我国核燃料循环前端产业的现状和展望,最终版

我国核燃料循环前端产业的

现状和展望

---机遇、挑战和对策---

李冠兴

核科学技术院士专家南华行2008.10.1511发展机遇2天然铀的保障供给3铀转化和铀浓缩4燃料制造5挑战和对策2008.10.152

1发展机遇2天然铀的保障供给

2.1天然铀的需求分析2.2我国的现状2.3来自国际上的挑战2.4两点认识3铀转化和铀浓缩3.1铀转化的需求分析3.2我国铀转化产业现状3.3铀浓缩的需求分析3.4我国铀浓缩产业的现状4燃料制造4.1燃料制造能力需求分析4.2我国投运核电站的燃料组件4.3第三代压水堆核电站的燃料组件4.4我国核燃料元件的制造能力4.5核用锆合金材料4.6小结5挑战和对策5.1挑战5.2对策

2008.10.153

什么是核燃料循环？

铀(矿)不能直接作为核燃料用,必须经过许多工业阶段组成的一个燃料循环,才能利用通过U235裂变产生可利用的热,用以发电或其它用途。图示为燃料循环的不同阶段。2008.10.154

核燃料循环以反应堆为中心分成两大部分，即前端和后端。前端包括铀矿开采、矿石加工、铀的提取、精制、转换、浓缩、元件制造等；后端包括对反应堆辐照以后的乏燃料元件进行的后处理、再利用以及对放射性废物处理、贮存和处置。2008.10.155

1发展机遇2008.10.156

积极推进核电建设的方针，为核燃料循环产业提供了前所未有的发展机遇，也对核燃料循环产业提出了严峻的挑战。为了对核燃料循环产业面临的挑战和机遇有一个比较清晰的认识，本文对我国未来核电的发展趋势设计了一个参考情景，如图1所示。2008.10.157图1我国核电运行装机容量发展趋势预测

图中所示，到2007年为止的情况是我国目前的现状。2007年以后到2020年的状况，根据核电中长期发展规划中提出的核电建设项目进度设想安排。为了同时考虑首炉装料的影响，人为设定了当年投入运行的核电装机容量。2020年以后到2050年的状况，基本按十三五期间的建设速度安排，即每年有400万千瓦的核电装机容量投入运行。

2008.10.158图21966年到2005年世界当年投入运行的核电装机容量和核电总发电量的变化。

(引自IAEA,<NuclearPowerandSustainableDevelopment>,2006)

由图2可以看出,二十世纪八十年代美国和法国曾达到过每年有400万千瓦的核电装机容量投入运行的建设速度。在二十世纪八十年代总共有218座核电站投入运行，平均每17天有一座核电站投入运行。其中美国建成47座，法国42座和日本18座。平均功率为923.5MWe。2008.10.159国家还没有制订2020年以后我国核电发展的规划，因此对2020年以后到2050年的规划,有各种不同的预测。国外也有不同的看法。在国际能源署（IEA）发布的”世界能源展望2007”中指出，“中国近年来正在大力修建更多的核电站。尽管如此，考虑到目前的发展水平、较长的施工时间以及全球共同面临的核部件制造瓶颈”，因此，要达到2020年核电总装机容量40GW的目标可能难以实现。2008.10.1510图32008年核电大国运行的装机容量(数据引自Australian

UraniumAssociation,<Table0ftheWorldPowerReactor[1/08]>)

图3给出了2008年核电大国运行的装机容量。比较图1和图3可以看出，在2035年我国核电装机容量就会超过美国2008年的装机容量,达到104968MW。2008.10.1511近期国家发改委副主任、国家能源局局长张国宝多次表示计划调整核电中长期发展规划，加强沿海核电发展，科学规划内陆地区核电建设，力争2020年核电占电力总装机比例达到5%以上。当前对发展目标的一种预测是到2020年,建成6300万千瓦，在建2700万千瓦，总规模1亿千瓦。到2030年,总规模2亿千瓦。2008.10.1512

综上所述,可以清楚地看到，只要始终坚持积极推进核电建设的方针，那么我国必将成为世界上核电规模最大的国家。

与之相对应，我国核燃料循环产业也迎来了前所未有的发展机遇,必将成为世界上最大规模的核燃料循环产业。

这是我们在分析研究我国核燃料循环产业时要牢牢记住的一个基本事实。这个基本事实也必将对世界核燃料循环产业的市场格局产生重大的影响。2008.10.1513

2天然铀的保障供给

2008.10.15142天然铀的保障供给2.1天然铀的需求分析2.1.1世界天然铀的需求分析2.1.2我国天然铀的需求预测2.2我国的现状2.2.1我国的铀资源2.2.2我国的铀生产量2.2.3海外开发和国际铀贸易2.3来自国际上的挑战2.3.1来自铀资源大国的挑战。哈萨克斯坦加拿大澳大利亚2.3.2来自核燃料制造大国的挑战AREVA俄罗斯2.4两点认识2.4.1买方市场2.4.2保护政策2008.10.15152.1天然铀的需求分析2.1.1世界天然铀的需求分析2008年全世界运行的核电站为439座，装机容量为372059MWe，需要64615吨铀。2008.10.15162006年经济合作和发展组织核能署（OECD/NEA）和国际原子能机构（IAEA）出版的红皮书《铀2005：资源，生产和需求》中估计，成本低于130美元/千克的已探明的常规铀资源总量为470万吨，(根据2008年6月联合出版的红皮书《铀2007：资源，生产和需求》中估计为546.9万吨,增幅约为15%)加上预测和推断的常规铀资源量总计为1478万吨。在非常规铀资源量中，含铀磷块岩中铀资源总量为2200万吨。2008.10.1517表1，根据2004年核电状况估算的铀资源可利用年限。

(引自OECD&IAEA,<Uranium2005:Resources,ProductionandDemand>)

堆型/燃料循环已探明常规铀资源（年）全部常规铀资源（年）常规铀资源加上磷酸盐（年）轻水堆/一次通过

80

270

675快堆/再循环

2570

8015

19930由表1可见，世界天然铀资源可以满足长期核电发展的需要。

2008.10.1518

图42008年核电大国运行装机容量和所需的天然铀数量

(数据引自AustralianUraniumAssociation,<Table0ftheWorldPowerReactor[1/08]>))

2008.10.1519图5各国铀的生产量，需求量和核电所占的比例。

(引自BritishGeologicalSurvey,<Uranium,March2007>)

2008.10.1520由表1可见，世界天然铀资源可以满足长期核电发展的需要。

由图4和图5可以看出，大多数核电大国（除了俄罗斯和加拿大以外）所用的铀资源来自国外，来自国际市场。而大部份铀资源丰富的国家自身却没有核电。所以铀资源市场是一个全球化的市场。2008.10.15212.1.2我国天然铀的需求预测根据本文设定的参考情景，采用文献(WNA,<TheNuclearFuelCycle>,January2007)中材料平衡的典型数据并考虑首炉料的因素，图6给出了我国天然铀需求和累计需求趋势预测。2008.10.1522可以看出，到2020年我国核电装机容量达到44968MWe时，需要天然铀约10340.2吨，接近法国2008年的需求量，累计需要天然铀约91364.4吨。到2030年我国核电装机容量达到84968MWe时，需要天然铀约18148.8吨，接近美国2008年的需求量，累计需要天然铀约237713.9吨。图6.我国天然铀需求和累计需求趋势预测2008.10.1523可以看出，到2020年我国核电装机容量达到44968MWe时，需要天然铀约10340.2吨，接近法国2008年的需求量，累计需要天然铀约91364.4吨。到2030年我国核电装机容量达到84968MWe时，需要天然铀约18148.8吨，接近美国2008年的需求量，累计需要天然铀约237713.9吨。到2050年我国核电装机容量达到164968MWe时，需要天然铀约33766.1吨，占2008年当年铀需要量的52%,

累计需要天然铀约764672.2吨。显然，这给我国铀矿地质勘探和矿业系统提供了空前的发展机遇，同时也提出了严峻的挑战。2008.10.15242.2我国的现状2.2.1我国的铀资源根据我国正在做的第二轮全国铀资源潜力预测评价,从目前掌握的信息来看，我国具有相当数量的铀矿资源，新资源量将超过200万吨。(到2010年将获得最新数据。)

到2020年，我国保有铀资源储量可以保障目前核电规划发展的需要。2008.10.15252.2.2

我国的铀生产量2008年6月经济合作和发展组织核能署（OECD/NEA）和国际原子能机构（IAEA）联合出版的红皮书《铀2007：资源，生产和需求》中估计:中国在2006年生产了约750吨铀。一般认为,地质勘探由普查--详查—正式提交储量,约需10年左右时间;矿山建设需要4年左右时间。我国现在天然铀的生产规模还是很小,要满足我国核电快速发展的需求,须付出极大的努力，任重而道远。

2008年03月4日,国土资源部和国防科工委联合发布了<

关于加强铀矿地质勘查工作的若干意见>。2008.10.15262.2.3海外开发和国际铀贸易海外开发势头良好，并已取得初步成果。中核集团已与尼日尔、纳米比亚等国正式签约4个项目。与阿尔及利亚、哈萨克斯坦、约旦已签订多个项目合作协议。目前中国参与国际铀矿开采的企业有中核集团、中钢集团、中广核集团、中国石油。中国原子能工业有限公司已经构建稳定的天然铀、分离功进出口的国际贸易体系,具备了一定的国际竞争力,国际铀贸易渠道畅通。2008.10.1527核电中长期发展规划（2005-2020年）中指出，要“建立国内生产、海外开发、国际铀贸易三渠道并举的天然铀资源保障体系。”无疑是非常正确的。2008.10.15282.3来自国际上的挑战2.3.1来自铀资源大国的挑战他们迫切希望从原材料供应商向出售附加值更高的成品燃料供应商转变。哈萨克斯坦最有代表性,计划到2030年占有全球燃料制造市场的30%。2006.12月，哈方在与中广核签订的协议中规定向中方出口的铀必须在哈方转换成UO2芯块。目前哈方正在加速核燃料循环前端生产链的建设：2007.5月,与加拿大Cameco公司签订协议,合作建设一座产能为12000t/a的UF6转化厂。2008.10.15292006.7月,与俄罗斯Tenex公司签订协议,在俄方西伯利亚的安加尔斯克(Angarsk)合资建设全球第一个国际铀浓缩中心。2007.6月,哈方购买了10%西屋股权。Ulba冶金厂计划在2011-2012年建成燃料组件生产厂，东芝-西屋为技术合作伙伴。2008.10.1530加拿大要求出口的铀在加方进行转化。澳大利亚2007.6月,据报道,澳大利亚已经成立了澳大利亚核燃料公司(NFAL),任务是在澳大利亚建立一座铀浓缩的跨国公司,应用Urenco的技术,产能为3000tswu/年，并建立一座配套铀转化厂。该项目估计会在2010年开工,2015年投产。2008.10.15312.3.2来自核燃料制造大国的挑战AREVA目前世界上提供核燃料循环所有阶段和核电站建设的唯一一家跨国公司。AREVA近期对核燃料前端产业,铀矿勘探、铀矿冶炼、铀转化、铀浓缩和铀元件厂进行了大量投资,以应对世界核燃料产业的振兴，使法国的核燃料产业保持世界先进水平。AREVA占有世界核燃料市场的30%。储备的铀资源量相当充足。2007.11.26日，法国AREVA和中广核签订EPR项目协议，商定由法方提供15年的核燃料和燃料组件。2008.10.153俄罗斯俄罗斯核工业,经过产业重组,建立了一个由政府全资控股的公司—俄罗斯原子能工业联合体(AtomEnergoProm)。俄罗斯占有世界核燃料市场的17%。规模与AREVA相当。制订了雄心勃勃的目标:提高国内核电在总发电量中的比例，以及提高俄罗斯核电在全球核电市场上的份额，该计划包括在2015年前至少投运10个新机组，并期望获取20%的世界核电市场。核电出口带动核燃料产业的发展。我国的田湾核电站就是如此,除了供应首炉料外,还供应三个換料。2008.10.1533俄罗斯的铀浓缩能力占世界总量的40%,铀转化占世界总量的25%,并有大量的核燃料存量。普京在2006.1月提出建立国际铀浓缩中心的想法。2006.7月,俄罗斯原子能署宣布将在西伯利亚的安加尔斯克(Argarsk)建立世界上第一个国际铀浓缩中心。2006.12月,俄原子能署宣布,该中心将在2007.1月底投入运行。2008.10.1534不言而喻,中国的核燃料循环产业是铀资源大国和核燃料制造大国的重要目标。天然铀保障供给是我国核燃料循环产业中相对薄弱环节。要防止以资源为突破口,冲击和瓜分我国核燃料循环产业市场。2008.10.15352.4两点认识2.4.1买方市场我认为目前世界天然铀市场仍然是买方市场，加之我国自身有相当数量铀资源做后盾和支撑，应当力争也应该可以拿到无附加条件的铀资源。2.4.2保护政策要保护和促进我国核燃料循环产业的快速发展,使其做大做强。我们的保护意识比较淡薄，片面理解市场经济和与国际接轨的提法。其实各国都有保护政策。2008.10.1536例如，长期以来西方国家一直限制俄罗斯的低浓铀进入欧美市场。美国国会认为俄罗斯核燃料进入美国，将会影响美国核燃料产业链的生存，为此制定了俄罗斯进入美国市场的核燃料”中止协议”(suspensionagreement“)。该协议1993年生效,2013年中止。除了高浓铀稀释得到的低浓铀外,征收112%的关税。实际不允许从俄罗斯直接进口低浓铀。据报道，2008.2.1日,俄美签订新的贸易协议,允许从2014年开始，允许从俄罗斯直接进口低浓铀,但是进口数量不能超过进口量的20%。按2007年12月美国能源部公布的协议草案,年出口限值如下表:2008.10.1537年低浓铀(kgU)相当的天然铀(tU)含分离功(百万SWU)2011165591660.12012248392500.152013413984160.25201448527948772.93201545514245742.75201648014648262.90201749071049322.97201849273149522.98201950905851163.08202051475451733.11总计31096163528321.222008.10.15383铀转化和铀浓缩

2008.10.15393铀转化和铀浓缩3.1铀转化的需求分析3.1.1世界转化的供需状况3.1.2我国铀转化能力需求趋势预测3.2我国铀转化产业现状3.3铀浓缩的需求分析3.3.1世界铀浓缩能力的供需状况3.3.2我国分离功需求的预测3.4我国铀浓缩产业的现状2008.10.15403.1铀转化的需求分析3.1.1世界铀转化供需状况八氧化三铀或黄并转化成UF6的过程称为铀转化。

表2给出了世界铀转化的供需状况。（UF6，千吨铀）（引自WNA，《UraniumEnrichment》，October2007）

如果不考虑库存的话，铀转化厂的生产能力小于需求。如2007年需求为59000MTU,生产能力仅为46200MTU。

又如，美国每年需要20000MTU的铀转化能力，而生产能力仅为12000MTU。

由表2也可看出，各国都在竞相扩大铀转化厂的生产能力。

Supplier

20072010

2015

Cameco(Canada&UK)13.715.515.5Areva

14.014.015.0ConverDyn

(USA)12.014.018.0Rosatom

5.05.510.0ChinaUF6einventories20.120.811.0Totalsupply66.372.372.0Requirements(ERI)5962-6567-77Requirements(WNA)6161-6470-772008.10.1541图7为我国铀转化能力需求趋势预测。因为天然铀的需求和转化能力是相互匹配的，因此图6也是对我国铀转化能力需求的预测。3.1.2我国铀转化能力需求趋势预测2008.10.1542根据图7的予测，到2010，2020,2035,2050年分别需要2898.6,10340.2,22053.2,33766.1tU转化能力。3.2我国铀转化产业现状根据表2，WNA给出的数据，2007年我国铀转化厂生产了1500tU。2007年，我国建成一座3000吨/年的新铀转化厂，今年开始试车和生产。我们应抓住有利时机，扩大转化生产能力，满足国内需求，争取打入国际市场。2008.10.15433.3铀浓缩的需求分析3.3.1世界铀浓缩能力的供需状况大规模的商业运行的铀浓缩厂集中在法国，德国，荷兰，英国，美国和俄罗斯，小型工厂很多。法国和美国正在建设新的离心厂。表3给出世界铀浓缩能力的供需状况(千SWU/yr),由表中可以看出2006年的供需关系基本平衡。在2007年扩散法占25%，离心法占65%，来自武器高浓铀稀释的占10%。到2017年扩散法将被淘汰，离心法占95%，高浓铀稀释的占4%。200220062015France–Areva

10,800*10,800*7500GermanyNetherlands-UK–Urenco

5850900011,000+Japan–JNFL90010501500USA–USEC8,000*11,300*3500+USA-Urenco&Areva

004000+Russia–Tenex

20,00025,00033,000+China–CNNC1,00010001000+Other5300300Total46,500approx48,45061,800+Requirements(WNA)48,42857,000-63,0002008.10.1544

3.3.2我国分离功需求的预测

由图8我国分离功需求的预测,可以看出，到2010年，2020年，2035年我国分离功需求将分别达到2078.3，7413.8，15811.9吨SWU。2050年我国分离功需求将达到24210吨SWU,与俄罗斯2006年的分离功能力相当。2008.10.15453.4我国铀浓缩产业的现状我国铀浓缩产业已完成由扩散法向离心法的过渡。目前具有每年1000tSWU的分离能力。铀同位素分离技术突破，为产业的发展提供了强有力的技术保障。国产化重点工程主体建设已经封顶，技术攻关实现预期目标。2008.10.1546目前中核集团正按照“满足国内，面向国际”的发展方针，采用“加快国产化与积极引进并举”的发展策略，面向两个市场，超前配置生产能力。从2010年到2020年，每年都会有新的生产线开工建设并投入运行，使国内铀浓缩能力迅速提升，在满足国内核电发展的基础上将富余能力出口国际市场，并逐步使我国成为亚洲地区的铀浓缩中心。2008.10.1547

4燃料制造2008.10.15484燃料制造4.1燃料制造能力需求分析4.1.1世界燃料制造能力需求分析4.1.2我国燃料制造需求趋势预测4.2我国投运核电站的燃料组件4.3第三代压水堆核电站的燃料组件4.4我国核燃料元件的制造能力4.5核用锆合金材料4.5.1我国核燃料组件使用的锆合金材料秦山一期核燃料组件AFA3G燃料组件VVER-1000燃料组件CANDU-6型燃料棒束AP1000核燃料组件4.5.2核级锆生产链的建设4.5.3西屋公司对我国锆材需求的预测(到2020年)4.6小结2008.10.15494.1燃料制造能力需求分析4.1.1世界燃料制造能力需求分析全世界有14个国家建有轻水堆燃料制造厂（UO2）(MTU/年

)。{数据引自<WorldNuclearFuelFacilities.(2007).WISEUraniumProject>。}全世界燃料制造能力约为13669MTU/年。美国3900瑞典600俄罗斯2020南韩400哈萨克斯坦2000英国330日本1674西班牙300法国820巴西100比利时750中国100德国650印度252008.10.1550AREVA提供的数据为轻水堆全球年需求量约为6,000tHM:其中压水堆为4,000tHM

，沸水堆为2,000tHM。总的制造能力：对压水堆为5,800tHM/年，对沸水堆为3,100tHM/年。能力过剩，供大于求，竞争激烈。AREVA,GNF(GlobalNuclearFuel)和WEC(WestinghouseElectricCompany)是世界上最大的三个燃料制造跨国公司，其中GNF主要从事沸水堆燃料的制造。

2008.10.1551

4.1.2我国燃料制造需求趋势预测

2008.10.1552由图9可以看出,2020年我国燃料制造能力需求将达到1273.2吨铀，接近目前西屋哥伦比亚厂1350MTU生产能力。2030年将达到2231.2吨铀，超过目前AREVA下属ROMANS(820),LINGEN(650)和RICHLAND(650)三个厂的总生产能力。到2040年将达到3191.2吨铀，2050年将达到4151.2吨铀。届时中国将成为世界上压水堆燃料制造规模最大的国家。2008.10.15534.2我国投运核电站的燃料组件秦山一期1991.12月并网发电。采用我国自主研发的15×15燃料组件，由中核建中核燃料元件公司生产。设计燃耗为25GWd/tU，经过改进现已达到33GWd/tU。到目前为止，制造的CQS300燃料组件没有一支燃料棒因为制造原因而发生破损。证明燃料组件的设计和制造都是成功的。2008.10.1554大亚湾核电站1号和2号机组分别于1994.2月和1994.5月并网发电。采用法国AFA-2G燃料组件,设计燃耗为33GWD/TU。首炉由法方提供。1991年，中核建中核燃料元件公司引进了法国AFA-2G燃料组件的设计和制造技术，1994年底为大亚湾2号机组提供了第一个换料燃料组件，实现了AFA-2G燃料组件的国产化制造。从1996年至2000年累计完成13批772组AFA2G燃料组件的制造任务，保证了大亚湾电站各次换料，燃料组件质量优良，在大亚湾反应堆内运行7年多来保持了“燃料零泄漏”，无异常、无破损、无变形。2008.10.1555根据大亚湾核电站实施高燃耗换料方案，

1998.12月，中核建中核燃料元件公司引进法国AFA-3G组件制造技术，燃料组件燃耗为54GWD/TU，换料周期从12个月延长到18个月。2002.2月，首批AFA-3G燃料组件装入大亚湾核电站的2号机组堆芯，开始商业运行；2002.4月，大亚湾1号机组装入AFA-3G高性能燃料组件，投入商业运行。2008.10.1556岭澳核电站1号和2号机组分别于2002.5月和2003.1月并网发电。首先采用AFA-2G组件。随后堆芯采用逐步过渡的方案，于2003年采用AFA-3G组件。2003年起，岭澳核电站启动先进燃料管理计划，为了在AFA3G的基础上更进一步提高燃料经济性，提高组件的卸料燃耗，要求采用法国全M5AFA3G技术(1/4换料)。中核建中核燃料元件有限公司引进了法国全M5AFA3G组件制造技术。全M5AFA3G燃料组件于2007年2月装入岭澳核电站，开始商业运行；截至2007.11月，现共生产119组燃料组件。每年节约24组新燃料组件。2008.10.1557秦山二期1号和2号机组分别于2002.4月和2004.5月并网发电。采用AFA2G燃料组件。堆芯采用逐步过渡的方案，到2004年采用AFA3G组件。截至2007.11月，AFA3G累计生产1308组。经堆内运行考验，质量优良，达到了世界先进水平。2001年为大亚湾核电站提供的组件，2002年初入堆，到2005年9月26日大修换料时，首批的52个AFA3G组件已经历了三个循环，无一破损。大亚湾、岭澳核电站到2007年末，已入堆1028个AFA3G组件，最高燃耗为48GWD/TU。2008.10.1558田湾核电站1号和2号机组分别于2007.5月和2007.8月并网发电。采用俄罗斯VVER―1000燃料组件。首炉和后续三个换料由俄方提供。从第四个换料开始的后续换料，由中核建中核燃料元件公司提供。为此从俄方引进了适用AES―91型压水堆核电机组所需要的VVER―1000六边形核燃料组件制造技术。到2008年8月中旬,VVER―1000燃料组件生产线设备已经安装调试完毕,生产线初步建成,工艺实验即将开始。计划于2009年正式投产,2010年初,为田湾核电站提供第四次换料所需要的核燃料组件。2008.10.1559秦山三期核电站1号和2号机组分别于2002.12月和2003.7月并网发电。秦山三期核电站为加拿大CANDU-6型重水堆核电站,采用CANDU-6型燃料棒束,首炉料由加方提供。为实现后续换料的国产化，1998年12月,中核北方核燃料元件公司引进加拿大ZPI公司CANDU-6型燃料棒束制造技术。重水堆元件厂项目建设于2000年4月1日正式破土动工。2002年底开始，重水堆元件厂进入正式生产阶段。2003年3月27日，国产化燃料棒束入堆。至2007年9月30日,CANDU-6型燃料棒束共入堆38743只，出堆30659只，燃料堆内运行平稳，质量达到国际先进水平。

2008.10.1560综上所述，我国投运压水堆核电站目前使用的燃料组件是AFA燃料组件、VVER燃料组件、秦山一期燃料组件。其中大亚湾、岭澳一期和秦山二期共6个机组,采用AFA3G型17×17方型排列燃料组件。秦山二期扩建工程、岭澳二期机组和后续开工建设的福清、方家山、红沿河、宁德、阳江等也将采用AFA3G型燃料组件。田湾核电站采用VVER燃料组件。2008.10.15614.3第三代压水堆核电站的燃料组件第三代核电自主化依托项目：三门核电站与海阳核电站AP1000四台机组采用AP1000燃料组件。首炉料由美国西屋公司提供。从第一次换料开始的后续换料由中方提供。AP1000燃料组件制造技术,由国家核电技术有限公司负责从美国西屋公司引进。目前中核北方核燃料元件有限公司已就AP1000核燃料元件生产线建设,与国家核电技术有限公司、中核建中核燃料元件有限公司共同组建了中核包头核燃料元件股份有限公司。项目建设规模400吨。到2013年具备生产核燃料元件的能力,并用首炉换料的成功来检验技术转让的成功。2008.10.1562第三代核电项目：台山核电站EPR两台机组采用AFA3GLE或HTP燃料组件。2007.11.26日，法国AREVA和中广核签订EPR项目协议，商定由法方提供15年的核燃料和燃料组件。据报道,中广核在引进法国EPR核电站时也引进了相应的燃料制造技术

。2008.10.15634.4我国核燃料元件的制造能力中核建中核燃料元件公司目前具有~250tU/年压水堆核燃料元件制造能力。元件生产线扩建工程正在进行，目前已完成全部设备的安装和调试。扩建完成后将达到~400tU/年的制造能力。中核北方核燃料元件公司目前具有~200tU/年CANDU-6型燃料棒束制造能力。新的压水堆核燃料元件生产线建设土建已经全面完工。计划2008年底完成设备安装。2009年进行试生产,完成合格性鉴定。2010年正式投产。先期建设将形成200tU/年的AFA3G燃料组件制造能力,预留400tU/年规摸扩充接口。组建的中核包头核燃料元件股份有限公司,项目建设规模为400tU/年AP1000燃料组件的制造能力。到2013年具备生产核燃料元件的能力,。2008.10.15644.5核用锆合金材料核用锆合金材料是核电站制造核燃料组件的关键材料。4.5.1我国核燃料组件使用的锆合金材料秦山一期核燃料组件采用Zr-4合金(Zr-Sn)包壳管及材料。在上世纪80年代，我国自主研发生产的Zr-4合金包壳管，成功装备了秦山核电站，自1991年12月15日并网发电以来，包壳管材没有发生1支破损现象。我国生产的Zr-4合金达到了世界先进水平。改进的Zr-4合金(低钖Zr-4)可满足燃耗低于40GWd/t~45GWd/t燃料组件的要求。2008.10.156AFA3G燃料组件采用法国的M5合金。M5(Zr,1.0%Nb,0.125%O2)是法国法杰玛公司开发的Zr-Nb合金，用作设计燃耗为(55～60)GWd/t的AFA-3G燃料组件的包壳管。M5合金经欧洲8个堆和美国1个堆的辐照考验证明，该合金的堆内腐蚀、辐照增长和蠕变都小于低锡Zr-4合金。中方已引进了法国M5合金包壳管制造技术，但是技术转让至今没有完成。因此目前我国每年所需的M5合金包壳管及材料均从国外进口。2008.10.156VVER-1000燃料组件采用俄罗斯的E110(Zr-1%Nb)合金。E110合金包壳管轧制技术已在田湾项目中转让给中方（西北锆管厂）。按照计划，2010年初,为田湾核电站提供第四次换料所需要的核燃料组件中将采用国产的E110合金包壳管。2008.10.156CANDU-6型燃料棒束采用Zr-4合金。中方引进了加方ZPI公司的包壳和各种板、棒、丝材的制造技术，技术转让基本完成。国产化制造未完成。目前所需锆管从加方ZPI公司进口。2008.10.156AP1000核燃料组件采用美国的Zirlo合金。美国西屋公司在上世纪70年代开发的Zirlo合金(Zr,1.0%Nb,1.0%Sn,1.0%Fe)，是Zr-Sn和Zr-Nb合金的综合，兼顾了二者的优点。用Zirlo合金制造的组件燃耗,1992年达55GWd/t。Zirlo合金1995年达到工业规模应用。2008.10.15694.5.2核级锆生产链的建设在引进AP1000核燃料元件制造技术的同时,引进了西屋锆材生产链的全部技术。包括海绵锆生产、合金熔炼、条带和管材制造等全部生产工艺。要求首炉换料元件用上国产化的锆材和制品,以此来检验技术转让的成功与否。由国家核电技术有限公司和宝钛集团有限公司共同出资组建的国核宝钛锆业股份有限公司(2007.12.8),受让西屋锆材生产链的全部技术,将形成完整的锆生产制造产业链。现有100吨/年核级锆管材的生产能力，计划在三年内，形成年产1000吨核级海绵锆、500吨核级成品锆材、500吨工业锆的生产规模。2008.10.1570

4.5.3西屋公司对我国锆材需求的预测(到2020年)2008.10.1571RequiredFabricationPlantCapacity2008.10.1572RequiredSpongePlantCapacity2008.10.1573RequiredTubingPlantCapacityRequirement2008.10.1574SummaryBasedonprojectionswith40GWeonlinein2020and85%manufacturingplantavailability,WestinghousemakesthefollowingrecommendationsforNuclearFuelratedmanufacturingcapacitytoaccommodateloadin2020(1,2):PWRFuelFabrication: 1,400MTU/yr ~100%ColumbiaTubing: 3,600km/yr ~100%BlairsvilleGridLaserWelding 30,000grids/yrGridBrazing: 6,000grids/yrSponge: 500MT/yr

~45%WesternZircNote1: AssumesmanufactureforallChineseloadrequirements–noexport.Note2: CurrentWestinghouseproposalgrantstechnologylicenselimitedtoAP1000.ProjectionstootherdesignsdoesnotimplygrantoflicensebeyondAP1000.2008.10.15754.6小结我国先后引进了法国的M310核电技术、俄罗斯的VVER－1000核电技术、加拿大的CANDU－600核电技术,和现在正在引进过程中的第三代核电技术：美国西屋公司的AP1000核电技术和法国AREVA的EPR核电技术。与此相对应,我国核燃料制造技术先后引进了法国AFA2G，AFA3G与全M5AFA3G三种核燃料制造技术，俄罗斯VVER1000核燃料制造技术,加拿大CANDU-600核燃料制造技术,并实现了国产化。和现在正在引进过程中的美国AP1000核燃料制造技术(以及法囯EPR核燃料制造技术),并将实现国产化。2008.10.1576先后引进了法国M5合金包壳管制造技术,俄罗斯E110合金包壳管制造技术，加拿大CANDU-6型燃料棒束的包壳和各种板、棒、丝材的制造技术。三代核电招标引进了西屋锆材生产链的全部技术,将在3-5年时间内,形成我国完整的锆生产制造产业链。核电技术的多样性，实质上带来了核燃料元件的多样性和严重的技术壁垒。燃料制造不同于其它燃料循环产业。天然铀、铀转化和铀浓缩提供的产品属于通用产品，具有原材料的特征。而燃料组件是反应堆堆芯的核心,关系到核电站的安全和经济两大特性,是核反应堆的重要组成部件，是一个非常复杂的工程产品，要通过详细的设计，严格的审评，是专门为某一种特定的堆型，甚至有时是为某一个堆，设计制造的。这是燃料制造在燃料循环产业中的特殊性.2008.10.1577例如法国的AFA系列核燃料组件不能用于俄罗斯的VVER反应堆，也不能用于西屋公司的AP1000反应堆，反之亦然（起码目前不能）。每次技术引进的核心，是该特定燃料的制造和检验要求，以及相应的一些专利工艺技术，并取得该特