我对后处理的看法是如何转变的

By Klaus Janberg: CH, April 15, 2015

这个充满个人色彩的故事开始于1960年代末。当时我作为博士后工程师,正在参与一项短期研究项目,涉及位于卡达拉舍(Cadarache)的“凤凰”(Phénix)快中子增殖反应堆,这正是法国针对快中子增殖反应堆安全性的研究工作之核心研究设施。我和当时几乎所有其他核工程师一样,对诺贝尔奖得主、化学家格伦·西博格(Glenn Seaborg)的观点深信不疑:增殖反应堆和钚再循环将为世界提供无穷无尽的廉价电力,而这对环境的影响只会是积极的。因此,在卡达拉舍的工作结束后,我决定迁往当时在增殖反应堆和后处理方面明显处于领先地位的国家,来到位于加州桑尼维尔(Sunnyvale)的通用电气增殖反应堆开发部。

当时,铀正变得越来越昂贵。很多人说,铀也正变得越来越稀有。因而,钚的价值当时很高——至少对于军用,理论上对于民用也是如此。1970年,法国和德国决定通过1200兆瓦的“超凤凰”(Superphénix)反应堆,启动一项大型项目,以展示快中子增殖反应堆的商业潜力——那时,我感到有必要参与到这一欧洲项目中。所以,我再次搬迁,但这次我的职位在运营方——德国最大的公用事业公司RWE。在项目开始前的阶段,RWE给我一个机会,让我去当时正在德国卡尔卡(Kalkar)建造的SNR-300反应堆那里学习项目管理。

RWE还派我去法国的“凤凰”快中子增殖反应堆,跟踪其并网发电情况;这是为“超凤凰”项目所做的准备。从“凤凰”反应堆控制室向外看到的风景,是我美好的回忆(没错,控制室有一扇大窗户)。我可以看到罗讷河,以及从河对岸机场起飞的许多战斗机。那是一段美好的时光,充满着乐观态度。这种乐观态度似乎特别理所应当——适逢1974年,法国原子能委员会负责人、后来的法国工业部长安德烈·吉罗(André Giraud)宣布:“超凤凰”反应堆的国际建设即将开始。到1990年,计划建成另外两座1500兆瓦的快中子增殖反应堆。

但很快,我的乐观态度就开始遭到了一些挫折。为了更清晰地了解增殖反应堆和钚后处理的经济性问题,我做了一些简单的对比,比较了回路式增殖反应堆、池式增殖反应堆和轻水反应堆各自涉及的费用。我考虑的因素包括其建造材料、其按需改变电力输出的能力等。我所得的结论是:快中子增殖反应堆的成本最终总是高于轻水反应堆——至少高百分之30到50。我很不情愿地得出这样一个结论:商用快中子增殖反应堆在我这一代是不会成功的。

当然,除非燃料循环成本发生变化,可以挽救局面。就在1960年代末,英国原子能局开始以无人能敌的价格提供后处理——每公斤重金属仅15美元。欧洲辐照(Eurochemic)是一家欧洲的合资后处理设施,也开出低价。还有WAK——一家小型德国后处理设施,虽然其价格低廉,但在1971年的时候,一直难以获得足够订单。另一方面,铀的价格从1975年开始的数年内不断上升,使得西屋(Westinghouse)等以固定价格出售重载燃料的公司处境艰难。

然后,1976年,德国政府出台规定,使后处理成为了唯一合法的燃料循环后端途径。这迫使该国的公用事业公司采用后处理。但是,WAK是当时全德国唯一的后处理设施。所以,要符合政府的规定,就意味着必须依赖外国合同,而英国核燃料公司(BNFL,英国原子能局的后继者)在其接收设施的一场火灾后出现了产能短缺。我迁回德国,与COGEMA(法国核能公司阿海珐[Areva]的前身)进行后处理合同谈判,并在COGEMA能够开始接收乏燃料之前,查明乏燃料的贮存能力。同一时间,我们也开发了干式贮存桶,作为一种替代方法。

但到此时,也就是1978年,COGEMA只愿意按成本加成的条件提供后处理,其期望的利润率高达百分之25。与此同时,能抵御飞机和蓄意破坏的大型离堆贮存池还需要一段时间才能上线。此类贮存池也比干式贮存桶这种替代方法更昂贵。1979年,RWE已经放弃了离堆贮存池项目,改用干式贮存桶。

1982和1983年,COGEMA的大型贮存池上线,缓解了德国设施的压力。尽管如此,后处理的前途已变得暗淡无光。当COGEMA针对后处理向“超凤凰”反应堆业主开出了高得离谱的价格时,业主决定建设一个大型现场贮存池,用于贮存其乏燃料。那是快中子增殖反应堆在法国的真正终结——而不是在1998年政治意义上的关停决定。人们意识到了现实的成本问题。没有商用燃料循环的增殖反应堆是没有意义的。

1989年,德国的公用事业公司也意识到后处理将会带来无法承受的成本,哪怕不考虑配制钚铀混合氧化物燃料的开支。铀燃料的高燃烧率使后处理的经济性进一步降低。与此同时,铀根本不稀有这一事实也越来越明确。事实上,当时铀的价格再次回到了合理水平。此外,英国和日本的后处理项目也从未创造法国那般的生产成绩,后处理的经济前景已变得十分暗淡。

时至今日,在公用事业公司的资产负债表上,钚已不再是高价值资产,充其量可以算作零价值项。但是,除了在那些有可能成功开发廉价增殖反应堆和平价燃料循环的国家(中国、印度和俄罗斯仍然抱有此种希望),钚更可能是一种负价值项。人们不禁担忧,私有的公用事业公司可能受到自己持有的钚的羁绊。对于国有的公用事业公司,则是政府——更准确地说,是纳税人——将会受到羁绊。

会不会有一天,我们将发现西博格其实是正确的?我在30多年前就得出了结论,商用快中子增殖反应堆在我这一代是不会成为现实的。对于今天的年轻一代,这个结论似乎依然成立。而这一结论,甚至还未考虑到钚造成的核扩散威胁。


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