8、先进堆，设计认证

        过去20年间，美国核工业与NRC在第三代先进反应堆设计的认证方面紧密合作。现在有4种堆型获得了最终的设计许可证，这样就可以在美国任何地方建造，并且只需要经过厂址条件许可程序即可。这些先进的设计，也正在海外积极进行市场推广。此外，还有一些设计处在认证程序的不同阶段，也有的处于预认证阶段，也有的在等待提交申请。

        获得认证的设计中，GE和日立联合开发的先进型沸水堆（ABWR），1300~1500MWe，目前已有几座堆在日本投入了商业化运营，同时日本和中国台湾省还有几座堆在建。

        另一个获得认证的是西屋公司的“系统80+”，先进型压水堆设计，已具商业化部署的条件。韩国有8座“系统80”型反应堆，就吸收了很多“系统80+”的设计特点，形成了韩国下一代反应堆（APR-1400）计划的基础，预计APR-1400将于2010年后投入运行。

        美国核管会（NRC）于1997年5月对这两种设计颁发了最终的设计许可证，认定均超越了NRC“安全目标的几个数量级”。ABWR也获得了欧洲对先进堆型的标准要求的认可。

        第三种更具创新性的是美国研发的较小的600MWe等级先进堆——西屋公司的AP-600，具有非能动安全特性（堆芯损害概率设计值低于NRC当前标准千倍）。AP-600于1999年12月获得了NRC颁发的设计许可证。

        NRC是第一次颁发这种通用性许可证，有效期15年。经过了一系列繁复的公众参与程序、认证设计范围内的安全问题得到全面解决，之后在具体电站的许可审查中，将不再进行法律审查。

        在接受NRC审查认证程序以外，美国核工业为每个类型选定了一种标准化的设计——大型的ABWR和中型的AP-600，以进行首堆工程详细设计工作。这项2亿美元的计划，一半资金由美国能源部（DOE）提供。

        西屋公司的AP-1000，作为最新的第三代堆型设计，于2005年获得了NRC的最终设计许可证。AP-1000是对AP-600按比例的放大。西屋公司表示，这一设计是其花费了1300人·年和4.4亿美元进行设计和测试所形成的成果。根据预计，1100MWe等级的AP-1000的投资费用具有竞争力，模块化设计可将建设工期缩短为36个月。目前，中国已决定建造这一堆型，美国和英国也正在积极考虑建造。这种设计可根据需求采用混合氧化物燃料的堆芯。

        目前还有几种反应堆设计正在接受设计许可审查，或处于预申请阶段：

GE和日立联合开发的1550MWe等级经济型简化沸水堆（ESBWR），源自于原来的ABWR，也具有非能动安全系统。在向NRC提交设计许可申请过程中，GE表示，7500页的申请文件，反映了10年来的努力成果。预计2008年可以得到设计批准，然后可获得许可证。美国也有几个新建计划倾向选择这个堆型。

        法国阿海法集团（AREVA）正在努力使先进型欧洲压水堆（EPR）可适用于美国，尽管据称EPR以超越美国的安全性要求。要适用于美国的EPR的100万人·时的工作量中，大部分是用于进行电力输出从原始设计的50Hz变更为60Hz。预计2007年晚些时候将提交设计许可证申请，首台机组（80%美国制造）预计于2015年并网发电。设计中也采纳了几项美方提出的建议。目前，1600MWe的第三代EPR正在芬兰建造，在法国计划由法国电力公司（EDF）建造，中国也选择在广东省建造。

日本三菱公司开发的美国标准先进型压水堆（US-APWR）预计于2008年3月提交设计许可申请。这是一种源自日本将要建造的由西屋技术发展而来的1700MWe等级设计。日本政府计划为US-APWR、ESBWR两种设计获得美国颁发的许可证提供资金支持。西屋国际公司将与三菱重工一起参与在美国的研发工作。美国TXU能源公司以为其位于德克萨斯州的科曼奇峰核电站扩建项目选择了US-APWR堆型。

        由于通货膨胀、工程服务竞争加剧、劳力等原因，到2006年中期，美国的反应堆供应商已经调高了工程造价。AREVA评估US-EPR的造价为1800~2200美元/千瓦，西屋公司评估AP-1000造价为1500~1800美元/千瓦，GE评估ABWR造价为1850美元/千瓦、ESBWR造价为1600美元/千瓦。当造价为2000美元/千瓦的水平时，电价可能要超过6美分/千瓦时，高于对煤电、气电的短期预期价格。美国政府对于新增第1~2个百万千瓦的鼓励措施将使这个价格水平下降一半，而且后续的建造也将使成本进一步下降。

        在第三代的研发之外，美国核工业和能源部开始启动定义“第四代”反应堆设计标准的工作。

        9、新堆建造准备

        三个监管方面的规则出台，促进了未来几年内新核电站的建设。在上面所说的设计许可证审查程序的以外，美国还出台了厂址预许可（ESP）和建设运行联合许可证（COL）的规定，部分费用由能源部承担。

        2001年的ESP计划已经引来了4个申请人：Exelon、Entergy、Dominion、Southern公司，分别为克林顿（Clinton）、大海湾（Grand Gulf）、北安娜（North Anna）、沃格特勒（Vogtle）4个厂址提出厂址预许可申请，这些厂址上均有在运行核电机组，并有扩建余地。2007年3月，Exelon公司在经过41个月的NRC和公众审查之后，为其位于伊利诺斯州的克林顿厂址获得首个ESP。随后，NRC决定授予Entergy公司的大海湾厂址第二个ESP。其他的申请都在审查过程中。ESP申请中，不用明确堆型，但是要表明厂址是满足建造新的核电站所要求的安全性、环境、地质等条件的。

        2003年，美国能源部在其2010年核电计划中提出COL建议，能源部将为成功获得COL提供一半的费用。COL计划有两个目标：鼓励电力企业主动地提出许可证申请，同时鼓励反应堆供应商进行详细的工程计算以获得可靠的评估值。对于第一个目标，能源部准备了约5000万美元，对于第二个目标，为每个供应商准备了约2亿美元，将从特许权使用费中扣除。

        2004年，有2个电力企业和供应商组成的联合体宣布，正在寻求能源部的资金支持，以进行新堆的COL申请。第3个电力企业与供应商的联合体于2005年形成。

        NuStart能源开发联合体，由占美国核发电量一半多的电力企业，加上西屋公司、GE组成。联合体确定Entergy公司的大海湾厂址、田纳西流域管理局（TVA）的贝尔丰特（Bellefonte）厂址建设2座AP-1000反应堆。

        Dominion公司主导的联合体，有GE的参与，计划提出申请，在北安娜厂址2座在运行压水堆边上建造1座ESBWR。

        Unistar核能公司，由法国AREVA和美国星座能源集团合资组建的企业，为在美国建造至少4座AREVA的先进型EPR核电机组提供框架平台。

        其他的电力公司也公布了提交COL申请的计划，并且一部分企业已经是以上所说的联合体的成员，它们也有单独提交申请的计划。NRC预计未来几年内，将有总计超过27份新堆许可证申请。

        COL中要求有指定的设计，并指明厂址，不过设计许可证可以不要求是完整的。多米宁（Dominion）联合体于2006年提交了COL申请，这时ESBWR的设计许可证尚未完全获得。NRC对每一份COL申请的审查要花费2年时间，预计2008年会对多米宁联合体的申请做出决定，2010年对NuStart联合体的申请做出决定，因为NuStart最初打算等待两种堆型设计设计许可证颁发后再选择其中之一，再于2008年提出COL申请。不过，2007年，NRC的估计是，第一批1~2个COL申请的审查程序为42个月。

        ESP和COL都没有向任何人承诺可以建造任何项目，但它们加速了未来新建计划的进行。

        在关注新技术的同时，TVA正在资助一项研究，如何完成其所属的一座部分建成的核电机组——1167MWe的瓦茨巴2号堆，预计2013年可以并网。

        下表列出了当前的COL项目。

        此外，TVA已经重新建造了布郎斯费里1号，改堆于1985年关闭。为期5年的更新计划也将其功率增加到了1155MWe，接近后建的2、3号机组。1号机组已经有运行许可证，2007年5月已经启堆，预计2007年晚些时候投入运行。约有15家电力公司和联合体准备为33座新堆提交建造运行联合许可证申请，美国核能研究所表示，这些申请意味着到2007年底，至少已经会投资20亿美元。这笔钱正花费在新堆型的设计和工程设计、许可证申请准备、诸如反应堆压力容器和蒸汽发生器等长周期设备的采购上。涉及到的新增核电装机容量约40GWe，但并非所有申请都有可能在短期内取得进展。融资将是个巨大的挑战。

        10、2005年能源政策法

        在先前经过多轮讨论之后，2005年能源政策法在两院顺利通过，参议院74票赞成26票反对，众议院275票赞成156票反对。法案中对核电工业的鼓励措施有：

        最先投产的6000MWe核电站，在运行的前8年，享受1.8美分/千瓦时的电力生产税减免；

        联邦政府为由于监管原因造成的前6座先进型核反应堆的满功率运行推迟，提供20亿美元的风险担保；

        退役基金的税赋优化（部分下调）；

        联邦政府为先进型反应堆或其他无排放技术提供高达项目80%的贷款担保；

        核损害责任保护的安德森价格方案展期20年；

        对先进核技术的支持。

        2006年，符合电力生产税减免的6000MWe容量已经明确，并将在那些在2008年前填写COL申请的申请者中间预先分配。先进型反应堆将于2014年开始建设，2021年前投入运行。

        2005年能源政策法还针对气候变化出台了措施，要求在2007年以前，国家战略中有解决此问题的行动方案。2005年，美国因使用能源排放了59亿吨二氧化碳。

        11、全球核能合作伙伴计划

        2006年2月，美国政府宣布成立“全球核能合作伙伴计划”（GNEP），通过GNEP“将与其他国家一起拥有先进核技术，来开发新的防扩散循环技术，以生产更多能源、减少废物，并最小化核扩散担忧。此外，这些伙伴国家还将开发出一项燃料服务计划，向发展中国家提供核燃料以使其以一种成本效益好的方式享受到资源丰富的清洁、安全的核能，以换取发展中国家放弃铀浓缩、后处理活动的承诺，同时缓解核扩散的担忧”。这被视为对1970年核不扩散协定的商业化和程序性的补充，但同时这也解决了全球变暖的担忧。

        GNEP目标包括，降低美国对进口化石燃料的依赖，和在美国建造新一代核电站。战略中两个新出现的重要内容是，采用新的后处理技术，将所有超铀元素（不只是钚）一起分离，并用UREX+工艺和先进型燃烧（快）堆，在发电的同时消耗这些产物。

        美国能源部为根据GNEP将要建造的乏燃料后处理设施的厂址研究提供了2000万美元经费，截至2006年底，有13个厂址在考虑中。

        2007年1月，能源部公布了一项针对GNEP计划的新的战略方案，包括环境影响声明的准备。方案将评定3个设施：一个包括后处理和燃料制造厂的燃料循环中心，一座“先进型再循环反应堆”——燃烧锕系燃料并转化超铀元素的快堆，一座先进的燃料循环研究设施。能源部设计前两座设施由行业主导进行。

        GNEP的国际化成分，意味着前两座设施需要在2020年以前投入运行，以便燃料服务能够开始发挥作用，吸引其他国家不再建造铀浓缩和后处理厂。目标是2008年中期开始这些工作。GNEP还涉及新燃料供应和美国、日本、俄罗斯进行乏燃料回收。这一计划还涉及开发和部署适合于发展中国家电网的先进型防扩散反应堆，以及增强的核保障体系。

        受对GNEP响应的鼓励，能源部建议燃料循环分两期开发。近期将以商业规模部署AREVA的COEX工艺。随后，经过进一步研发，UREX+工艺将所有超铀元素（包括钚）收集在一起，在先进型燃料（快中子）堆内燃料。后一个工艺所产生的废物，将只剩下裂变产物，因此衰变期短，更易于提供给最终处置设施。特别指出的是，美国尤卡山（Yucca）最终处置设施库，能够满足本世纪内美国的高放废物的处置，而非过10年就满了。

        核电工业急切地希望看到有永久性的最终地质处置设施投入运行，不仅支持补充性的乏燃料长期中间贮存，也支持先进燃料处理技术的开发，来关闭整个核燃料循环。后者包括使用防扩散技术的商业化后处理，和消耗由此产生的锕系元素的快堆的开发。

        全球范围内，能源部确定的同时在铀浓缩和再循环末端方面可能参与GNEP的国家有：美国、英国、法国、俄罗斯、日本。美国和日本已经达成一致，在2007年5月前制定出一项核能合作方案，以GNEP和新核电站建设为中心。（日本也希望加入能源部的未来发电洁净煤项目。）美国和法国围绕GNEP的协议也在制定中，美国和俄罗斯的协议已经就位。

        12、铀资源和铀矿开采

        美国在130美元/公斤铀（50美元/磅U3O8）以下类别的已知铀资源列全球第4位，342000吨铀（合理确定的+推断的资源，2005年数字）。

        1950年代，在联邦政府补贴的推动下，美国拥有数量巨大的铀矿业。1970年以来，峰值产量是1980年的16800吨铀，当时有250多个矿在开采。1984年，这一数字猛降至50个，产量为5700吨铀，然后到2003年都是平稳下降，同时美国绝大部分的铀需求都通过进口解决。到2003年，美国仅剩下两座小型的在役矿山，总产量在1000吨铀/年以下。

        美国铀矿产量大部分集中在新墨西哥州和怀俄明州。公布的资源储量为：怀俄明州167000吨U3O8，新墨西哥州155000吨U3O8，德克萨斯州2000吨U3O8，犹他州、科罗拉多州、亚利桑那州约50000吨U3O8，价格都达到了50美元/磅。产量增加的潜力，45%在地浸工艺（ISL），55%在传统工艺上。

        2006年，1个加工厂（怀特·梅瑟）、5个地浸场的总产量达到1586吨铀（折合1870吨U3O8）。

        Cameco公司经营怀俄明州的Smith Ranch-Highland矿和内布拉斯加州的Crow Butte矿，总储量15000吨U3O8，都采用的是地浸工艺，2006年产量分别为927、331吨U3O8。铀资源有限公司所属的Vasquez矿（地浸工艺）于2004年投运，年产量360吨，Kingsville Dome矿于2006年投运，都位于德州南部。

        采用传统工艺的铀矿，经过一些年后会恢复生产。（2005年，Cotter集团通过其产能400吨/日的卡农加工厂生产了45吨U3O8）。国际铀业集团（IUC）位于犹他州东南部的怀特·梅瑟加工厂（产能2000吨/日），通过自产、收购矿石，以及部分尾矿开采，预计2008年的产量约为1550吨U3O8（折合1300吨铀）。IUC正在开采科罗拉多高原/Urayan矿带的资源，矿床储量约2500吨U3O8（2100吨铀），并伴生有钒资源；随后将开采位于犹他州的亨利山矿、布法罗矿，储量为10900吨U3O8（9250吨铀）。IUC将投资1300万美元进行工厂改进，投资1000万美元用于矿山，2008年中期将开始向布法罗矿投资3500万美元。2007年内可能会重新开采位于亚利桑那州的露天矿。

        总部设在加拿大多伦多的SXR第一铀业公司，于2006年中期，投保对Rio Tinto公司产能3000吨/日的甜水（Sweetwater）铀加工厂及位于怀俄明州中南部的相关铀资产的收购权，价值11000万美元，投保对美国能源集团位于犹他州东南部的产能1000吨/日的Shootaring Canyon加工厂及相邻4州的相关资产的收购权，价值5000万美元，都加上了特许权使用费。美国能源集团一直计划恢复其Shootaring Canyon加工厂的生产能力，费用为3100万美元。2007年1月，Rio Tinto取消了怀俄明州加工厂的出售计划，而美国能源集团的出售交易于4月份完成。

        能源金属集团（Energy Metals）正在对其位于德克萨斯州小型的霍布森（Hobson）加工厂进行升级改造，该厂于1991年关闭，以前的产量约为150吨/年U3O8，但从2008年开始产量将增至450吨/年，原料是从La Palangana矿（地浸）汽运来的载荷树脂。该公司还计划从2009年按照900吨铀/年的规模投运怀俄明州保德河盆地的3个铀矿（Moore Ranch、Peterson Ranch、Nine Mile），2010年按照900吨铀/年的规模投运位于大分水岭盆地的Antelope矿。精查储量约4000吨铀，理论储量23000吨铀。2007年6月，改公司被SXR第一铀业公司收购。

        （待续）

        来源：UIC

        编译：刘军韬