中国浓缩铀与核燃料发展历程

2021-10-11 10:26  来源:嘿嘿能源heypower    浓缩铀  核燃料

中国所有铀浓缩工厂都在内陆,主要包括陕西省和甘肃省。中国的目标是建立一个完全独立的铀浓缩工厂,包括研发、工程、制造和运营。


中国所有铀浓缩工厂都在内陆,主要包括陕西省和甘肃省。中国的目标是建立一个完全独立的铀浓缩工厂,包括研发、工程、制造和运营。

1、浓缩铀工厂

国内浓缩铀的需求

2010年,中国需要3600 tU和250万SWU的浓缩铀。根据WNA核燃料报告,2020年中国的需求量为15,000 tU(天然)和约800万SWU。

预计2025年中国的浓缩铀需求增加到约1300万SWU,2030年达到1960万SWU。

中国所有浓缩工厂都在内陆,主要包括陕西省和甘肃省。中国的目标是建立一个完全独立的铀浓缩工厂,包括研发、工程、制造和运营。

陕西铀浓缩厂

根据1992年、1993年和1996年Minatom/Tenex与CNEIC之间的协议,在陕西省东南部的汉准/汉中建立了一个俄罗斯离心浓缩厂,两个工厂总产能为150万SWU/年。

汉中的前两个模块于1997-2000年投入运行,作为协议的第1和第2阶段,每年提供50万SWU。

2007年11月,Tenex承诺在汉准再建设50万SWU/年的产能,完成了与汉中工厂相关的1990年代协议。该项目于2011年年中提前投产,至今运行十分可靠。

2012-14年间,汉中的一个北部扩建项目建成,采用中国本土技术,年产能120万SWU。

2008年5月,Tenex(Techsnabexport)与中国核能工业总公司签订了价值10亿美元的汉中主厂全面协议。

该场址或至少两个阶段处于IAEA的保障之下。 截至2001年,中国一直是俄罗斯第六代离心机的主要客户,其中更多离心机在2009-2010年根据协议第四阶段为汉中提供。

甘肃铀浓缩厂

位于西部甘肃省的兰州浓缩厂于1964年开始投产,主要用于军事用途,1980年至1997年使用苏联时期的扩散技术进行商业运营。

2001年,作为上述协议的第三阶段,俄罗斯一家500,000 SWU/年的离心机厂在那里开始运营。 随后的扩建基于本土离心机技术,其中约250万SWU在2015年年中投入运行。

两个50万SWU机组(CEP 2和3)和一个120万SWU机组(CEP 4)构成了本地额外容量。CEP 4将于2016年开始全面商业运营。

四川铀浓缩厂

另一个更大的扩散浓缩厂814厂于1975年至1987年在四川省和平市运营,主要用于军事目的,由中国本土建造,产量约为200-250,000 SWU/年,但其持续运行状态和用途尚不确定,可能包括海军反应堆燃料。2006年左右进行了升级。

不久,附近的峨眉山新建了一座80万SWU/年的离心机厂,从2013年开始运营。第二个80万SWU/年的工厂也正建设中。

中国的铀浓缩能力

资料来源:世界核协会核燃料报告,2015年9月;哈佛肯尼迪学院研究,2015年8月。

UxC估计,2015年的中国产能为450万SWU。中国在兰州开发了自己的离心机技术,2013年2月在兰州调试了第一台国产离心机。

据估计,已使用中国本土离心机技术建造了410万SWU。中国计划在广东省鹤山市大营工业园新建中国核燃料元件有限公司(CNFEC)工厂,进一步提高浓缩能力。到2020年,预估为700万SWU/年。

然而,2013年7月取消了该地点的计划。该建筑群的新位置是北部河北省沧州市。预计2018年开始生产,2020年后达到满负荷。

广东省政府希望恢复原来的项目,目前正在寻找一个南部场地。CGN-URC代表其运营发电公司与CNEIC签订燃料制造服务合同。 中国也有一些小型浓缩服务出口,2014年4月报告了一项新计划,预计2014年出口量为100万SWU(未确认)。

2、浓缩铀进口

中国反应堆大部分浓缩铀来自国外,其中一些国家仍在提供燃料。如中国与Urenco签订合同,从欧洲为大亚湾提供了30%的浓缩铀。

根据2008年5月的浓缩协议,Tenex将在2010年至2021年间为前四个AP1000反应堆提供(来自俄罗斯)600万SWU的低浓缩铀产品,这显然与汉中浓缩厂的完工有关。预计将涉及50至70亿美元的低浓缩铀,甚至可能更多。

根据2008年协议,前四个AP1000反应堆的浓缩铀由俄罗斯Tenex公司提供。

3、燃料制造

中国的燃料制造

中核负责中国的燃料制造,主要技术来自阿海珐、西屋和TVEL的转让。 中国的燃料制造厂主要位于内陆(四川和内蒙古)。2013年,中国制造燃料的需求量约为1300 tU,到2020年将增至1800 tU左右——尽管由于新反应堆初始堆芯负荷的需求,精确水平有所波动。

宜宾燃料厂

中核位于四川省宜宾市的主压水堆燃料制造厂于1982年成立(尽管是基于1965年的一家军用工厂),为秦山1号反应堆提供燃料,由中核集团子公司中国建中核燃料有限公司(JNF)及其子公司中国核燃料南方有限公司运营,到2008年10月,该厂生产的燃料组件为400 tU/年。

到2013年底,它的压水堆燃料产量达到800 tU/年,VVER燃料产量达到100 tU/年,并且计划到2020年至少达到1000 tU/年。 该公司供应秦山、田湾、福清、宁德、红沿河和阳江,并与福清5号和6号项目签约生产华龙一号燃料。该公司已开始生产本地设计的CF3燃料组件,并于2014年年中在秦山Ⅱ-2 CNP-600首次装载。

该公司已将哈萨克斯坦乌尔巴(Ulba)冶金厂认证为球团矿的来源。在秦山进行验证后,2019年开始了华龙反应堆CF3燃料的全面生产。 2009年,宜宾开始了VVER燃料制造,使用了田湾燃料供应合同项下TVEL转让的技术。(根据主合同,田湾1号和2号的第一个堆芯和三次重新装载来自俄罗斯新西伯利亚化学精矿厂——638个燃料组件)。

截至2010年8月,宜宾已生产了54个VVER-1000燃料组件,这些组件正在装载到田湾1号和2号。 2010年11月,TVEL与江苏核电集团公司(JNPC)和中国核能工业集团公司(CNEIC)签订合同,为田湾1号提供六次换装燃料,并为宜宾随后生产的燃料提供技术,价格约为5亿美元。 2014年4月,TVEL认证该工厂为田湾生产新型TVS-2M燃料。这两台机组的换料周期为18个月。

包头燃料厂

中国核工业集团公司于1998年在内蒙古包头建立了第二座民用燃料制造厂,该厂由中国北方核燃料有限公司(CNNFC)运营,其基础是1956年在包头建立的一座军工厂。

这已经成为一个主要的研发基地,生产最多类型的燃料。 它为秦山的CANDU PHWR(200 tU/年)和旧压水堆制造燃料组件。阿海珐已协助工厂获得生产现代燃料的资格。 2012年,该核电站成为中国核燃料元件有限公司的北方分公司,或者简称为中国核北方。

2013年至2020年间,该核电厂的压水堆和PHWR燃料产量从400 tU/年增加到800 tU/年。 2008年,SNPTC与两家燃料公司(建中和北方)达成协议,成立中核包头核燃料有限公司,为中国AP1000反应堆制造燃料组件(最初机组的首批堆芯和部分再加载由西屋公司提供)。

2011年1月,与西屋公司签署了一份价值3500万美元的合同,对于AP1000机组“设计、制造和安装燃料制造设备,使中国能够制造燃料”。

该生产线于2015年试运行,第1期为400 tU/年。第2期也为400 tU/年,于2016年10月完工,并于2017年6月试运行。 中核于2017年1月与三门核电公司签订合同,为三门核电厂1号和2号机组的第二、第三和第四个运行循环提供换料部件。

2016年初,生产了CAP1400的原型燃料组件。

2015年,作为SPI的子公司,SNPTC宣布对其AP和CAP反应堆的球团和燃料制造有浓厚兴趣,并在包头联合研发了一条新的燃料生产线,为石岛湾HTR-PM高温堆制造9%浓缩燃料,该堆位于山东省,2015年5月完工,耗资近3亿元人民币。

该公司于2016年3月开始生产,年产能达到300,000颗燃料球。截至2017年7月,该公司的产量已达200,000颗,正在向全面商业运营过渡。 NNSA于2013年2月批准了该项目,主要基于清华大学INET开发的一条试生产线,每年生产100,000个球形燃料元件,INET参与了新工厂的建设。(2011年3月,与德国SGL集团签署了一份合同,在2013年底之前为HTR-PM燃料负载供应500,000个加工石墨球。)

2014年12月,在荷兰Petten高通量反应堆完成了燃料元件的合格辐照试验。

中核、中广核燃料制造

2013年5月,中核和中广核宣布将在广东省鹤山市和江门市的大营工业园建造一座新的中国核燃料元件有限公司(CNFEC)工厂,到2020年,其产能将达到1000 tU /年。

工程原定于2013年开工,但7月份,该地点的计划突然被取消。其中一部分产能可能将在河北省沧州建设。 450亿元人民币的工业园区还将包括一个转化厂和一个浓缩厂。中广核与Kazatomprom的合资企业正在哈萨克斯坦建造200 t/年的Ulba FA JV燃料制造厂,为其法国设计的反应堆生产AFA 3G燃料组件。

CGN-URC持有Ulba FA JV 49%的股份。为了实现核燃料供应自给自足的目标,将需要额外的燃料生产能力。 由法马通公司向中广核供应的台山EPR燃料(包括前两个堆芯和17次重新装载)将在法国制造。

田湾3号和4号的VVER燃料也将由俄罗斯TVEL供应至2025年,宜宾工厂也将开始投产。

2019年,TVEL还与田湾7号和8号以及徐大堡3号和4号签订了供应燃料的合同。2018年,TVEL和CNEIC正在考虑在乌克兰联合建造VVER燃料制造厂。

TVEL的TVS-2M燃料有可能延长18个月的运行周期,并用于俄罗斯的巴拉科沃和罗斯托夫发电厂。

在田湾1号机组使用六个TVS-2M组件进行试运行后,该设计在中国获得许可。从2014年起,田湾1号和2号转换为18个月的运行周期。

3号和4号机组从第一次堆芯装料开始就使用燃料运行。CGN-URC与CNFSC和CNFNC签订燃料制造服务合同,并向其运营发电公司零售。

中核和阿海珐成立了一家50-50的合资企业,生产和销售核燃料组件用锆合金管。合资企业,中核阿海珐上海管材有限公司(CAST)于2012年底开始生产,预计将从每年300公里的管材增加到2015年的1500公里,同时供应宜宾和包头燃料制造厂。

2013年的进一步协议,可能会将该合资企业扩展到2017年之前以600吨/年的速度生产锆合金。



深圳核博会

图为技术


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