英国:关于核能利用,那些你不知道的“世界第一”
2015-01-07 10:07:00   来源:人民网
内容摘要
说起耳熟能详的蒸汽机、青霉素、DNA,相信你一定不会陌生。没错,这些都是源自英国的科学发明。不过,作为世界上第一个工业化国家,英国的贡献远远不止这些。请您千万记得,英国是核能产业的拓荒者,并在此领域获得了引以为骄傲的成绩。

科学家称,对能源需要的增长会给自然界带来更大的负担,给生物多样性带来威胁,除非人们能接受核能作为混合能源的关键部分。环境保护运动以及地球之友、绿色和平组织等机构不应当反对核电站的建设。

在写给《保护生物学》杂志的一封公开信中,包括英国政府前首席科学家在内的65位生物学家,支持建造更多的核电站作为全球战略的核心部分,以此保护野生动植物和环境。他们在信中称,如果全世界想要减缓气候变化,必须用核电站取代石油、煤炭等化石燃料的燃烧。

核电站的建设不仅能减少主要的人造温室气体——二氧化碳的来源,而且会保留更多的土地保护生物多样性,从而控制物种灭绝。许多首席气候科学家最近也提出,研发新一代安全的核能源系统来应对气候变化问题。

单独依靠风能和太阳能等可再生能源取代化石燃料有点太冒险,因为存在可扩展性、成本以及土地使用等问题。一块高尔夫球大小的铀就能满足一个人的终生能源需求,这相当于56油罐车或者800堆大象大小的煤炭。

阿德莱德大学的Corey教授称:“我们主要关心的是社会对于温室气体排放的约束力不够,除非全球都对化石燃料进行控制,否则在未来数十年里我们将遭遇更严重的气候变化。而且未来数十年里我们不得不全力以赴应对气候变化问题。”

 

英国核能创造出的无数个“世界第一”

英国是最早发现原子、中子、质子的国家,这些都是核能发电的基础。

英国是最早成功进入商用核能领域的国家,所以这也意味着英国有新的机会。为什么?因为已经有很多的发电站要退役或被拆解了,同时还有很多废料需要管理和处理。

英国是第一个能够用核能大量发电、多年持续供电,且将核电连上电网的国家。

英国是第一个完成了整个核能运作周期的国家。

英国引爆了第一个核武器。

1946年,英国第一个核能研究所在Harwell被设立。Harwell是第一个制造出钚和其他同位素,并研究由钚产生核反应的研究所。Harwell是第一个有后处理能力的地方,而Windscale则是第一个有大规模处理能力反应堆的地方。

 

英国核能工业70年发展史

早在20世纪40-50年代,英国核能工业就以非常之快的速度发展起来了。

自1946年开始,英国开始建立第一批核能中心:英国第一个核能研究所设立在哈威尔(Harwell),第一个核武器研究所设在了奥尔德玛斯顿(Aldermas⁃ton),第一个核能工程研究中心设在了莱斯利(Risley),斯普林菲尔德(Springfields)则建立了燃料生产设施,卡彭赫斯特(Capenhurst)建立了铀浓缩工厂,而温斯克尔(Windscale)则建立了钚生产厂。

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随着原子能的应用重心逐渐转向民用领域,英国政府决定成立一个独立的政府机构来处理所有与核电及同位素使用有关的事宜,于是在1954年,英国原子能机构(UKAEA)宣告成立。

英国原子能机构成立后,新反应堆的开发活动迅速兴起,一批新的核中心随之成立:Sellafield是由原来的Windscale拓展而来,它后来成为英国做研究和发电最核心的地点之一;1955年,在敦雷(Dounreay),快速反应堆研究中心成立;实验性反应堆开发中心于1958年在温弗里思(Winfrith)成立了;在卡尔汉姆(Culham),热核聚变研究中心也随之在1960年也相继成立了。

英国研究机构也是如此。1971年,英国重新设立了英国原子能机构,将其分成三个方向进行运营管理:燃料循环由英国核燃料公司(BNFL)管理;同位素研究由Amersham管理;其它的研究依旧放在英国原子能机构下面运营。

1990年,撒切尔夫人决定要把燃料循环分成两块:一块为商用,一块归属政府事务,均由英国原子能机构进行管理。聚变研究仍然归英国原子能机构,也就是政府所管辖;裂变研究的管辖职能则归属到AEA Technology。后来,AEA Technology的一部分职能归属到国家核能实验室(NNL),剩下的职能有的分到了Amersham,有的分到一些公司的下属单位来管理。之后,英国核燃料公司也进行了重组。

英国核燃料公司成立于1961年,它是英国原子能管理局为核能产业生产活动而成立的国有公司,囊括了燃料循环的整个周期运行。在私有化重组后,它的职能也被分解。后处理、废料处理以及退役职能由英国核能退役管理局(NDA)管理,后处理的研究工作现在由国家核能实验室进行,燃料生产则是由西屋英国公司处理,燃料浓缩是由URENCO公司来管理。

在反应堆领域也是如此,比如,英国成立了APC、BNDC和TNPG等财团负责改进型气冷反应堆(AGR)的设计和建造,英国工业重组时期,这些财团被并入到英国国家核子公司(NNC),英国国家核子公司现在已成为英国阿美科集团(AMEC)的一部分。

在1990年之前,英国的核工业一直实行公有制。随着发电及供电产业的私有化以及核项目融资的终止,核能的公共融资项目到1995年几近消失,到20世纪90年代末,大量的核能研究和开发基础设施已被拆解(但核电为英国提供的电量仍然占全国电力总量的20%)。这样的调整也使得英国核能研究人员的数量剧减,由当初的8000余名,到2004年时只有1000余人了。

 

世界一流的核能监管体系保障核能安全利用

骇人听闻的福岛核事故和切尔诺贝利核事故引起了整个世界对核安全问题的思索,而完善的核能监管体系无疑是安全利用核能的重要保障。

在这一点上,英国具有得天独厚的优势,拥有世界一流核能监管体系和制度。目前,英国已经建立了完善的安全监管环境,参与核能领域的公司都会在平等、开放的监管环境下发展。

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英国核能产业不仅有完善的官方监管体系,还有非政府性公共机构配合监管。值得一提的是,英国重要的核安全管理机构大都为非政府性公共机构。究其原因,一方面,这肇始于电力私有化的进程,英国民用核电设施多已私有化,英国政府日益放弃直接的行政干预以激发电力市场活力;另一方面,英国在核安全管理机构的定位上认为:现代化、负责任的、独立的监管者能够更好地行使职能。

能源和气候变化部(DECC)。DECC是英国唯一正当化的权威监管机构。为了有效地实施监管,DECC还专门设立了正当化协调委员会(JCC),旨在帮助协调行业监管过程中的权力下放机构、法定顾问和其他专家的意见。在新建核能设施方面,DECC下属的“核能发展办公室(OND)”专门负责制定新的核能设施发展计划,促进新核电厂的投资。

健康与安全局。在核安全监管方面,英国设立了“健康与安全局”负责维护公众免受危害,其下属的“核安全局(NSD)”向核能相关企业发放核安全许可证。“核安全咨询委员会”隶属“核安全局”,为核电厂许可证持有者提供信息和技术咨询。

受福岛核电事故的影响,英国政府于2011年4月1日宣布成立了核监管局(ONR),承担核安全、核安保和核保障的监管工作,覆盖核电厂、武器研发、研究堆、核化工、放射性物品运输、放射性废物管理和退役等设施和活动。

根据《2013年能源法》,核监管局自2014年3月31日成为独立的法人。此举被认为是核监管局成为现代化、负责任的、独立的监管者道路上的里程碑。作为英国最重要的非政府监管机构,核监管局促使外国投资者能够更好地进行技术申报、安全施工、废料处理等工作,也使得之后的投资有了保证。

核监管局(ONR)和英国环境局(EA)联合推出了通用设计评估制度(GDA),对在英国建设核电站所采用的技术进行预评审。根据GDA的流程,整个评审过程一共分为四个阶段,通过最终评审的技术将会获得由核监管局颁发的设计验收证明(DAC)和英国环境局颁发的设计可接受证明(SoDA)。

 

那么英国核能市场缘何受到投资者青睐?

英国传统电站的退役,新核电项目的启动,将为核能投资创造巨大的空间。目前,英国核行业拥有超过40亿英镑营业额,据估计,在未来10年内,英国核电行业还会吸引150亿-170亿英镑的额外投资。

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迄今为止,众多全球领先的核能公司已经在英国核能领域成功运营。它们包括:信佳集团(SERCO),巴布科克国际集团(Babcock),罗尔斯·罗伊斯集团(Rolls Royce),艾铭工程集团(AMEC),法国电力集团(EDF),阿海珐(AREVA),西屋电气(Westinghouse)。它们的成功运营为其他投资者创造了成熟可靠的产业链保障,同时,在参股和技术投入方面,新的投资者将能获得与它们合作的机会。

对于中国而言,2014年10月欣克利项目获批成为中国核电“走出去”的重要里程碑。近两年来,国内核电企业一直把英国市场作为出口的关键阵地,且取得了引人注目的进展。

英国核能产业之所以对核电投资者有着巨大的新引力,这源自于多个因素的综合影响:

高度市场化:英国核电产业的最大特点,是其在电力市场改革的背景下,英国政府为投资者提供了电力的长期销售合同(差价合同),从而保证了稳定的电价,保证投资收益。

政府的通力支持:精简了核电项目的规划过程;设立了独立的监管机构以保证新建核电项目的顺利进行,同时有力保证公众安全;不仅如此,英国政府还立法保证退役和废物管理的经营收入。

科学合理的融资和税收机制:英国政府采取有效融资措施,对核电产业进行税务减免等,保证核电产业发展以及吸引相关投资;

巨大的投资市场空间:多个新建核电项目和核电退役项目,为投资者创造了供应链、核废料处理及燃料循环的巨大机会。

丰富的技术能力及经验:英国核能产业拥有悠久的发展史,先进的技术,尤其在核废料处理和燃料循环方面技术世界首屈一指。

良好外部环境:欧盟碳排放交易计划的持续推进,创造核能发展良好的外部条件。

英国驻华使馆基础设施投资参赞Julian MacCormac这样归纳了英国核电市场的竞争力:

与其它国家政策导向不同,英国核能发展完全以市场为导向,其核能市场私有化及自由化程度极高。与此同时,英国也为这一市场创造了良好的投资环境,对包括中国在内的各国资本和技术均一视同仁,这也让中国核电走向英国这一西方发达国家市场成为可能。

英国市场竞争强度大。很少有一个国家的新建核电市场,充斥着几乎全球所有核电巨头企业以及几乎所有世界主流的先进反应堆技术,新进入者立足的空间完全取决于其竞争力的强弱。

英国核电发展尽管曾停滞多年,但其市场依旧保持着完整的燃料循环体系和供应链体系,在科研、工程建设等相关领域依旧保持技术领先优势,这对任何一个投资者来讲,都有了纵深合作的空间。

英国核能拥有先进的科学技术、完善的监管体系和成熟的市场制度。可以这样说,英国是在核电方面独一无二的国家,也是中国寻求核能发电合作的理想伙伴。

 

英国全力研发核能的同时,别国都在干什么

从传统能源角度来说,核能因其清洁、高效,发电过程中不产生硫、氮的氧化物和二氧化碳等诸多优势而被视为人类未来能源的选择之一。但由于核废料的放射性以及之前发生的几次核事故,核能的安全性也引发不少人担忧。

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目前,法国在核能利用方面走在世界前列,核电占到法国发电总量的75%。不过,不少人对法国严重依赖核能的状况表示担忧。法国总统奥朗德上台后曾承诺,2025年将把核电所占的比重降至50%。

在日本,受2011年福岛核事故影响,日本关闭了境内所有核电站。2014年9月,日本核能安全监管机构说,南部的川内核电站符合日本新出台的安全标准,可以重新启用,当地地方议会也于前不久批准了重启核电站的议案。这有望结束日本无核电的状态。

核电曾是日本重要的电力来源,日本每年所需电力的超过四分之一都来自核电。日本核电退出产生的电力供应缺口只能通过火力发电来填补,因此,日本政府希望重启核电,以减少对进口燃油的依赖。

 

美国:能源部开放先进核能项目出资申请

美国能源部(DoE)已正式发出一份价值125亿美元的联邦贷款担保请求,用于为先进核能项目提供资金支持。

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据能源部消息称,这份先进核能项目请求将向“能够降低、避免或杜绝二氧化碳排放的美国创新型核能和前沿核电项目”建设提供贷款担保。虽然该请求对所有满足资格条件的项目开放,但能源部现已确定几个重点关注的技术领域,包括先进核反应堆、小型模块化核反应堆(SMRs)、现有核设施的改进与升级以及前沿核能项目等。其中,SMR指的是名义上小于300兆瓦的核反应堆。

此次125亿美元征集总额中的20亿已被指定专门用于核燃料循环前端的先进核技术研究,即铀转化、浓缩和燃料制造技术。

能源部于2014年9月份宣布这一出资机制,这是美国通过“一揽子(all-of-the-above)”能源战略来满足其未来低碳目标计划的一部分,是能源部贷款项目办公室发起的第四份尚未关闭的贷款担保请求,其它三份分别针对先进化石能源、可再生与高效能源以及先进技术车辆制造项目。

美国能源部长欧内斯特.莫尼兹(Ernest Moniz)指出,400亿的贷款担保项目将支持创新性清洁能源技术的发展。他表示:“通过向美国尚未以商业规模广泛应用的创新型技术提供关键融资,这份贷款担保请求将有助于美国建设新一代安全可靠的核能项目。”

出资申请需通过一定的审查流程,具体分为两个部分。第一部分决定基本申请资格,第二部分为确认性尽职调查。第一部分申请工作将于2015年3月18日截止。

 

日本:东芝将对外出口核电技术

日本东芝公司近日公布消息称,正在与哈萨克斯坦国营核电公司就在该国的核电站建设核反应堆进行谈判。这是东芝的子公司美国西屋公司的一个项目,而哈萨克斯坦计划在本世纪20年代建成核电站。

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日本东芝和中亚地区的哈萨克斯坦洽谈出口核反应堆事宜,推销该公司旗下子公司美国西屋电气公司研发发电量为100万千瓦的加压型轻水反应堆“AP1000”。如果成功的话,每座核反应堆的订单额有望达数千亿日元。

哈萨克斯坦是核电站燃料铀的产出国,该国计划到2020年,在国内兴建5座核电站。东芝自2010年开始和日本核电发电、丸红的核电子公司一起开展建设核电站的可行性调查。目前,正和哈萨克国营核电公司“Kazatomprom”洽谈核电交货事宜。

哈萨克政府原本打算从俄罗斯进口核电。但是,2014年俄罗斯兼并克里米亚时采取停止天然气供给的强硬措施。可能是出于不打算过度依赖俄罗斯的考虑,转向和日本合作。

日本政府支持日本企业获得订单,2014年8月,该国和哈萨克政府签署支持引进、运行核电技术的人材培养的备忘录。

日本核电企业出口海外方面,三菱重工曾于2013年和法国阿海珐(Areva)共同承接土耳其四座核电站的订单达成初步协议。

日立制作所也于2014年和立陶宛政府达成兴建核电站的协议。东芝如果能拿下核反应堆出口哈萨克斯坦的千亿订单,有望为日本核电出口增添一份业绩。

日本在2011年发生福岛第一核电站事故后,很难建设新核电站,安倍政府随后将出口核电技术作为经济成长战略的支柱之一。

除了东芝公司,日本的日立制作所、三菱重工业都拥有建设核反应堆的技术,且均对出口表现出积极态度,并已取得一些进展。

 

澳大利亚:拟为核能“开绿灯”

面对日益严峻的温室气体减排压力,澳大利亚总理托尼·阿博特表示,自己原则上不反对核能,愿意就核能利用的相关议题展开讨论。

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澳大利亚是世界第三大铀生产国,仅次于哈萨克斯坦和加拿大。由于煤炭和天然气资源储量丰富且价格低廉,加之民众担忧核能的安全性,澳大利亚国内一直没有使用核能。

然而,因长期依赖燃煤供能和矿石出口,澳大利亚成为温室气体排放大国,导致国际社会要求其在2015年联合国气候变化大会期间宣布减排目标的呼声愈发高涨。目前,澳大利亚已经承诺,2020年前将把温室气体排放量在2000年基础上降低5%。

为实现减排目标,澳大利亚总理阿博特1日谈及核能利用时有所“松口”。

“我原则上并不反对核能,”阿博特说,“如果我们想大幅削减温室气体排放量,我们必须牢记,核能已被证明是能够实现零排放的一种方式。”

他坦承,核能是当今许多国家重要的能源支柱,例如法国和日本。

不过,阿博特的表态没有获得反对党工党的支持。“我认为,对澳大利亚来说,这不是一个可行的选项,”工党发言人塔尼娅·普利伯塞克说,“我们知道,核能利用耗资巨大且项目周期长。事实上,像日本、德国这样倚重核能的国家正在逐步降低对它的依赖。”

 

 

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