1. 核电2010计划
为了支持美国电力公司在近期内开始的新核电建设,美国能源部于2002年启动了核电2010计划。该计划是一个由政府与工业界各承担50%费用的合作计划。能源部与工业界之间一直保持着良好的合作关系。在这一计划中,获得资助的项目都是以市场为导向的。该计划目前的主要工作是示范监管程序,完成多种先进反应堆设计并最终实现标准化,以及执行2005年《能源法》中旨在鼓励电力公司新建核电机组的相关规定。这些工作目前已促使电力公司向核管会提交了大量核电机组的建设与运行联合许可证(COL)申请。
美国国家科学院对该计划的评审结论是,成功完成核电2010计划应当成为核能局最为重要的工作。能源部应该立即与工业界合作启动一个联合项目,以明确电力公司未来在核电机组的实际建设和启动过程中将遇到的问题,并确定可供工业界使用的最佳实践方案。
能源部目前已经开展一项评价工作,以判断是否需要再次启动旨在提高现役核电机组性能的研发计划。科学院支持能源部以与工业界共同承担费用的方式启动一项独立的此类研发计划,例如关注现役机组延寿的“延寿至60年后”计划。
2.第四代反应堆计划
美国能源部核能局是承担推进核能发展职能的一个重要政府机构。由于美国重新燃起了对核电的兴趣,核能局的研发经费近年来一直在快速上升。该局的研发经费预算已从1998财年的不到500万美元上升至2009财年的4亿美元。
2006年,总统预算要求为国家科学院拨出专门款项,使其能对美国的核能研究计划及其预算进行评审,并根据限定的预算水平为未来的计划设定优先级。接受评审的核能研究计划包括第四代反应堆开发计划、爱达荷国家实验室设施计划等。
目前,美国能源部正在与其他国家政府开展广泛的研究合作,以便能研制出下一代核能系统,即第四代反应堆。第四代反应堆开发计划的目标是在未来数十年拓宽核能的应用范围,提高新型反应堆的经济性、安全性和实体防护功能,提高燃料循环中废物管理能力,以及加强防扩散能力。
在2002~2005年期间,该计划的主要目标是开发利用高温工艺热的下一代核反应堆(NGNP)以及用于生产能源产品(例如氢)的创新型方法。目前美国主要关注的是气冷石墨慢化堆。
美国目前已为NGNP项目制定了明确的目标、决策节点和技术候选方案。2005年《能源法》明确了NGNP项目的2个重要决策节点:即核管会的许可证审批以及反应堆不迟于2021年投运。
国家科学院对于该计划提出的建议是,核能局应为各种第四代先进反应堆开发方案提供均衡的研发投资,例如为能与电网配套的反应堆投资并为其设定较高的优先级。
3.AFCI及GNEP计划
核电发展大潮就在面前,而保证这浪潮能够持续澎湃的保证在于核燃料供应。
自2002年以来,美国一直在执行一项旨在进行乏燃料后处理研发的计划,即AFCI。在国家科学院评审委员会成立之后的2006年3月,能源部宣布了GNEP计划,这是一项希望在尽可能降低扩散风险的同时在全球范围内推广核能应用的计划。GNEP要求美国积极参与核燃料循环活动,以便能满足其他“用户”国家的燃料和废物处置需求。AFCI研究计划已被纳入到GNEP之中。GENP的其他要素还包括要快速部署商业后处理设施、燃料循环设施和块堆。
委员会相信,与最初的AFCI计划一样,GNEP计划是值得开展的。但此类计划应当与国家需求保持同步,并考虑包括经济性、技术准备情况、国家安全和能源安全在内的众多因素。该计划中不应包括建设大型示范设施或商业设施。委员会建议,该计划应当成为一项更加稳定更为长期的应用研究和工程研究计划,包括建设研究规模的实验能力,以便能在燃料、材料、模拟、电力系统和后处理等领域研发出创新型方法。
4.核燃料厂延寿
美国政府机构的一些动作也充分显示了美国大力支持这波核电建设大潮的决心。据相关报道,美国核管会已批准为法国阿海珐集团位于华盛顿州里奇兰德的核燃料制造厂换发许可证,允许该厂延寿40年。这是核管会首次批准美国核设施延寿40年。里奇兰德工厂能够生产UO2粉末、芯块、燃料棒部件以及燃料组件,其产品可供压水堆和沸水堆使用。该厂被允许拥有和加工铀-235丰度最高为5%的铀。该厂拥有1.2万tU/a的铀转化能力和500tU/a的燃料制造能力,目前已运行了35年。美国的相关法规未对燃料制造设施的许可寿期作出具体规定。在实际工作中,核管会将根据各个设施的具体情况、设施的安全大纲与程序及其老化管理计划来决定设施的运行寿期。尽管在2006年核管会就可批准将核设施的最长延寿时间延长至40年,但此前核管会已批准的制造设施的最长延寿时间仅为20年。
近日,阿海珐铀浓缩公司向美国核管会提交了建设鹰岩铀浓缩厂的“路线图”文件。在这份文件中,该公司变更了以前提交的许可证申请内容,最主要的变更是计划将该浓缩厂的产能翻番,以便将该厂的产能从最初申请的330万SWU/a提高到660万SWU/a。目前,美国仅有一座运行中的铀浓缩厂,即帕杜卡气体扩散厂,额定产能为800万SWU/a。
5.新建核设施
除了美国政府机构,美国国内的公司以及设在美国的外国公司也看到了这股大潮将带来的巨大利益,纷纷以新建工厂等形式欲在核电市场中占有更多份额。
目前,美国国内获得美国机械工程师协会(ASME)颁发的资质证书的核供应商数量已从2007年的不足200个增加到225个。一些公司还宣布将在实体设施建设方面进行投资。例如,诺斯洛普·格鲁门造船厂和阿海珐集团宣布,他们将在弗吉尼亚州合资建设一座占地30万平方英尺的制造和工程设施,以支持核电业主建设阿海珐设计的美国渐进型压水堆(US-EPR)的需求。西屋公司和绍尔集团也已宣布在路易斯安那州上马建设更多的设施,以支持西屋公司的AP1000反应堆设计。
6.强化人才培养
在最近几年中,美国核工程专业本科生的入学人数一直在持续上升,一些大学也新开设了核工程系,例如科罗拉多州立大学、南卡罗来纳州立大学等。这对核工业是一个好消息。2006年,国会在拨款中给大学核计划提供了资助(这也得到了参议院能源与自然资源委员会中许多委员的支持),并最终将该计划的很大一部分资金转给了核管会。2008年,能源部承诺将其20%的研发资金用于供大学开展研发工作。最近,在尚未最后定稿的综合拨款议案中,提出了“一体化大学计划”(Integrated University Program),该计划为能源部、核军工管理局和核管会提供相关资金,用于支持以任务为导向的研究和旨在促进全面学科和基础设施(例如研究堆)建设的协同研究计划。国会将继续坚持这一计划,并向其提供稳定的资金。
7.加强机构力量
核电建设步伐的加快,也让美国相关机构感到了人手缺乏。美国核管会委员Kristine Svinicki表示说,核管会已增加人手,以应对目前拟建新反应堆带来的新增工作。她在今年4月召开的全美年度能源会议上,对大幅增加了的美国电力装机容量的核电机组延寿计划表示赞赏。但她同时指出,单凭延寿不足以满足预计将在30年内翻番的美国能源需求。如果核电仍维持目前在美国能源结构中约20%的比例,美国总计将需要150台100万千瓦级的核电机组,比目前在役的机组数多46台。她说,为应对核管会已收到的为26台拟建新核电机组提交的17份申请,核管会一直在不断增加人手,并设立了专门的新建反应堆办公室。核管会过去每年新增雇员在30到50名之间。随着退休人数的持续增加,新增雇员还会增多。
(中国核科技信息与经济研究院伍浩松 张炎供稿) |