提升核电企业经济效益：关于降低尾料丰度的建议

2016/12/8 14:26:26

世界上运行的核电机组绝大多数是轻水堆机组，其所用的燃料都是低浓铀。低浓铀的价格不仅与其铀-235的丰度等物理品质有关，还与浓缩天然铀时的尾料丰度有关，尾料丰度不同时，也会使核电厂所付出的燃料费用有所不同。国外核电企业(如欧盟、美国的核电厂)十分关注上述诸多因素的综合变化和影响，近几年根据天然铀和分离功价格变化，适时提出调整浓缩铀时合理尾料丰度的要求，使核电企业获得了更多的经济效益。

据了解，近十几年来天然铀价格成倍增长，其增速远远超过了分离功价格的增速，天然铀的费用在核燃料成本中的比重大大增加，然而我国铀浓缩厂的尾料丰度一直没有变化。因此，我们提出降低尾料丰度的建议，供同行研究和参考。

一、欧盟及其他国家降低尾料丰度的有关报道

欧洲原子能共同体供应局(Euratom Supply Agency)近几年一直定期公布每年欧盟铀市场概况，从中可以看出其通过调整尾料丰度，降低燃料费用的努力。

国际核新闻2006年第7期《欧盟2005年铀市场概况》报道： “由于天然铀价格不断攀升，电力公司指定的平均尾料丰度大部分从多年前的0.3%~0.35%降至0.25~0.3%。

国际核新闻2007年第8期《欧盟2006年铀市场概况》报道：“与前些年相比，由于在浓缩作业中降低了尾料丰度，因此浓缩服务的需求有所上升，而天然铀的需求有所下降。许多电力公司都将尾料丰度定为0.2%～0.25%。”

国际核新闻2008年第6期《欧盟2007年铀市场概况》报道：“与前几年一样，由于天然铀价格持续攀升，电力公司制定的尾料丰度继续小幅下降，目前已保持在0.2%~0.25%之间。”

2009-12-18《铀资源供应》报道：“俄罗斯的铀浓缩厂目前每年对1万——1.5万吨丰度超过0.3%贫铀进行再浓缩，从而产生丰度为0.1%尾料以及数千吨达到天然铀丰度的铀。……预计美国将启动类似的项目，处理约14万吨丰度为0.4%的贫铀。”

国际核新闻2010年第7期《欧盟2009年铀市场》报道：“大部分电力公司将浓缩尾料的丰度定为0.2%～0.3%。”

从以上信息可以得出以下结论：

1、核电企业应当比核燃料加工企业更关心尾料丰度，因为它直接关系到核电燃料的经济性，因此调整尾料丰度首先应该由核电企业提出。

2、欧盟使用从高丰度尾料中浓缩的铀原料和俄罗斯批量对以往的高丰度尾料进行再浓缩，并将尾料丰度降低到0.1%,由此可以判断，俄罗斯的分离功成本具有较强的竞争力，其原因在于主机折旧期限长，人力成本低，电力等能源价格低。

3、在全世界范围内，在最近十年天然铀价格的增速远远高于分离功价格的增速的情况下，核电企业根据天然铀价格和分离功价格的变化，适时提出最优化的尾料丰度的要求是完全合乎经济规律的。

4、浓缩厂也可以根据天然铀的市场情况和自身分离功的成本，在天然铀价格较高时用分离功换取铀燃料以获取可观的经济效益。

二、我国铀浓缩厂尾料丰度的状况

1、核燃料国家定价时期铀浓缩的尾料丰度：2003年之前，国内核燃料用量不大，核燃料一直按军品进行管理，其价格和运行参数由国家有关部门确定。尾料丰度为0.25%。

公开的资料表明2002年前，天然铀国际市场价格约10$/bU3O8约合26$/kgU,合21.5万元/tU;分离功价格103$/SWU,合85万元/tSWU，转化费5万元/tU，这时最经济的尾料丰度是0.355%，按此购买低浓铀，比按尾料丰度0.25%购买低浓铀，每吨低浓铀燃料可节约35万元。

2、核电燃料市场化之后铀浓缩厂尾料丰度的状况

从2007年开始，国家对民用核燃料采取市场化管理，由核燃料供需双方参照国际市场价格协商确定。此后，在国际市场上，天然铀的价格迅速上涨，在2007年中达到最高值，随后又有所回落;分离功的价格也随美元的贬值而逐步提高，去年日本核事故之后，天然铀价格又有所回落,近两年已趋于稳定。

2011年在核电相关的培训班上，谢阿海先生给出的2011年有关的核燃料价格如下：天然铀：62.05$/bU3O8,，铀转化费12.5$/kg-UF6,铀分离功价格155$/SWU。按此价格计算，购买低浓铀最经济的尾料丰度是0.21%，按此丰度购买相应的原料铀和分离功，核电厂的燃料经济性最好，比采购尾料丰度为0.25%工况下的低浓铀，每吨(铀)可节约10万元，每年每个百万千万机组可减少燃料费约200万元。

据了解,近几年中核集团秦山核电站向原子能公司购买的天然铀的价格不低于谢先生给出的价格,而购买分离功的价格不高于谢先生给出的价格。因此，秦山核电厂购买低浓铀时最经济的尾料丰度应当在0.2%以下。

3、我国尾料丰度长期没有调整的原因分析

实际上，不论是低铀价时期，还是当下高铀价时期，我国低浓铀供需双方商定的尾料丰度一直是0.25%。这对于核电厂而言，明显不够经济、合理。那为什么长期未作调整呢?我们分析的原因如下：

首先从核电厂来说，可能由于技术部门和经济部门职责分工不明，技术部门认为，尾料丰度与燃料组件的性能无关，与核电厂的安全无关，他们只负责确定有关组件性能的订货参数;经济部门可能认为尾料丰度是技术参数，在技术方面经济部门不在行，经济部门只需负责天然铀价格、铀转化价格、分离功价格等经济参数的对外谈判。双方都忽略了尾料丰度对低浓铀总费用的影响。其次，核电厂可能认为尾料丰度是中核集团确定的，也用不着讨论，认真执行不会有错，讨论调整尾料丰度节约燃料费用，怕落下同集团公司争利的嫌疑(其实这是误区)。再次，核电厂效益好，不差钱，看不上这区区上百万的小钱。

从浓缩厂来说，他们认为，他们提供的是浓缩服务，是分离功，产品丰度、尾料丰度应当由订货方提出要求，浓缩厂不能自行确定尾料丰;其次，尾料丰度的高低基本不影响工厂的运行效率，如果浓缩厂仅仅销售分离功，调整尾料丰度，工厂不会增加经济效益，反而可能因级联稳态的转变增加麻烦、增加风险，何苦呢!再次，现在浓缩厂没有天然铀的经营权，即使降低尾料丰度，节约了铀原料，他们也无法销售给核电厂。对于调整尾料丰度，浓缩厂自然是多一事不如少一事为好。

三、降低尾料丰度的建议及其意义

核电厂使用什么丰度的产品来提高燃耗、延长机组换料周期，主要由核蒸气系统的设计者等技术部门决定，一旦产品丰度等技术指标确定后，根据当时天然铀和燃料加工费的价格，核电厂的经济部门应当提出最优化的尾料丰度选择，因为浓缩厂的尾料丰度与核电反应堆的安全运行、发电效率毫不相关。

核电厂燃料的经济性不完全取决于天然铀(黄饼)的价格和分离功的价格，比较科学的说法是，在以天然铀为浓缩厂供料的条件下，在铀原料(六氟化铀)和分离功价格一定时，选取铀浓缩的最适尾料丰度，核电厂将具有较好的燃料经济性。

1、关于降低尾料丰度的建议

根据2011年以来天然铀、铀转化和分离功的价格情况，我国低浓铀供需双方应当商定更为科学合理的尾料丰度，按现行天然铀及其加工费的价格计算，建议尾料丰度控制在0.2%左右为宜。

2、降低尾料丰度的现实意义

第一，选取铀浓缩的最适尾料丰度，核电厂的燃料价格最低，核电厂的燃料经济性最好，以目前的核燃料价格计算，将尾料丰度从0.25%调整到0.20%，每个百万千瓦机组每年可节约燃料费200万元以上。而浓缩厂并不会因此遭受任何损失。

第二，我国已探明的铀资源不足以支撑我国核电的快速发展，我国天然铀对外依存度今后将持续高于60%，而降低尾料丰度可以节约可观的天然铀，从而降低我国天然铀对外依存度，降低因铀资源短缺而产生的风险。以现在我国核电厂普遍使用的4.2%和4.45%的燃料计算，如果将尾料丰度从0.25%调整到0.20%，可节约天然铀8.7%，每个百万千瓦机组每年可节约15吨多天然铀。

第三，降低尾料丰度对分离功的需求将有所提高，将尾料丰度从0.25%调整到0.20%，分离功的需求量将提高约12%。对于我国而言，由于我国已掌握了先进的铀浓缩技术，满足分离功的需求比满足天然铀的需求容易得多，正可谓扬长避短。另外，分离功需求增加，浓缩厂的订单和营收随之增加，对于浓缩厂的经营也是有利的

第四，降低尾料丰度，随着天然铀用量的减少，产生尾料数量也将随之减少，保管尾料和将尾料还原成宜保存的四氟化铀或氧化铀的数量也将随之减少，对于浓缩厂而言，相应的费用将减少;对于环境而言，因铀转化和尾料处理的核材料减少，其向环境中排放的温室效应大的氟气及氟化物也将随之减少，有利于节能减排和保护环境。

总之，现在降低尾料丰度，随之降低了天然铀的需求量，增加了分离功的需求量，对核电厂和浓缩厂而言，都有程度不同的经济效益，而且有利于核燃料产业节能减排，有利于保护环境，有利于降低因铀资源短缺而可能发生的风险，建议实施。