法国提供核能技术(西方终究无法摆脱俄罗斯)

大家好,欢迎关注九变调研室众所周知,欧盟的那口气,早就被大毛掐的死死的但是在天然气的光环下,大家好像都忽视了另一个技术含量更高的能源行业——那就是核电一块技术服务,一块核燃料,美欧也被大毛捏住了命运的后颈皮虽然他们正在全力摆脱对俄核电供应链的依赖,但从目前的情况来看,属于无效挣扎,今天小编就来聊一聊关于法国提供核能技术?接下来我们就一起去研究一下吧!

法国提供核能技术(西方终究无法摆脱俄罗斯)

法国提供核能技术

大家好,欢迎关注九变调研室。众所周知,欧盟的那口气,早就被大毛掐的死死的。但是在天然气的光环下,大家好像都忽视了另一个技术含量更高的能源行业——那就是核电。一块技术服务,一块核燃料,美欧也被大毛捏住了命运的后颈皮。虽然他们正在全力摆脱对俄核电供应链的依赖,但从目前的情况来看,属于无效挣扎。

很多朋友对俄罗斯核电的印象还停留在切尔诺贝利,是时候改变观念了。俄罗斯是核技术的全球领导者之一,国际核电市场上的带头大哥。如果说核电站,西方国家还会出于政治原因pass掉俄罗斯,那核燃料就是集体“真香”了。核反应堆主要以浓缩铀为燃料,俄罗斯拥有全球40%的铀转化基础设施、以及全球 46%的铀浓缩产能。在这一块上,整个西方捆起来都干不过俄罗斯。而在最尖端前沿的核电技术上,俄罗斯依然占据领跑位置。

但是,俄罗斯能从切尔诺贝利核事故的惨剧里走出来,也是经历了很艰难的一段过程。切尔诺贝利、苏联解体和 90 年代经济危机等一系列事件对俄罗斯核电发展产生重大冲击,公众对核电产生强烈的抵触和恐惧情绪,反核运动一度高涨,再加上俄罗斯政局混乱不堪,经济陷入困境,核电发展资金严重短缺,所有核电项目全部暂停,已经建好的也只是艰难维持。

历史进程的关键节点,发生在1999年12月,叶利钦还没辞职,普京就等不及发布了一个《21 世纪上半叶俄罗斯核能发展战略》,将核能,而不是石化燃料,视为俄罗斯实现能源主权的主要手段,从此,核能发展上升为俄罗斯国家战略。

那么,普京为什么会重视核能甚于石油天然气呢?俄罗斯的核电产业凭什么发展的这么好?有哪些先进技术?今天我们就来谈谈国家能源主权视角下的俄罗斯核电发展之路。还恳请大家长按点赞键不松手,推荐给更多人,谢谢大家!九变调研室只做有深度的精品内容,欢迎大家关注。另外,今天的内容有很多涉及核电的专业知识,因为up自己也不懂,所以技术方面的表述尽可能引用资料原文,如有不准确的地方,欢迎大家指正,谢谢。

下面我们正片开始。

什么是国家能源主权?最简单的条件,就是一国不依赖能源进口,获得能源独立的状态。如果再复杂一点,国家能源主权需要满足以下三个必要条件:一是不依赖关键能源的进口;二是掌握与之密切相关的技术;三是建设能源基地和能源基础设施,不依赖外国投资。从更深层面来讲,满足这三个条件,就可以进一步实现国家能源主权的最高境界——把能源当武器扼杀敌人。

不过,这三个条件实在有点苛刻,全世界能全做到的没几个国家。如果把能源技术也当成一国实现能源主权的必要条件的话,那恐怕中东油霸的主权都要打折了。但俄罗斯有这么多的石油天然气,也不缺技术,还要说我担心能源主权,为了能源主权要另外开一条路,是不是有点过于凡尔赛呢?

普京可不这么想。在他眼里,俄罗斯拥有再多的碳氢化合物资源,也谈不上实现了“能源主权”。传统的石油、天然气、煤炭等化石能源,从长远看不能成为可靠的资源基础,也不能为国家经济安全提供可靠的保障,除了不可再生资源总有一天要开采完以外,还有两个主要原因:一是国际社会对二氧化碳排放量将施行更严格限制的可能性,使得通过燃烧化石燃料获取能源的方式不可持续;二是世界能源市场的不稳定性和日益上升的地缘政治风险,给高度依赖石化资源出口的国家的经济带来了越来越严峻的挑战。

其实,各国都在寻找极富发展潜能的新一代低碳能源技术,只不过大家找的路子不一样。这里头最二的无疑是德国。它眼界高,嫌弃核电不安全,嫌弃水电破坏生态,最后把宝压在看上去最高端最环保的太阳能和风能上。但是,大面积部署风力发电厂和太阳能板的问题在于,它们受到异常天气现象影响的风险很高,属于间歇性电源,需要后备电厂与其匹配。本来,核电站有助于集成波动性、可再生能源,是对可再生能源电力系统的有益补充。但德国自己把这条路给废掉了,他是全世界唯一一个废除核电的国家。

如果说德国是二逼青年,天朝是文艺青年每个都想要,那俄罗斯就是个普通青年,只想老老实实发展核电。

但是,想要用核能来实现国家能源主权,还得解决一个问题——核燃料。虽然俄罗斯不缺铀,但这个也是不可再生资源,总有一天要用完的。现阶段,俄罗斯的办法是本国的铀矿尽量省着用,原矿能进口就优先进口。所以,俄罗斯虽然为全球提供了将近一半的核燃料,但它自己每年的原铀开采量仅占全球总量的6%。

终极的解决办法,普京在1999年12月发布的《21 世纪上半叶俄罗斯核能发展战略》里给出了答案:核能的前景是要在新的技术平台上进一步发展快中子反应堆(简称“快堆”)。快堆其形成的核燃料闭合式循环,可大幅提高铀资源的利用率,从目前的1% 提高到至少60%以上。同时能让核废料充分燃烧,进而减少污染物质的排放,实现放射性废物最小化。由于快堆技术可以更充分地利用反应堆中的铀资源,这将使世界范围内的铀矿变得更有价值,也意味着“无限电力”时代的来临。发展和推广快堆技术,被认为是从根本上解决世界能源可持续发展议题和绿色发展问题的可靠途径。该战略进而指出,快堆技术所确立的“自然安全法则”和先进核燃料循环体系的建立,对核能的可持续发展意义重大,可以成为国家实现能源主权的广泛基础。

由于第四代快堆属于一种安全、干净程度都达到要求的清洁能源,安全性好、废料少、资源利用率高,其经济效益和社会效益十分显著,所以各国都在积极开发。目前,全球仅中美俄、法日印等国基本掌握快堆技术。不过法国因为欧盟不肯追加经费,已经放弃了。而真正实现快堆商业化运营的只有俄罗斯别洛雅尔斯基(Beloyarsk)核电站的BN 600快堆,1969年建成。

大家一听到这里,肯定要感慨,“怎么又是苏联的遗产啊”,别急,后面有新的。都说俄罗斯是考古型科研,但在核电这方面,他们还是做了还多技术创新的。

一号创新:新型快中子堆(BREST-OD-300)。这是一种比较安全的铅冷快堆,采用铀钚混合氮化物燃料,实现闭式核燃料循环。液态铅或铅铋合金具有导热性能好、沸点高、中子慢化能力小等特 点,是一种良好的快堆冷却剂,并且在安全壳破损的情况下不会与水或空气发生反应。采用铀钚混合氮化物,替代传统氧化物是该项目的另一项创新,其可裂变密度、导热性和熔融温度等特性超乎寻常,并且不易发生膨胀和变形,使燃料棒能够安全燃烧更长时间。2019 年初,俄罗斯国家专家审查委员会批准铅冷实验快堆设计,在俄罗斯谢维尔斯克市附近(靠近托木斯克)建设 Brest-OD-300 示范铅冷快中子反应堆,计划于2025~2030 年间投入商业运行。

二号创新:正在建造世界上功率最大的钠冷快中子研究堆(MBIR),设计寿命 50 年,以取代前面说的那个前苏联“老年堆”。MBIR主要采用钠作为冷却剂和振动填充混合氧化物(VMOX)燃料。VMOX 燃料是 MOX 燃料的变体,燃料中混有铀钚氧化物粉末,新的氧化铀粉末直接装载于包壳管,而非首先制成芯块。MBIR可用于第四代快中子堆材料开发,并能够用于铅、铅铋和气体冷却剂的试验。

三号创新:改良、开发三代 压水堆,即VVER-TOI。目前,全球第一个VVER-TOI反应堆正在俄罗斯库尔斯克Ⅱ号核电站开工建造,它是一种对目前主流的VVER-1200进行创新性优化之后获得的压水堆设计,包括升级压力容器、将反应堆功率提升到 3300 MWt、机组装机容量提升至1255~1300 MWe、改进堆芯设计以提高冷却可靠性、非能动安全性能增强,停堆后操作员不干预时间延长到72 小时,以及降低建造与运行成本。此外,VVER-TOI 使用低速汽轮发电机,运行寿期达到 60 年,远高于老版的 30 年寿命。

四号创新:首座浮动核电站。俄罗斯地广人稀,除了几个大城市,大部分地区的人口、经济规模都不大,需要的用电量也不大,而发电是要考虑实际经济效益的,所以对于小型局部电力网来说,最理想的选择是使用小型核动力源。除了能够满足日常的住宅公用事业对热能和电能的现有需求,小型核动力还可以为高能耗的采掘业和加工企业提供动力,中和局部能源短缺、提高功率利用率。

2019 年 9 月抵达俄罗斯最北端的佩维克镇迎来了一条船,其实只是长得像船,本质上是世界第一个浮动核电站“罗蒙诺索夫院士”号。2019 年 12 月 19 日正式运行,2020 年 5 月 22 日正式投入商业运营,为俄罗斯偏远地区供电。

这种以船体为基础的浮动式核电站,脱胎于俄在核动力破冰船领域的领先技术, “罗蒙诺索夫院士”号是一艘非自航船,需要其他船只将其牵引至目的地。船长约 144 米,宽 30 米,排水量为 2.15 万吨,配备两套电功率为 35 兆瓦 的 KLT-40S 型反应堆(该堆型的原型号为 KLT-40,核动力破冰船稳定运行数十年),使用浓度 18.6%的二氧化铀燃料,换料周期为 3~4 年,反应堆设计寿命为 40 年,可在无主电网系统的偏远地区或远离陆地的地方运行,可为俄罗斯北极偏远地区提供持续电力,并为大型工业项目、港口城市、海上油气钻探平台提供能源。

“罗蒙诺索夫院士”号开启了浮动核电站和小型核电站的未来,是世界核电发展史上重要的里程碑。而对俄罗斯本国来说,这对彰显北极地缘政治、加强军事部署等具有战略意义。

但是,俄罗斯本国发展核电有个难题——钱。核电建设,是资本密集型工程,但众所周知,大毛穷,摊子还特别大,用钱的地方特别多。所以俄罗斯现在只有4台在建的大型核电机组,其他大多数在役的反应堆,都是在 20 世纪 70 年代末和 80 年代初期投入运行。这些反应堆的平均运行时间现已超过 31 年,最长运行时间为 46 年,已经超过设计寿命了。现在的续命全靠精心养护,2020 年初,Kola-2 号机组已获得俄罗斯监管机构的批准,将运行至 2034 年,这使其成为世界上运行时间最长的商业反应堆之一。因为没钱造更多的新堆,所以目前俄全国发电总量中,20%来自核电。

为了解决资金问题,俄罗斯也有策略,把出口石油天然气赚到的钱,拿一部分出来推核电技术,搞出先进技术后,本国造个示范工程,然后就出口,赚了钱再回来造新的核电站。

本来,最方便的出口目的地当然是东欧,但时过境迁,东欧已经是欧盟的地盘了,而核电特别容易受政治因素影响,俄罗斯还真的挺难打开市场,即便拿下订单,也很容易被政治左右。

比如今年5月,芬兰宣布终止与俄罗斯国家原子能公司(Rosatom)的核电站合同。本来,这个核电站是要用俄罗斯第三代 VVER-1200 型反应堆,规划装机120万千瓦,投产后预计可以满足芬兰 1/10 的电力需求。

终止的原因么,当然是美国。美国最近在造一波舆论,说什么欧盟国家必须消除对俄核电供应链的依赖,如果一个国家还没有建造核反应堆,那么他们可以从一开始就选择不与俄罗斯合作,转而寻求其他国家,也就是俺美国的核电技术支持。所以随着芬兰申请加入北约,这份核电合同黄了也是不可避免的。

目前俄罗斯核电在欧洲市场的份额,集中在保加利亚、斯洛伐克、芬兰、匈牙利和捷克这 5 个欧盟国家,他们所有的核燃料都来自俄罗斯。特别是斯洛伐克和匈牙利的核电站,主要应用俄 VVER-440 反应堆,运营、维护完全取决于俄罗斯企业Rosatom,而且核电在斯洛伐克电力行业中的占比高达 62%,匈牙利的核电占比则为 53%,要是真按美国的要求来,整个国家都要瘫痪了。

在欧洲市场受阻后,俄罗斯把目光投向了亚非拉群众,效果还挺好,大概拿下了全球四分之一的市场。最新统计显示,Rosatom 以 36 台发电机组的海外订单数量笑傲全球。

所以接下来,我们重点来讲讲俄罗斯核电在非洲的布局,对我们也很有借鉴意义。非洲的城市化速度比世界其他地区要快得多,这里的城市年扩张率高达 8%,而全球的平均数字只有2%,这就给现有的能源系统带来极大的压力。而缺乏可靠且便宜的能源,严重阻碍了非洲经济发展。整个非洲目前只有南非有一个商业核电站。

于是这时候,俄罗斯带上“活雷锋”的面具出现了:缺钱?不要紧,毛的银行可以给你提供巨额贷款:核电站太贵?没关系,全世界找不到比我家性价比更高的核电站啦!缺核燃料?木有问题,我有核燃料银行,量大管够。核废料不懂怎么处理?放心,我也包了。

这么优惠的条件,但凡手里有几个钱的非洲国家,肯定都动心。目前,俄罗斯至少在和16 个非洲国家谈判核能合作,包括阿尔及利亚、埃及、加纳、肯尼亚、纳米比亚、尼日利亚、坦桑尼亚、突尼斯、乌干达和赞比亚等等。有些谈判尚处于起步阶段,比如安哥拉和埃塞俄比亚;有的快要谈成了,比如尼日利亚和苏丹;还有的已经签合同了,比如与埃及达成的建设 4 座核反应堆的合同。

还有些国家,实在是太穷了,连贷款利息都还不起。因此Rosatom 给了一个新方案,它正在尝试一项名为“自建- 经营”的新模式:俄罗斯出钱造核电站,维护运营也是俄罗斯全包,核电站的所有权仍在俄罗斯手中,而生产的电则出售给东道国。这样东道国一分钱都不用出,就能用上电了。

大家可能奇怪,大鹅难道真的要当“圣父”么?自家都穷的造不起新核电站了,还勒紧裤腰带援助非洲人民?当然不是。他这么做,除了能在政治上获得巨大影响、在经济上抢占市场份额外,还有另外一个目的:那就是非洲大陆丰富的铀矿资源。马拉维、尼日尔和南非是世界上最大的铀矿床所在地,获取这些资源对俄罗斯的“国家能源主权”是至关重要的。

我们前面说过,俄罗斯把自己的铀矿守得严严实实,却在全世界到处扒拉铀矿,还提供了全球将近一半的核燃料。时至今日,连美国的核电产业,都离不开俄罗斯的铀燃料了。

美国国内的铀产量已经处于历史最低水平,在全球铀产量中的占比仅为 0.2%,所以美国的铀燃料完全依赖进口。美国能源信息署的数据显示,2020 年,美国的核电站总计购买了 2.22 万吨铀,它已经尽了自己最大的努力,来回避俄罗斯铀燃料,然而来自俄罗斯的铀燃料依然占比16%,仅次于加拿大和哈萨克斯坦。

据了解,截至目前,美国只有一个铀转化设施,位于伊利诺伊州,由美国通用原子能公司和美国化工巨头霍尼韦尔负责。但是在2017 年底,就因为经营成本压力而停产了。美联社消息称,霍尼韦尔计划 2023 年重启这个铀转化设施,以此减少一些对俄罗斯铀燃料的依赖。

但是,美国转了一圈,还是得挂死在大毛这颗歪脖子树上。因为美国也在推进新一代先进反应堆的建设,而这些反应堆需要高含量低浓缩铀,即铀浓缩比例为 15%-19.75%。可是,这类燃料只有俄罗斯实现商业规模生产,全世界仅此一家。

俄乌冲突发生后,欧美国家强烈呼吁,加大对采矿、转化和浓缩设施的投资,但现实情况是,没一个企业想动一动。因为增加新的转化和浓缩产能至少需要数年时间,而等他们搞完,俄罗斯很可能已经更新换代了,到时候这笔投资建成就面临淘汰,实在是得不偿失。

技术的更新换代,已经离我们很近了,根据俄罗斯政府发布的文件,预计到2030 年,俄罗斯将完成试验快堆的安装和运行,2040 年后扩大国内外快堆的部署,并停止运行国内的压水反应堆。

所以,我们也不能瞧不起大鹅,大鹅其实不缺技术,只是他有的很多都不是我们老百姓熟知的网红技术,但确实是大国不可或缺的硬核技术。

好啦,那么今天就聊到这里,我们下期不见不散,祝福大家。

参考资料:

中国能源报:美欧竭力摆脱对俄核电供应链依赖

于琳娜:俄罗斯加速布局非洲核电市场

新闻:俄浮动式核电厂开始向楚科奇供热

郭慧芳:俄罗斯核电发展现状及启示

陈小沁:俄罗斯核能政策:能源转型与国家能源主权视角下的战略选择

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