甘肃发展核工业的主要对策

内容提要:甘肃具有大规模发展核工业的多方面有利条件。核工业能够与甘肃的新能源产业、传统能源产业及其他工业行业形成良好的匹配、组合关系,有效拉动省域经济更快发展。应当争取国家将未来核工业战略重点放在甘肃,扩大原有核工业规模,投资建设核燃料后处理厂、内陆核电厂、核装备制造等重大项目,支持、帮助甘肃的核企业和科研机构参与国内外先进核科学技术的研究与开发,将甘肃建设成为具有世界影响的现代化综合核工业基地。

关键词:核工业;核能园区;核科学技术

中图分类号:F407.2342文献标识码:A文章编号:1003-4161(2009)06-0049-04

甘肃在未来时期获得巨大、快速发展的一个重大而现实的领域是核工业。与全国其他省市区相比,甘肃具有大规模发展核工业的多方面有利条件;与甘肃省的其他特色优势产业相比,核工业是唯一能够超常规地发展成为在全国具有最大规模、独特优势并能够有效带动全省经济发展的支柱性工业行业。全省在推行工业强省战略中,应当适应世界核电产业重新崛起、国内核电产业加快发展的极好机遇,积极支持中核集团等企业在甘肃建设核技术应用和研发园区、国际上倡导的核能园区等核企业集群,争取国家按照建设核能园区的思路,将核工业战略重点放在甘肃,在甘肃陆续投资建设大型核燃料后处理厂、内陆核电厂、混合氧化物燃料元件制造厂以及核供热、核技术应用、核装备制造等大中小型核工业项目,发展一批新的核工业行业,支持、帮助甘肃的核企业和科研机构、大专院校主动参与国内外先进核电站和可控热核聚变电站等先进核科学技术的研究与开发。在中央与地方的共同努力下,在大约20年时间内,将使甘肃成为中国先进的核材料生产科研基地、铀转化基地、同位素生产基地、核燃料后处理基地、核燃料元件制造基地、核废料处理处置基地、先进的内陆核电基地和核科学技术研发基地,使甘肃的核企业群在我国核燃料循环体系中处于更加突出的战略地位,成为技术先进、设施良好、配套水平高、适应市场经济要求的现代化综合核工业基地和具有世界影响的中国“核谷”。核工业通过产业链关系,将与甘肃的风能、太阳能、生物质能等新能源产业和石油天然气化工、煤炭、火电、水电等传统能源产业以及其他工业行业形成良好的匹配、组合,有效拉动诸多产业更快发展,成为实现工业强省和经济社会现代化目标的战略性支柱产业。

1.甘肃发展核工业的内外部条件

1.1新时期国家的核工业发展战略

现代核工业是在核科学技术及其他相关的科学技术发展的直接推动下形成的高科技产业,其发展水平是国家科技实力和综合经济实力的重要体现。世界上许多国家都已建立起了完整的核工业体系。中国的核工业是维护国家安全、保持我国的核大国地位、支撑全国能源可持续发展的重要战略产业。加快发展核工业是新时期国家经济、科技、国防发展战略的重要组成部分。

我国核工业的发展规划提出:“十一五”期间要进一步增强核电自主化能力,核电产业初步实现批量化、规模化建设;核燃料循环产业与核电实现配套、协调发展;拓展核技术应用领域,提高核技术应用在国民经济总体中的比重。到2020年,核电运行装机容量达到

4 000万千瓦,在建核电机组达到1 800万千瓦,核电占到全国发电量的4%;形成与核电规模相配套的核燃料循环产业能力;核应用技术对国民经济的贡献大幅度提高;大型压水堆核电技术、舰船核动力技术、核燃料循环核心技术、重要核基础科研接近国际先进水平;形成军民结合、技术先进、具有国际竞争力的核工业体系。2008年,国家有关部门根据国民经济和能源产业快速发展的形势,对核电中长期发展规划的有关指标再次予以调高,将2020年核电占发电量的4%调至5%,在2012年至2020年内,每年投产建设4-5个核电站,到2020年以后每年投产10个以上核反应堆。

现代核工业体系的主体一般叫做核燃料循环体系。所谓核燃料循环,就是包括反应堆燃料供给和乏燃料处理、处置在内的全部循环式核产品生产过程及相应的行业。以铀—235的利用为主,核燃料循环主要包括以下构成部分:(1)铀矿的勘探与开采;(2)铀矿石的加工与精制;(3)铀的同位素分离即铀浓缩;(4)核燃料元件的制造;(5)在反应堆中使用核燃料;(6)核燃料后处理;(7)放射性废物的处理处置;(8)核装备制造;(9)核技术的其他应用。这9个部分中的每一个都是核工业的一个重要的分支行业或行业群。其中,反应堆是核燃料循环的中心环节,反应堆之前的生产环节称为核燃料循环的前端,反应堆之后的生产环节统称核燃料循环的后端。前端与后端紧密衔接形成的核燃料循环系统是核电生产的基础和基本保证条件。

与国内其他地区相比,甘肃具有在今后几十年间建设一系列大型核工业项目、形成具有国际影响和地方特色优势的核工业集群、进一步加快发展核工业的良好基础条件。

甘肃是我国建设最早、发展最快、规模最大的核工业基地省,拥有铀矿地质勘探与采冶、核燃料生产与核部件制造、核设施退役治理、乏燃料后处理(已建成实验工厂)及核技术应用等重要行业及其构成的较为完整的核工业体系。目前,甘肃的核工业主要有6个行业:(1)铀矿地质勘探与采冶,拥有相当可观的核地质队伍;(2)铀矿石加工与精制中的核心环节——铀转化,即:将铀水冶厂生产的铀的氧化物转化成四氟化铀、六氟化铀或金属铀;(3)铀的同位素分离(铀浓缩),即:将铀—235与铀—238两种同位素分离,使之转化为高浓铀;(4)核燃料元件的制造;(5)核燃料后处理(已建成中间试验工厂);(6)放射性废物的处理处置。主要的企业和机构具备长期从事核工业科研生产管理的技术支撑条件。另有为核工业配套的基础材料生产单位,如中国铝业西北铝厂为国产离心机提供机壳,方大碳素厂为国家十六项重大工程、高温气冷堆示范堆提供堆内构件研制与生产。围绕北山和西秦岭等铀矿远景区、潮水盆地、鄂尔多斯盆地等砂岩型铀矿待查区加大勘查开发力度,增加甘肃铀矿地质储量,可形成一定规模的天然铀生产能力。促进主要核工业企业进一步提高铀转化和铀浓缩生产能力。大型商用乏燃料后处理厂厂址查勘报告、项目建议书已通过国家有关部门的审查,甘肃的地质、水文、气象、地震等条件均适合建厂需要,应尽快确定在甘肃建厂。

甘肃的核生产企业已经建成了核燃料生产线、后处理中试生产线、同位素分离生产线等,具备较强的核材料、核部件生产和科研能力除过大型后处理厂和核电元件制造以外,核工业的其他主要行业甘肃都拥有。在当前核电产业加快发展、核燃料循环产业面临着迅速增长的社会需求的形势下,甘肃现有的核工业企业是实现国家核工业规划的主要载体,正在迎来一个新的发展高峰期。

甘肃在地质、地理、气候等方面具有发展核工业的独特有利条件,尤其是甘肃西部广大的荒漠戈壁地区,人烟稀少,干旱、多风,建设大型工业项目和中小城镇的资源组合状况较好,适合于建设占地面积大、放射性废物排放与人群相隔离的核工业项目。该地区远离边境线,有利于防范国外恐怖组织的活动。

2.甘肃核工业发展的重点行业

适应国家能源工业和核工业发展的总体要求,同时立足地区的自然条件和产业构成特点,甘肃今后应当并且能够发展的核工业行业主要有以下几类:

2.1已有的核工业产业

在全国核电快速发展的推动下,核产业链下游环节的生产能力正在成倍扩大,并对上游核燃料、浓缩铀等环节提出了扩大产能的需求。今后几十年,核电还将更快发展,到2020年核电装机将比2007年增加4-5倍,到2035年将比2007年增加15倍左右。核电如此快速增长将进一步推动核产业链上、下游环节更大规模地扩大生产能力。受核电以及核工业其他行业需求增长的推动,甘肃的核产业增长可能要比上述成倍、成十倍翻番的速度还要快。因此,应当依托已有的产业实力和基础条件,适度超前扩大主要核工业企业的铀转化、铀浓缩、核材料制造等上游产业规模,提升生产技术水平、自主研发能力和企业综合素质,完善基础设施和对企业的支持措施,持续增强产业优势和作为国家核工业基地的功能,并为新的核工业行业的形成、发展和新的核工业项目建设提供可靠依托和支持。

2.2核燃料后处理产业

到2020年,全国的核电站每年卸出的乏燃料约为900吨,在2020年前历年从核电站卸出的乏燃料总量预计为7 000吨左右,2020年以后还将建设相当多的核电项目,届时卸出的乏燃料会快速增长。我国计划于2020年建成大型核燃料后处理厂,以处理核电站卸出的乏燃料,回收铀和钚,实现核燃料闭路循环。

甘肃在全国具有发展后处理工业的最好条件,是建设乏燃料后处理大厂的首选之地。我国目前唯一的后处理中间试验工厂就建在甘肃矿区。依托本省核工业基地的基础条件,加快大型核燃料后处理厂建设项目的论证、立项和实施,争取在甘肃建设国内最大的核燃料后处理基地,是近期内甘肃发展核工业的具有重大战略意义的任务。

2.3积极争取建设内陆核电站

努力争取在甘肃建设内陆核电站,发展先进核电工业,增强甘肃的新能源综合优势,是近期内甘肃发展核工业的又一重大战略任务。

甘肃应当加快进行建设核电项目的前期工作。在核电站的技术战略上应当选择第三代核电技术。第三代核电技术的主要特点是简化了核电系统,减少了电站设备,具有安全性和经济性双重优点。我国已于2007年3月与美国西屋公司签订了引进AP1000技术的协议,分别在浙江三门和山东海阳各建2台机组。AP1000技术比第二代技术更先进、更安全也更经济,设计更简单,安全目标比现在运行的核电站领先约两个数量级,是目前世界各国新建核电站的首选技术。根据我国新的核安全标准法规要求,核电站的放射性废弃物排放限值,内陆核电站只允许达到沿海的1/100。目前只有第三代核电站能够达到这个标准,因此国家规定内陆上核电项目必须采用AP1000技术。甘肃要主动配合中核集团等企业做好掌握AP1000技术、建设内陆核电站的各项工作。

2.4核供热产业

核供热是20世纪80年代发展起来的一项新技术、新产业,已成为一种前途远大的核能利用方式。其用途包括:大规模的工业供热,如煤的汽化、液化,金属冶炼,海水淡化等;居民住宅的供暖、制冷。

核供热的主要优点是:大量代替煤、石油、天然气等化石燃料;比其他形式的反应堆和燃煤锅炉安全性更高;减少环境污染,正常运行时对周围环境的放射性辐照量显著低于燃煤电厂,仅为燃煤锅炉的1/30;占地少、能够集中产生大量热能;减少化石燃料的大量运输。核供热能够为工业和居民生活提供清洁、安全、经济的新热源,已在瑞典、俄罗斯等供热发达国家广泛应用,具有良好的经济和社会效益。

我国清华大学的核能与新能源研究院经过研究开发和试验,已于20世纪80年代后期建成了为该院5万平方米建筑物供暖的小型核反应堆并投入运行,表明我国在这方面的研究成果已开始了工业应用。

甘肃的煤炭、石油等化石能源资源相对缺乏,且消耗化石能源供热所造成的环境污染日益严重,应当依托本省现有的核工业企业,并与国内外有关企业和科研机构积极建立协作、联合关系,研究、开发、引进先进的中、小型核反应堆技术,规划和建设各类小型、微型供热反应堆,发展清洁、安全的新型核供热产业,稳步扩大核供热产业规模,增强综合能源优势,减轻传统供热产业造成的环境污染,将煤炭、石油、天然气等化石能源资源节约下来,扩大发展附加值更高的化学工业。

2.5积极参与国内外先进核电技术的研究与开发

依托在甘肃的核科学技术研究开发机构和有关大学,并与核工业企业合作,筹备建设甘肃核工业技术学院和核技术研究院,积极参与先进核反应堆技术的研究开发,努力获得技术创新、工程建设和先进核电生产的一席之地。

首先要积极参与我国目前正在引进、消化、创新的第三代核电技术,为本省正在争取建设的核电站做好技术、人才准备。其次要积极参与第四代核电技术即快中子增殖堆技术的研究与开发。快堆在消耗核燃料、产生核能的同时还能产生相当于消耗量1.2-1.6倍的裂变核燃料,由此可以使核燃料越烧越多,实现核增殖,核裂变资源因此几乎成为永远用不完的一种能源资源。快堆技术还可以焚烧长寿命锕系核素和长寿命裂变产物,使之转变成稳定的、没有毒性的核素,同时可以产生中子和可观的能量,锕系核素由此不仅不再是具有毒性的废料,而且还可当燃料使用。

目前,第四代核能系统中技术上最成熟的是钠冷快中子堆,这种快堆与若干座压水堆和相应的后处理厂、MOX燃料元件制造厂以及若干中小型核反应堆可组成“快堆—后处理厂—热堆”相对集中分布的“核能园区”,在实现核增殖和锕系核素嬗变方面可以取得极好的规模效益,核工业也将成为几乎没有最终废料的清洁行业。这一点,正是甘肃未来核工业发展的战略核心所在。甘肃核工业只有朝着这种“核能园区”的方向发展,才能实现“以核振兴工业、依靠工业富民强省”的战略目标。

2.6发展核工业设备制造业

核工业是技术和资金高度密集的产业,设备的需求量大,成套性强,技术含量和国产化要求高,是带动装备制造业发展的重要领域。我国早已确定了核电设备产业化和国产化的政策,全力推动成熟的和先进的压水堆核电成套设备实现批量化设计、制造。国家确定的核电设备产业化和国产化重点领域是:百万千瓦级压水堆核电站成套设备,气体离心铀浓缩、核燃料后处理、铀钚混合氧化物燃料、高性能核燃料元件等制造设备。目前国内已经形成东北、上海和四川三大核电设备制造基地,已有100多个企业具备了核电设备的生产能力。

甘肃已经形成一定的核工业设备制造能力,主要有中核建设集团下属的企业,以及石油化工、压力容器、电子等大中型民用设备制造企业,有条件参与核工业设备制造并形成新的产业优势。省、市政府和有关企业应当积极与中核集团、中核建设集团及其下属企业以及其他与核工业装备制造有关的企业、科研机构建立联合、协作关系,努力争取在核工业装备制造领域特别是第三代核电设备制造领域占有有优势的一席之地。

3.甘肃发展核工业的几项重要措施

3.1积极争取中央的政策支持

甘肃大规模发展核工业的制约因素主要在于国家有关的体制和政策尚未到位。为了使核工业获得快速发展并有效地带动地方经济发展,省委、省政府应当密切配合中国核工业集团和国家有关部门,努力争取国家出台以下重要政策:

3.1.1将中国核工业的发展战略重点放在甘肃,在甘肃规划和建设包括一批内陆核电站在内的、拥有几十个大中型核工业企业的“核能园区”政策及配套政策。

3.1.2深化军工企业体制、机制改革,实行核工业的军民一体化生产、经营和科技开发的政策。我国现在已经有民用企业从事核工业的政策和机制,如中国广东核电集团公司就是一例,其运行、发展非常成功。甘肃应当争取民用企业通过股份制形式加入核企业集团,从事核产业,核企业也可以通过股份买卖将民用企业纳入核企业集团,增强和扩大自身实力的政策。通过实行军民一体化生产、经营和科技开发,最大限度地动员全社会的力量扩大对核工业的投资。

3.1.3军工企业生产民用产品(包括用于核电厂发电的核材料产品、后处理产品等)实行民用企业运行体制、按照与民用企业相同的标准征收有关税费的政策,以充分调动地方发展核工业的积极性。

3.1.4乏燃料后处理产品和核废料处理处置产品的合理定价政策。

3.1.5帮助地方发展更多的核工业行业和核工业装备制造的政策。

3.1.6在甘肃建设适应核工业发展需要的配套行业以及基础研究、技术开发和院校专业设置项目的政策。

3.2积极发展核工业经济技术协作联合

甘肃大规模发展核工业必须走大开放、大联合、大协作的路子,主要发展与中核集团、中核建设集团、国外核企业、国内外核科学技术研究开发机构的协作联合,充分发挥中央、地方、企业、事业单位等各方面的积极性。其中尤其要重视与中核集团、中核建设集团、国内核科学技术研究开发机构建立地方与企业、地方与院所的紧密协作联合式的利益共同体关系,创新协作联合的体制和机制,真正形成开放、联合、协作的优势,保证有能力在核工业上大做文章、做大文章。

3.3抓紧进行核工业发展规划和战略对策的研究、制定工作

核工业发展涉及的领域非常复杂,必须有科学、严密的规划和科学、可行的对策方案。甘肃发展核工业所涉及的问题有重要的特殊性和复杂性,应当超前理清思路,形成项目规划,充实项目库,提高争取项目的主动性和明确性。现在必须抓紧时机,组织人力进行项目、规划、对策的研究和论证,尽快形成决策方案并付诸实施,否则将可能失去机遇。

3.4重视消除核工业的负面社会影响

核工业发展面临的最大挑战之一是公众接受性问题。应当配合核项目建设,广泛进行核科学技术和核工业、后处理生产等方面的宣传和知识普及,加强对公众进行有关核电和后处理产业发展的宣传教育,使公众容易过高估计核项目风险的现象通过知识普及和核安全的宣传工作逐步得到减少。

参考文献:

[1]马栩泉.核能开发与应用[M].化学工业出版社,2005.

[2]清华大学核能与新能源技术研究院.中国能源展望2004[M].清华大学出版社,2004.

[3]吴宗鑫,张作义.先进核能系统和高温气冷堆[M].清华大学出版社,2004.

[4]顾忠茂,黄齐陶.我国亟需尽快启动快堆核能系统的技术开发[EB/OL].中国教育和科研计算机网,2006.

[5]王成孝.核电发展中的核燃料循环[J].核动力工程,1986,(01).

[6]张禄庆.世界铀市场的供求现状和核燃料循环决策浅析[J].核动力工程,1994,(06).

[7]王大中.21世纪中国能源科技发展展望[M].清华大学出版社,2007.

[作者简介]安江林(1946—),男,研究员,研究方向:区域经济、产业经济等。

[收稿日期]2009-09-21

(责编:启方;校对:一丁)