巧妇难为无米之炊。没有核燃料的保质保量供应,再好的技术路线也没用(顺便八卦一句,听说三门的沟沟坎坎还没走完)。核能行业协会预计,今年国内将有6-8个核反应堆进入商业运作。如果情况果真如此,这将是中国历史上核能生产增幅最大的一年。再加上核电走出去可能带来的新的燃料市场,未来中国核燃料的

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核电爆发式发展前夜 燃料企业在做什么?

2015-08-04 08:31 来源:能见派 作者: 刘丽丽

巧妇难为无米之炊。没有核燃料的保质保量供应,再好的技术路线也没用(顺便八卦一句,听说三门的沟沟坎坎还没走完)。

核能行业协会预计,今年国内将有6-8个核反应堆进入商业运作。如果情况果真如此,这将是中国历史上核能生产增幅最大的一年。

再加上核电走出去可能带来的新的燃料市场,未来中国核燃料的需求将再攀新高已成定局。

借此次“核”你在一起公众开放周活动之机,能见派对神秘的核燃料企业一探究竟。

顺便说几句感想:相对于核电站环节的明暗争斗,燃料环节看起来平静很多,但是,先发优势不是永远,鉴于其战略上的重要意义,可以负责任的说一句,卧榻之侧终有他人酣睡,全产业链的竞争是早晚的事。

核燃料生产布局已成

核燃料1线第一站就到了中核北方。他们和中核建中是核燃料产业链布局中最重要的两家元件生产企业,共同隶属于中核集团,但两家企业的定位已经区分明显。

中核北方:高温气冷堆、AP1000来者不拒

位于内蒙古包头市。是最早建成的集生产与科研为一体的核燃料元件、核材料研制和生产的大型骨干企业,是我国核电燃料元件主要的生产科研基地,也是目前国内供应核电技术路线最齐全的核燃料企业。

2002年建成我国唯一一条重水堆核电燃料元件生产线,为秦山三期供应燃料元件,年产13万支燃料棒,并创造了连续86个月堆内运行零破损的成绩。

2010年建成了AFA3G压水堆核电燃料元件生产线,已经为秦山二期1-4号机组,及方家山1-2号机组等核电站提供核电燃料组件。

2012年3月开工建设我国唯一一条AP1000核电燃料元件生产线,将为三门核电站、海阳核电站等AP1000核电站提供燃料组件。

中核北方有关人士透露,AP1000工艺核心鉴定将在今年年底前完成,计划明年10月发电。首度装料,是美国西屋公司采购的,第二批燃料将由中核北方提供。

国家重大科技专项高温气冷堆核电站示范工程的配套工程2013年3月开工建设,目前高温气冷堆燃料元件生产线正在调试。计划于今年8月底调试完成,具有自主知识产权。

该生产线设计能力为年产30万个球形核电燃料元件,建成后将为山东石岛湾核电站20万千瓦模块式高温气冷堆核电站示范工程提供燃料元件。

Ps:高温气冷堆燃料长什么样?

高温气冷堆燃料组件看起来和其他堆型燃料完全不同,外形如同大一号的健身球。因为它可以滚来滚去,所以,有个最大好处是不用停堆换料。

由高纯度的石墨包裹成的球形燃料元件,直径约6厘米,石墨球中密布约1.2万个微小的包覆燃料颗粒,每个小颗粒直径不到1毫米,有热解碳层、碳化硅层等多层包覆,保护着二氧化铀核芯。

中核北方高温气冷堆核电燃料元件生产线负责人牛小平表示,这种层层包覆的技术和工艺,是实现高温气冷核电站固有安全性的重要技术基础,可防止核燃料放射性扩散。

中核建中:主打压水堆,hold住“华龙一号”

顺便说下,中核北方的小伙伴中核建中。

中核建中核燃料元件有限公司位于四川省宜宾市,是我国目前最大的压水堆核电燃料元件制造基地。20世纪80年代中期,公司自主建造了中国第一条核电站燃料元件生产线,为秦山300MW核电站制造燃料元件。目前可为核电站制造300MW、600MW、900MW、1000MW燃料组件和相关组件,同时还能制造试验堆和低温核供热堆燃料组件。

中核建中是国内压水堆核电燃料元件最大制造商,“华龙一号”的燃料组件也将主要在这里生产。公司从2010年起参与中核集团重点科技专项“压水堆燃料元件设计制造技术”,承担CF系列燃料组件的研制任务。CF系列燃料组件拥有设计和制造的专利62项,具有完全自主知识产权。

6月15日李克强总理考察中核工程公司的时候,还和中核建中公司视频连线了呢。目前他们的目标是,2017年启动CF规模化生产。

国内的铀资源到底够不够用?

此次活动第二站是核工业二〇八大队,他们是目前中国核工业集团地勘行业中专业门类齐全的综合型地质勘查科研生产单位,担负着国家战略性和公益性铀矿找矿任务,已经发现了一批超大型、特大型、大中型铀矿床。其中,大营铀矿、鄂尔多斯地区控制铀资源总量达到世界级规模,结束了中国无世界级铀矿的历史。

二〇八大队近15年来累计发现2个超大型铀矿床、3个特大型铀矿床、2个大型铀矿床、3个中型铀矿床和9处铀矿产地。

“找矿能取得突破,正是得益于我们提出了创新性铀成矿理论与模式。”二〇八大队总工程师彭云彪以鄂尔多斯盆地为例介绍,早在1958年就启动了该盆地地质工作,但受传统水成铀矿理论束缚,一直没有取得突破性进展。

大队开展地质构造研究和钻探,并提出了“古层间氧化带铀成矿”观点,由此在鄂尔多斯东胜地区发现了第一个特大型砂岩铀矿床,填补了国内无特大型砂岩铀矿的空白。在二连盆地研究提出了沉积-成岩型和古河谷型找矿理论,发现了国内第一个超大型砂岩铀矿床和古河谷型砂岩铀矿床。让曾经的死矿呆矿焕发了新的生机。

目前二〇八大队继续主要以内蒙古三大盆地为重点区域开展工作。已经进入开采阶段的矿山,除了东胜的特大型砂岩铀矿之外,还有巴音戈壁盆地的塔木素大型铀矿,鄂尔多斯盆地杭锦旗的大营铀矿。

全球来看,中国的铀矿资源禀赋并不十分理想。中国的盆地多为陆相盆地。国内铀矿埋藏的特点主要是:矿区面积小、历史性、复杂性(与煤炭、油气等共生)、隐盲性。

关于国内铀矿的资源情况,二〇八大队介绍的情况显示,目前国内的内蒙古、江西两省区的探明储量居各省前两位。在内蒙,主要是地浸砂岩型为主,在国内各个产区,内蒙的东胜、二连两个地区2009年以后新增储量最多。

鄂尔多斯盆地成为中国最大的天然铀基地,得益于水成铀矿理论的创新,在之前认为没有资源的地方发现了资源。

彭云彪认为,中国的铀矿资源潜力巨大,因为国内地质勘探工作还有很大空间,特别是500米以深的勘查程度很低,而且50%的国土面积还没有勘察。即使是已经重点开展工作的三大盆地,也还有很多潜力可挖。鄂尔多斯盆地的资源潜力巨大,目前三大盆地可供勘探的面积还有170多平方公里。在如此广大面积上,不排除有重大发现的可能。

开采边界品位大大降低

除了地勘工作的重大进展之外,开采技术的发展,成本的降低,也让很多之前没有经济价值的矿藏变废为宝。

以中核通辽铀业为例,他们主要负责蒙东和东北地区地浸铀资源开发。他们在科尔沁草原上建起了国内首座采用CO2+O2原地地浸工艺的矿山。

国内铀矿的主要特点是:低品位,开采难度大,时间长;低渗透,钻孔抽注液能力小;高矿化度,高碳酸盐,易产生化学沉淀,堵塞钻孔。这些都会增加开采成本,降低矿藏经济价值。但是地浸采铀技术的使用,盘活了大半个中国的铀资源,促进了国内铀矿勘探开发从南方硬岩到北方砂岩的调整。

通辽铀业总经理苏学斌介绍,地浸采铀技术是通过注液钻孔将溶浸液注入地下矿层,使其在矿层与矿石发生反应,形成含铀溶液,再通过抽液钻孔用潜水泵将含铀溶液提升至地表,然后进行水冶处理,加工成铀的初级产品;提取铀之后的尾液又配置成溶浸液再注入地下矿层。这种方法采铀,不会破坏地表植被,不会产生废渣,还大大减少了外排废水量。

由于原地浸出采铀省去了井巷基建和大量的剥离工程,以及矿石回采和运输、提升、通风、排水等一系列井巷工程,地表不必建造废石场、尾矿库。在提取和回收的过程中也省去了破碎、磨矿、搅拌浸出设施,因此建设投资为常规采矿的50%~70%;生产能耗为30%~40%;成本为40%~50%。

在地浸井场,仅手腕粗细的抽液管、注液管通过钻孔插入地中,只在地面小露半截弧度,又很快隐埋入地下进入集控室。整个井场完全看不出任何采挖痕迹,露在地面的白色抽液管在草丛里若隐若现。从注液、抽液环节开始,直到黄色的天然铀产品生产出来,全部工序只需不到10人值守,仅有的几个当班工人,主要工作是坐在计算机前监视相关数据。

对于最让人担心的地下水问题,也有了较好的解决方案。地浸生产过程中,为了保证溶浸液不扩散到采区以外的地下水中,采取抽液量略大于注液量的方式,维持一个总体上流向井场中心的降落漏斗(即水压差),使地浸溶液始终流向抽液井。多抽出的这部分溶液经水冶厂配置溶液使用后成为无用的废水。根据废水的产生量、当地的蒸发量等情况,建设一定容积和表面积的蒸发池,对废水进行蒸发处理,而不向环境外排。此外,在钻孔过程中,还要严防上下含水层贯通。

有关人士介绍,随着地浸开采技术的进步,目前铀矿的开采边界品位已经从原来的0.01%降低到0.005%,铀资源利用率达到75%以上。通辽铀业表示,他们已经实现了国内最低生产成本,未来有望建成千吨级的铀矿基地。

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