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  美國三里島核電站。1號反應堆預計在今年9月30號停止運行。

  全世界反應堆的平均年齡已經超30歲,很多反應堆即將走到壽命的終點,而如何處理退役的核設施,卻成為了一個難題。雖然中國在核電建設上已放慢了腳步,但無疑在未來也會面對相同的局面。

  沒有哪座核電站能像美國的三里島那樣,一半廣為人知,而另一半籍籍無名。2號反應堆在40年前發生了美國最嚴重的商用核電站事故,從此被永久關閉;而1號反應堆繼續服役,預計在今年9月30日停止運行。這一決策主要是出于經濟上的考慮。運營商愛克斯龍(Exelon)電力公司表示,由于難以和天然氣競爭,1號反應堆在2011~2016年間已經虧損超過3億美元。

  1號反應堆的命運不過是全球核能產業“老齡化”的縮影。商用反應堆的設計壽命大約是40年,而全世界反應堆的平均年齡如今已經超過30歲。核設施的退役是一項耗資巨大、耗時漫長的工程。愛克斯龍計劃先取出反應堆中剩余的核燃料,然後讓設備自行冷卻;大型設備的拆解預計最早于2074年開始進行,整個退役項目預計耗資12億美元。

  “核電將會消亡,這只是時間問題。如果核電是一個有機體的話,它早該出現在瀕危物種名錄上面了。從每年的《世界核能產業現狀報告》(WNISR)中可以看出,新建的核電站數量不足以彌補接下來20年中大批核電站退役所造成的空缺。”國際核能政策獨立分析師、WNISR發起者和首席作者邁克爾·施奈德(Mycle Schneider)說。

  《世界核能產業現狀報告》評估這一產業的現狀和發展趨勢,從2007年起每年更新,如今已經被視為這個行業最重要的報告之一。在2017年,中國電力圓桌項目翻譯並發布了這份報告的中文版。今年的報告也將在9月發布。“這是一份獨一無二的報告,”施奈德驕傲地說。

  《世界核能產業現狀報告》發起者和首席作者邁克爾 · 施奈德。

  老去的核電站

  截至今年7月1日,全世界範圍內有181座反應堆已經關閉,而正在運行中的反應堆總計不過417座。假設反應堆平均壽命為40年,那麼從現在起到2030年,還將有207座反應堆關閉(即197~1990年間接入電網的反應堆);到2059年還將新增124座。這還不包括那些在1979年前開始運行的85座反應堆,以及目前處于長期停機狀態的28座反應堆。這也不包括目前建造中的47座反應堆(截至2019年7月1日),它們中的大多數也將會被接入電網。

  每座反應堆的具體運行期限取決于許多因素,包括運行狀況、經營牌照有效期和經濟效益。不同國家對反應堆運行期限也有不同的規定。但總的來說,反應堆通常無法一直平穩運行到設計壽命的終點,它們正常運行的時間總比預期要短。

  首先,維修一座老舊的核電站往往會發現許多預料之外的問題。施奈德說︰“我們深入研究過一些案例。如果停機時間預計是兩三個月,那麼最後往往會延長到六個月、九個月甚至十二個月。維修工作一旦開始,人們就會發現還有更多的東西需要維修。就像修車一樣,你拆下一個有問題的零件,就會發現里面還藏著更多有問題的零件。反應堆也是一樣。”

  其次,維修停機會影響核電站的持續供電能力。施奈德指出,2018年法國的58座反應堆平均大約有三個月時間處于停機狀態,比利時的7座反應堆平均停機時間甚至達到了半年。他說︰“難以置信。這樣的能源能有多可靠?反而是可再生能源更可靠。人們一度認為可再生能源無法持續供應,但實際上太陽每天都會升起,只是陽光強一點或弱一點的問題,現在要預測這種變化也很容易。”

  事實上,可再生能源已經成長為核電強勁的競爭對手。太陽能電池技術近年來發展迅速,今年7月在美國洛杉磯,太陽能電力的價格已經跌破每千瓦時2美分,低于化石燃料和核能所能提供的電力價格。中國也在將不同的可再生能源相結合,以實現不間斷供電。

  所以,盡管狀況良好的反應堆通常能夠獲準延長運行期限,但是施奈德指出︰“實際上,許多核設施在更新牌照、延長運行期限之後又提前關閉,因為它們在市場上已經沒有競爭力了。”

  數據來自《2019 世界核能產業現狀報告》,報告全文將于 2019 年 9 月 24 日發布。

  漫長的告別

  《2018世界核能產業現狀報告》指出︰“核設施的退役所花費的時間通常比預期要長,在大多數情況下甚至超過了建造和運行時間之和。”目前全世界只有美國、德國和日本三個國家的19座反應堆完成了退役工作,其中只有10座恢復成綠地(greenfield),即未被開發、沒有污染、可用作任何建設用途的土地。

  目前已經完成退役的反應堆中,最快的只用了6年,最慢的花了42年。它們大多是小型的展示堆或實驗堆。目前為止,業界還沒有運行了40年的大型商業化核電站完成退役的經驗,但可以確定的是,這將是一項龐大的工程,並且最好趁早解決。

  技術上,核設施的退役通常可以分為三個階段。首先,反應堆內部剩余的燃料被取出,轉移到乏燃料池中,同時部分大型部件被拆除;其次,拆解反應堆中受到較強輻射污染的部件,例如反應堆壓力容器;最後,移除操作系統,並清除建築物受到的污染,最終拆除建築物。

  一座核電站工作的時間越長,累計產出的乏燃料就越多,設備受到的輻射污染也越嚴重,這意味著退役工作量將大大增加。施奈德指出,其中最大的挑戰或許來自于鐶——許多商用核電站使用鈾鐶混合氧化物燃料(MOX),其中的鐶通過後處理過程分離而來;而鐶具有較強的輻射毒性,會對核燃料生產和乏燃料後處理設備造成污染,進而給拆卸過程中的輻射防護帶來困難。

  在時間規劃方面,核設施的退役通常有兩種策略,立即拆除或推遲拆除。《2018世界核能產業現狀報告》中指出︰“一般而言,立即拆除是更好的解決方案,因為員工的技能和工作經驗能夠在退役過程中得到利用;責任劃分更加明確;公共利益能夠得到更好的保障。”

  相比之下,推遲拆除將大大增加項目的風險和不確定性,包括人員和專業技能的流失、設備老化帶來的事故風險和責任劃分的不明確。近年來,在全球能源結構不斷變化的背景下,法國的阿海琺、美國的西屋電氣兩大核電巨頭先後經歷了破產重組,施奈德說︰“看看過去20年中歐洲和美國企業的壽命是多麼短暫……如果把反應堆放著不管,未來由誰承擔這些責任呢?”

  數據來自《2019 世界核能產業現狀報告》,報告全文將于 2019 年 9 月 24 日發布。

  中國核電的挑戰

  和歐美國家相比,中國的核電產業可以說非常年輕。截至2019年7月1日,中國正在運行的反應堆有47座,還有一座處于長期停機狀態,平均年齡為7.2年。但是施奈德說︰“中國現在或許不用考慮這個問題,但是它總會發生,而且會集中爆發。”

  施奈德指出,中國核電未來面臨的挑戰將與法國今天的局面非常相似。在20世紀80年代到90年代,法國在十年間建立了約四十座核電站,這意味著它們將在很短的時間內同時退役,並且這個時刻或許很快就要到來。而中國核電也經歷了相似的發展過程。目前中國正在運行的47座反應堆中,36座的年齡在0到10歲之間。

  不過,和十年前相比,中國核電建設已經放慢了腳步。自從2015年核準8台新建核電機組後,中國經歷了三年的“零核準”,直到今年7月底才有新的核電站核準開工。另一方面,新能源的發展也讓局面變得更加不確定。《2018世界核能產業現狀報告》顯示,2004~2017年間中國對核電的累計投資總計900億美元,但是僅在2017年一年中,對新能源的投資就達到1260億美元。施奈德指出,盡管中國新能源行業的企業一般規模較小,但它們數量眾多,組合起來就是一個龐大的產業。並且,中廣核等大型核電企業也已經強勢進入新能源市場。

  既然核電站退役潮的到來只是時間問題,又不可避免,那麼中國該如何做好準備?

  在技術上,施奈德強調,立即拆除非常重要,主要核電國家一般都有這方面的法律規定。他說︰“我支持立法讓運營商在關閉核電站之後立即拆除。另外,關閉核電站之後核廢料應該盡快從池子里取出,轉為干式存儲。我希望這輩子別讓我見到燃料池起火,否則這會比我們目前所見到的任何一起核事故都要糟糕……我不是說這件事做起來很容易,但是運營商有這個義務。”

  在經濟上,施奈德認為,關鍵在于確保項目的資金安全,包括預留足夠的資金,和保證資金如期到位。他說︰“唯一的辦法在于準備專項資金,確保運營商無法動用。”他指出,歐洲的一些企業確實預留了退役資金,但是幾百萬美元的現金吸引力太大了,企業又把它拿去投資,結果往往會大幅虧損;為了徹底避免這種情況的發生,這筆錢應該由政府或其他獨立機構管理。

  拆除一座核電站需要多少錢取決于許多因素,例如具體的反應堆設計、運行期限和拆除的策略。唯一可以確定的是,實際需要的資金往往會超出運營商的預估。2011年,法國電力集團(EDF)為已經關閉的12座反應堆的退役撥款33億歐元,但是項目成本估算直線上漲,到2018年已經達到65億歐元,幾乎翻倍。

  施奈德說︰“核電站的建造是非常不確定的,甚至在建的項目也不一定能完成。歷史上大約有一百座反應堆沒有完成建造。但是退役可以說是筆穩賺的生意,尤其是當國家政策要求立即拆除已退役核設施的時候,我們能知道確切的下線日期……這將是一個規模龐大的產業,而且非常確定,它就在那里。”事實上,國際原子能機構(IAEA)估計,到2050年核設施退役的市場規模將達到1萬億美元。

  或許,我們這代人不僅將目睹一座座核電站的關閉,也將目睹核電的終結。

      關鍵詞︰ 核電
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