关于尾料丰度与核电燃料经济性的思考

康荣元  宫育锋

核工业管理干部学院

世界上运行的核电机组绝大多数是轻水堆机组，其所用的燃料都是低浓铀。低浓铀不是一般的化石燃料，当时间和地域一定时，化石燃料的价格由其物理化学品质决定；但核燃料却有所不同，核电厂使用的低浓铀的价格不仅与其铀235的丰度等物理品质有关，还与当时的天然铀原料价格和天然铀的转化价格、分离功价格都有关联，即使上述条件相同，由于核电厂要求的尾料丰度的不同，也会使核电厂的燃料经济性有所不同。国外核电企业十分关注上述诸多因素的综合变化和影响，近几年根据天然铀和分离功价格变化，适时调整了尾料丰度，使核电企业获得了更多的经济效益。

据了解，近十几年来天然铀价格成倍增长，其增速远远超过了分离功价格的增速，天然铀的费用在核燃料成本中的比重大大增加，然而我国的核电企业并未重视尾料丰度对燃料经济性的影响。就此问题作了一些研究，用数学的方法证明了最适尾料丰度与低浓铀产品的丰度无关，推导出了方便使用的铀原料/分离功价格比与最适尾料丰度关系的解析公式，制作了铀原料/分离功价格比与最适尾料丰度的对照表，核燃料技术、经济管理人员可以便捷使用。

1、欧盟及其他国家降低尾料丰度的有关报道

欧洲原子能共同体供应局(Euratom Supply Agency)近几年一直定期公布每年欧盟铀市场概况，从中可以看出其通过调整尾料丰度，降低燃料费用的努力。

国际核新闻2006年第7期《欧盟2005年铀市场概况》：“由于天然铀价格不断攀升，电力公司指定的平均尾料丰度大部分从多年前的0.3%~0.35%降至0.25~0.3%。”

国际核新闻2007年第8期《欧盟2006年铀市场概况》：“许多电力公司都将尾料丰度定为0.2％～0.25％，但0.30％~0.35％的尾料丰度仍很常见。”

国际核新闻2008年第6期《欧盟2007年铀市场概况》：“与前几年一样，由于天然铀价格持续攀升，电力公司制定的尾料丰度继续小幅下降，目前已保持在0.2%~0.25%之间。”

国际核新闻2009年第11期《欧盟2008年铀市场概况》：“与2007年相比,反应堆中装载的新燃料减少了60tU,新燃料中含有的浓缩服务增加了约10tSWU,天然铀当量减少了约628tU。大部分电力公司将浓缩尾料的丰度定为0.2%～0.3%。”

2009－12－18《铀资源供应》“俄罗斯的铀浓缩厂目前每年对1万——1.5万吨丰度超过0.3%贫铀进行再浓缩，从而产生丰度为0.1%尾料以及数千吨达到天然铀丰度的铀。……预计美国将启动类似的项目，处理约14万吨丰度为0.4%的贫铀。”

国际核新闻2010年第7期《欧盟2009年铀市场》：“大部分电力公司将浓缩尾料的丰度定为0.2%～0.3%。”

国际核新闻2011年第10期《欧盟2010年铀市场概况》：“欧盟大部分电力公司将尾料丰度定为0.2%~0.3%,平均为0.25%。”

从以上信息可以得出以下结论：

1.1核电企业应当比核燃料企业更关心尾料丰度，因为它直接关系到核电燃料的经济性，因此调整尾料丰度首先应该由核电企业提出。

1.2欧盟使用从高丰度尾料中浓缩的铀原料和俄罗斯批量对以往的高丰度尾料进行再浓缩，并将尾料丰度降低到0.1%,由此可以判断，俄罗斯的分离功成本最具有竞争力，其原因在于主机寿命长，人力成本低，电力等能源价格低。

1.3在全世界范围内，在最近十年天然铀价格的增速远远高于分离功价格的增速的情况下，核电企业根据天然铀价格和分离功价格的变化，进行综合分析，适时提出最优化的尾料丰度的要求是完全合乎经济规律的。

1.4浓缩厂也可以根据天然铀的市场情况和自身分离功的成本，在天然铀价格较高时用分离功换取铀燃料以获取可观的经济效益。

2、关于欧盟入堆燃料丰度和浓缩尾料丰度的测算

根据欧盟公布的入堆核燃料数据测算其2004年－2010年燃料平均丰度和浓缩的平均尾料丰度，其中低浓铀、天然铀、分离功三列数据均来自欧盟历年的铀市场概况，D（单位产品天然铀耗量）、Y（单位产品分离功单耗）、Cp、Cw是根据上述数据通过浓缩铀衡算表得出的。

表1：由欧盟公布的核燃料数据用浓缩铀衡算表查得的燃料丰度

年度	入堆或购买	低浓铀 tU	天然铀 tU	分离功 tSWU	铀单耗 D	分离功单耗 Y	Cp %	Cw %
2005	入堆	2500	21140	11955	8.3147	4.7347	3.72	0.3
2005	入堆	240＃	1990	1100	8.1531	4.5380	3.61	0.3
2006	入堆	2700	21000	12700	7.6478	4.6571	3.56	0.28
2006	购买	2170	18150	11400	8.2242	5.2014	3.82	0.28
2007	入堆	2809	19774	13050	7.3405	4.9241	3.6	0.26
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