來源: 嘿嘿能源與科技PowerTech 發(fā)布日期:2024-10-07
法國每年用于發(fā)電的鈾氧化物濃縮物(含8200噸鈾)約為9700噸,其中大部分來自加拿大的奧若諾(Orano)公司和尼日爾。
除此之外,法國在核能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了自給自足,擁有運(yùn)行中的轉(zhuǎn)換、濃縮、鈾燃料制造和混合氧化物(MOX)燃料制造工廠,以及再處理和廢物管理計(jì)劃。大部分核燃料循環(huán)活動(dòng)由奧若諾公司負(fù)責(zé)。
法國的核能產(chǎn)業(yè)不僅依賴外部供應(yīng),還具備強(qiáng)大的自主生產(chǎn)能力和完善的核燃料循環(huán)體系,這確保了法國在能源安全和可持續(xù)發(fā)展方面的領(lǐng)先地位。同時(shí),法國也在積極推動(dòng)核能技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展,以進(jìn)一步提高核能的安全性和經(jīng)濟(jì)性。
轉(zhuǎn)換工藝
在過去的60多年里,奧若諾(Orano)公司一直在其位于法國馬爾維西(Malvési)和特里卡斯坦(Tricastin)的Comurhex工廠采用兩階段工藝進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在馬爾維西,鈾濃縮物(U3O8)被轉(zhuǎn)化為四氟化鈾(UF4)。隨后,這種四氟化鈾被運(yùn)往特里卡斯坦,進(jìn)行最終轉(zhuǎn)化為六氟化鈾(UF6)。
2007年5月,阿?,m集團(tuán)(Areva NC)宣布了一項(xiàng)新的轉(zhuǎn)換項(xiàng)目計(jì)劃——Comurhex II,旨在擴(kuò)大并現(xiàn)代化馬爾維西和特里卡斯坦附近的皮埃爾拉特(Pierrelatte)的設(shè)施,以加強(qiáng)其在核燃料循環(huán)前端的全球地位。這項(xiàng)耗資6.1億歐元的項(xiàng)目將使產(chǎn)能提升至每年15,000噸鈾(tU/yr),并具備(但尚未計(jì)劃)提升至每年21,000噸鈾的潛力。在靠近穆桑(Moussan)的馬爾維西,鈾氧化物濃縮物被轉(zhuǎn)化為四氟化鈾粉末,然后運(yùn)往皮埃爾拉特生產(chǎn)六氟化鈾。大約40%的產(chǎn)品是按加工費(fèi)計(jì)算或出口的。
2009年1月,法國電力公司(EDF)向阿?,m集團(tuán)授予了一份長期轉(zhuǎn)換合同。2017年12月31日,阿?,m集團(tuán)宣布已關(guān)閉Comurhex I工廠,該工廠的生產(chǎn)將由Comurhex II接替。2018年初,Comurhex I擁有相當(dāng)于三年銷售量的庫存,這些庫存將在Comurhex I關(guān)閉和Comurhex II開業(yè)之間供應(yīng)給客戶。
Comurhex II工廠于2018年9月投產(chǎn),并于2018年12月開始商業(yè)運(yùn)營,年產(chǎn)能為7500噸。預(yù)計(jì)該工廠將在2023年前達(dá)到每年15,000噸的滿額年產(chǎn)能。奧若諾在2018年9月表示,法國電力公司承諾購買約三分之一的總產(chǎn)量,其余部分主要通過長期合同銷售給美國、中國、韓國和幾個(gè)歐洲國家的約70家公用事業(yè)公司。
此外,Comurhex還負(fù)責(zé)再處理鈾的轉(zhuǎn)換。
自20世紀(jì)80年代以來,奧若諾一直在皮埃爾拉特進(jìn)行濃縮尾料的去轉(zhuǎn)換工作。其每年20,000噸的W2工廠是世界上最大的此類工廠,它生產(chǎn)的水合氫氟酸(HF)會(huì)被回收利用,而貧鈾則以化學(xué)穩(wěn)定的U3O8形式長期儲(chǔ)存。
濃縮工藝
在過去的33年里,法國的濃縮工作主要在特里卡斯坦附近的皮埃爾拉特進(jìn)行的Eurodif公司1978年建成的喬治·貝斯I工廠進(jìn)行,該工廠的年分離功(SWU)容量為1080萬分離單位(足以為約81,000兆瓦電力的發(fā)電能力提供燃料——比法國總發(fā)電量的三分之一還要多)。
Eurodif公司一直是法國最大的單一電力消費(fèi)者,在其大部分運(yùn)營時(shí)間里,每年消耗約15太瓦時(shí)(TWh)的電力。該工廠在2012年年中之前一直以大約一半的產(chǎn)能(使用約800兆瓦電)運(yùn)行,隨后因喬治·貝斯II工廠的替代產(chǎn)能達(dá)到每年150萬分離單位而關(guān)閉。在33年的運(yùn)營期間,該工廠提供了超過2億分離單位或35,000噸的濃縮產(chǎn)品。
2003年,阿?,m集團(tuán)同意購買優(yōu)鈾公司(Urenco)的濃縮技術(shù)公司(ETC)50%的股份,該公司涵蓋了優(yōu)鈾公司所有的離心機(jī)研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造活動(dòng)。這筆交易使阿?,m集團(tuán)能夠使用優(yōu)鈾/ETC技術(shù)來替換其在特里卡斯坦效率低下的氣體擴(kuò)散濃縮工廠。經(jīng)過四個(gè)相關(guān)政府的批準(zhǔn)后,最終協(xié)議于2006年年中簽署。
特里卡斯坦的新喬治·貝斯II濃縮工廠于2010年12月正式開業(yè),并于2011年4月開始商業(yè)運(yùn)營。這座耗資30億歐元的雙機(jī)組工廠在2016年達(dá)到了每年750萬分離單位的滿額年產(chǎn)能(并具備提升至每年1100萬分離單位的潛力),由奧若諾子公司特里卡斯坦?jié)饪s公司(Societe d'Enrichissement du Tricastin,SET)負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)營。南廠于2007年開始建設(shè),2011年投入運(yùn)營,并在2015年達(dá)到了每年430萬分離單位的滿額年產(chǎn)能。北廠于2009年開始建設(shè),2013年3月首次生產(chǎn),并在2016年底全面投入運(yùn)營,年產(chǎn)能為每年320萬分離單位。阿?,m集團(tuán)聲稱,由于積累了經(jīng)驗(yàn)且沒有改變設(shè)計(jì),北廠的建設(shè)成本比南廠節(jié)省了60%。
SET公司正在向客戶提供少數(shù)股權(quán),蘇伊士集團(tuán)(Suez)在2008年獲得了5%的股權(quán)。2009年3月,兩家日本公司——關(guān)西電力公司(Kansai)和雙日株式會(huì)社(Sojitz Corp)聯(lián)合獲得了2.5%的股權(quán);2009年6月,韓國水電與核電公司(Korea Hydro & Nuclear Power)又獲得了2.5%的股權(quán);
2010年11月,九州電力公司(Kyushu Electric Power)和東北電力公司(Tohoku Electric Power)各獲得了1%的股權(quán)。這些日本持有的4.5%股權(quán)被歸類為日本法國濃縮投資公司(Japan France Enrichment Investing Co.,JFEI)。作為主要客戶,法國電力公司(EDF)選擇了簽訂長期合同,并于2009年2月與阿海琺集團(tuán)簽訂了一份價(jià)值50億歐元的長期濃縮合同。該合同為期17年,至2025年結(jié)束,與新工廠的折舊期相對應(yīng)。2007年年中,韓國水電與核電公司還簽訂了一份價(jià)值超過10億歐元的長期濃縮供應(yīng)合同,這在當(dāng)時(shí)被描述為阿海琺集團(tuán)在法國以外簽訂的最大濃縮合同。
濃縮工藝與鈾處理
濃縮工藝將把鈾-235的濃度提高到最高6%,而再處理過的鈾將僅在第二個(gè)、即北廠單元中進(jìn)行處理。該工廠有潛力將年產(chǎn)能擴(kuò)大至每年1100萬分離單位,可能需要增加第三個(gè)單元來實(shí)現(xiàn)。
SET工廠為法國電網(wǎng)釋放了特里卡斯坦核電站約3000兆瓦的電力容量——每年超過200億千瓦時(shí)(按每千瓦時(shí)4歐分計(jì)算,這相當(dāng)于每年8億歐元)。新濃縮工廠的投資相當(dāng)于以每千瓦1000歐元的價(jià)格購買新的發(fā)電能力。GB II工廠僅需約75兆瓦的電力(每分離單位80千瓦時(shí),而GB I工廠則為每分離單位約2600千瓦時(shí))。
每年約產(chǎn)生7300噸貧化鈾(DU)尾料,其中大部分儲(chǔ)存起來以備未來在第四代快堆中使用。每年僅有100-150噸用于混合氧化物(MOX)燃料。預(yù)計(jì)到2040年,這一資源總量將達(dá)到約45萬噸貧化鈾。
貧化鈾尾料的濃縮工作曾在俄羅斯的諾沃烏拉爾斯克和澤列諾戈?duì)査箍诉M(jìn)行。2006年至2009年間,阿?,m集團(tuán)和法國電力公司(EDF)的約3.3萬噸法國貧化鈾通過128批次運(yùn)往俄羅斯,并返回了約3090噸濃縮后的“天然”鈾(鈾-235濃度約為0.7%)。這些工作的合同于2010年結(jié)束,最后一批貨物于2010年7月發(fā)出,返回的材料在年底前運(yùn)回。2021年,再次開始了運(yùn)輸。再濃縮產(chǎn)生的尾料仍留在俄羅斯,歸濃縮廠所有。
燃料制造在法國和比利時(shí)的幾家法馬通工廠進(jìn)行。這些工廠的顯著升級是法馬通加強(qiáng)其前端設(shè)施戰(zhàn)略的一部分。下面將介紹混合氧化物(MOX)燃料的制造和再處理鈾的使用。
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