行的影響具有負面性，而且隨著核電裝機容量增大而上升。以浙江電網(wǎng)為例，2019年最大用電負荷8328萬千瓦，最大峰谷差3436萬千瓦。電網(wǎng)運行峰谷差30%～40%，主要靠煤電機組和抽水蓄能機組調(diào)峰，核電不參與調(diào)峰對電網(wǎng)運行安全負面性明顯增大。在當前電力總體處于供大于求的狀況下，核電不可避免地與火電及可再生能源搶占電力市場，這加大了對電網(wǎng)運行安全性和經(jīng)濟性的影響，特別是大大增加了電力事故預(yù)防與應(yīng)急處置的難度。
三、關(guān)于核電發(fā)展與運營的幾點建議
當前正值制訂能源電力發(fā)展“十四五”規(guī)劃，核能利用和核電發(fā)展必然是規(guī)劃的重要內(nèi)容之一。為使核電持續(xù)健康發(fā)展，保障發(fā)展規(guī)劃的順利實施提出以下建議，以供有關(guān)部門參考。
（一）理性認識，審慎規(guī)劃
從全球視野以及我國能源電力發(fā)展現(xiàn)狀看，在當今可再生能源快速發(fā)展和石油天然氣資源開發(fā)技術(shù)不斷進步、能源電力供應(yīng)日趨充裕的情況下，盡管核電具有低碳性與環(huán)保性，但已不再是能源發(fā)展的最佳選擇。從發(fā)達國家的經(jīng)驗看，歐美國家更多的是注重延長老機組的使用壽命，從40年延長到60年，有的甚至延長到80年。延長運行壽命首先技術(shù)條件要允許，更多的是考慮退役成本及處置難度，根本原因是不易揮去的核電事故陰影及乏燃料處理的困難。我國沒有發(fā)生過重大核電事故，也應(yīng)當對未來核電安全滿懷信心，但良好的愿望往往敵不過殘酷的現(xiàn)實。多一個核電反應(yīng)堆意味著多一份潛在的核事故風險，這不是危言聳聽，而是不能回避的應(yīng)有認知與不希望發(fā)生的極低概率事件。我們對核電的建設(shè)與運營必須懷有敬畏之心，在獲取電力和預(yù)見可能的核電事故之間權(quán)衡輕重，慎之又慎。在進行核電發(fā)展決策時，應(yīng)當理性認識核能，按“審慎性原則”予以規(guī)劃，適度控制核電在電力結(jié)構(gòu)中的地位與權(quán)重，穩(wěn)健發(fā)展核電，不宜簡單地以法國、美國等高核電比例作為我國核電發(fā)展的參照依據(jù)。
（二）保障核設(shè)施退役費用和放射性廢物處置費用適應(yīng)未來實際需要
核電站乏燃料處理與機組退役處置技術(shù)難、時間長，所需資金會隨著時間的推移而增加，必須有足夠的資金保障。由于缺乏核設(shè)施退役經(jīng)驗，尤其是缺乏核廢料處置方面的經(jīng)驗，難以正確評估核設(shè)施退役、貯存和處置核廢料所需費用。因時間跨度長，預(yù)提取的費用隱含著不確定性，資金不足的風險會隨著核電站退役增多而加劇。
《中華人民共和國放射性污染防治法》第二十七條內(nèi)容如下：“核設(shè)施營運單位應(yīng)當制定核設(shè)施退役計劃。核設(shè)施的退役費用和放射性廢物處置費用應(yīng)當預(yù)提，列入投資概算或者生產(chǎn)成本。核設(shè)施的退役費用和放射性廢物處置費用的提取和管理辦法，由國務(wù)院財政部門、價格主管部門會同國務(wù)院環(huán)境保護行政主管部門、核設(shè)施主管部門規(guī)定。”據(jù)此，我國核電電價中列入了核設(shè)施的退役費用和放射性廢物處置費用，并按電量交由財政部列入專項基金統(tǒng)一管理與使用。這是否意味著，核電廠上交基金后，就沒有了后處理責任，而由政府承擔全部所需費用與處理責任?建議政府有關(guān)部門應(yīng)當著手研究并提出核設(shè)施的退役和放射性廢物處置管理政策與制度，明確各級政府及有關(guān)部門、核電經(jīng)營企業(yè)、核電乏燃料和停役處置經(jīng)營方等的職責;應(yīng)當組織開展費用提取的合適性及保值增值機制研究、后處理技術(shù)經(jīng)濟性研究，以適應(yīng)乏燃料和機組退役后處理需要。
（三）安全為先，互聯(lián)共贏
核電在電力結(jié)構(gòu)中的比重將日趨增大，對電力系統(tǒng)運行的影響舉足輕重。如何在確保核電安全的同時保障電網(wǎng)安全可靠性是必然面臨的問題，同時也必須顧及火電和可再生能源協(xié)調(diào)發(fā)展與經(jīng)濟性。為此建議，一是核電機組應(yīng)當提升參與調(diào)峰的能力，積極參與電網(wǎng)調(diào)峰，以分擔電網(wǎng)調(diào)峰義務(wù)。二是電網(wǎng)應(yīng)當充分考慮到核電安全運行的特殊性，精準負荷預(yù)測，優(yōu)化調(diào)度方式，盡最大可能維護核電機組平穩(wěn)運行。三是核電企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)及其他能源企業(yè)共同合作，拓展核電使用領(lǐng)域，以減輕電網(wǎng)調(diào)峰負擔。譬如，積極探索在電網(wǎng)低谷時利用核電制氫，并將氫氣摻入天然氣管道供用戶使用，還可以為氫能汽車供氫;有條件的核電站，也可以為當?shù)毓?有需要的核電所在地用核電淡化海水，為當?shù)靥峁┥a(chǎn)和生活用水。四是從核電收益中提取適量費用讓渡給承擔調(diào)峰的其他發(fā)電機組，以補償這些發(fā)電機組的經(jīng)濟損失。核電裝機容量的增加，加重了火電機組電網(wǎng)深度調(diào)峰任務(wù)，對安全性和經(jīng)濟性均造成重大影響。在同一電網(wǎng)內(nèi)的火電與核電有著不同的安全責任與義務(wù)，付出的經(jīng)濟成本相差很大。根據(jù)市場公平性原則，建議核電企業(yè)應(yīng)在發(fā)電收益中提取一定費用讓渡給火電等發(fā)電企業(yè)，以補償調(diào)峰等輔助服務(wù)所需的部分成本。
（四）著力加強核電廠安全監(jiān)管
政府有關(guān)部門應(yīng)當高度重視對核電廠安全監(jiān)管，嚴格監(jiān)督核電企業(yè)對核電運行和維護人員及管理人員的培訓(xùn)，重點提高安全與可靠性意識和素養(yǎng)及技能。世界上沒有完美無缺的系統(tǒng)與設(shè)備，有關(guān)可靠性的研究顯示，各類人機交互系統(tǒng)中，人的行為對系統(tǒng)影響至關(guān)重要。無論三里島還是切爾諾貝利核電事故，人為誤操作是事故的主要原因。諸多核事故證明了人的可靠性作用遠大于系統(tǒng)設(shè)備的可靠性。對核電廠這么重要而復(fù)雜的系統(tǒng)，工作人員和管理人員的知識、技能和心理等綜合素養(yǎng)是核電整體高可靠性的根本保障。因此，必須持續(xù)加強對核電廠員工訓(xùn)練和管理的監(jiān)管，使核電職員的可靠性與保障核電安全相適應(yīng)。要著力加強核電廠應(yīng)急管理體系建設(shè)的監(jiān)管，確保應(yīng)急體系建設(shè)符合法規(guī)，適應(yīng)預(yù)防與應(yīng)急處置核電事故的要求。作者：謝國興
