核電站退役中:我們這代人或將目睹核電的終結

本文轉載自環球科學，原作者戚譯引，原標題《核電站的退役之路》。經億歐編輯，供行業人士參考。

沒有哪座核電站能像美國的三裡島那樣，一半廣為人知，而另一半籍籍無名。2號反應堆在40年前發生了美國最嚴重的商用核電站事故，從此被永久關閉；而1號反應堆繼續服役，預計在今年9月30日停止運行。這一決策主要是出於經濟上的考慮。運營商愛克斯龍（Exelon）電力公司表示，由於難以和天然氣競爭，1號反應堆在2011～2016年間已經虧損超過3億美元。

1號反應堆的命運不過是全球核能產業「老齡化」的縮影。商用反應堆的設計壽命大約是40年，而全世界反應堆的平均年齡如今已經超過30歲。核設施的退役是一項耗資巨大、耗時漫長的工程。愛克斯龍計劃先取出反應堆中剩餘的核燃料，然後讓設備自行冷卻；大型設備的拆解預計最早於2074年開始進行，整個退役項目預計耗資12億美元。

「核電將會消亡，這只是時間問題。如果核電是一個有機體的話，它早該出現在瀕危物種名錄上面了。從每年的《世界核能產業現狀報告》（WNISR）中可以看出，新建的核電站數量不足以彌補接下來20年中大批核電站退役所造成的空缺。」國際核能政策獨立分析師、WNISR發起者和首席作者麥可·施奈德（Mycle Schneider）說。

《世界核能產業現狀報告》評估這一產業的現狀和發展趨勢，從2007年起每年更新，如今已經被視為這個行業最重要的報告之一。在2017年，中國電力圓桌項目翻譯並發布了這份報告的中文版。今年的報告也將在9月發布。「這是一份獨一無二的報告，」施奈德驕傲地說。

《世界核能產業現狀報告》發起者和首席作者麥可 · 施奈德

老去的核電站

截至今年7月1日，全世界範圍內有181座反應堆已經關閉，而正在運行中的反應堆總計不過417座。假設反應堆平均壽命為40年，那麼從現在起到2030年，還將有207座反應堆關閉（即197～1990年間接入電網的反應堆）；到2059年還將新增124座。這還不包括那些在1979年前開始運行的85座反應堆，以及目前處於長期停機狀態的28座反應堆。這也不包括目前建造中的47座反應堆（截至2019年7月1日），它們中的大多數也將會被接入電網。

每座反應堆的具體運行期限取決於許多因素，包括運行狀況、經營牌照有效期和經濟效益。不同國家對反應堆運行期限也有不同的規定。但總的來說，反應堆通常無法一直平穩運行到設計壽命的終點，它們正常運行的時間總比預期要短。

首先，維修一座老舊的核電站往往會發現許多預料之外的問題。施奈德說：「我們深入研究過一些案例。如果停機時間預計是兩三個月，那麼最後往往會延長到六個月、九個月甚至十二個月。維修工作一旦開始，人們就會發現還有更多的東西需要維修。就像修車一樣，你拆下一個有問題的零件，就會發現裡面還藏著更多有問題的零件。反應堆也是一樣。」

其次，維修停機會影響核電站的持續供電能力。施奈德指出，2018年法國的58座反應堆平均大約有三個月時間處於停機狀態，比利時的7座反應堆平均停機時間甚至達到了半年。他說：「難以置信。這樣的能源能有多可靠？反而是可再生能源更可靠。人們一度認為可再生能源無法持續供應，但實際上太陽每天都會升起，只是陽光強一點或弱一點的問題，現在要預測這種變化也很容易。」

事實上，可再生能源已經成長為核電強勁的競爭對手。太陽能電池技術近年來發展迅速，今年7月在美國洛杉磯，太陽能電力的價格已經跌破每千瓦時2美分，低於化石燃料和核能所能提供的電力價格。中國也在將不同的可再生能源相結合，以實現不間斷供電。

所以，儘管狀況良好的反應堆通常能夠獲準延長運行期限，但是施奈德指出：「實際上，許多核設施在更新牌照、延長運行期限之後又提前關閉，因為它們在市場上已經沒有競爭力了。」

 數據來自《2019 世界核能產業現狀報告》，報告全文將於 2019 年 9 月 24 日發布

漫長的告別

《2018世界核能產業現狀報告》指出：「核設施的退役所花費的時間通常比預期要長，在大多數情況下甚至超過了建造和運行時間之和。」目前全世界只有美國、德國和日本三個國家的19座反應堆完成了退役工作，其中只有10座恢復成綠地（greenfield），即未被開發、沒有汙染、可用作任何建設用途的土地。

目前已經完成退役的反應堆中，最快的只用了6年，最慢的花了42年。它們大多是小型的展示堆或實驗堆。目前為止，業界還沒有運行了40年的大型商業化核電站完成退役的經驗，但可以確定的是，這將是一項龐大的工程，並且最好趁早解決。

技術上，核設施的退役通常可以分為三個階段。首先，反應堆內部剩餘的燃料被取出，轉移到乏燃料池中，同時部分大型部件被拆除；其次，拆解反應堆中受到較強輻射汙染的部件，例如反應堆壓力容器；最後，移除作業系統，並清除建築物受到的汙染，最終拆除建築物。

一座核電站工作的時間越長，累計產出的乏燃料就越多，設備受到的輻射汙染也越嚴重，這意味著退役工作量將大大增加。施奈德指出，其中最大的挑戰或許來自於鈽——許多商用核電站使用鈾鈽混合氧化物燃料（MOX），其中的鈽通過後處理過程分離而來；而鈽具有較強的輻射毒性，會對核燃料生產和乏燃料後處理設備造成汙染，進而給拆卸過程中的輻射防護帶來困難。

在時間規劃方面，核設施的退役通常有兩種策略，立即拆除或推遲拆除。《2018世界核能產業現狀報告》中指出：「一般而言，立即拆除是更好的解決方案，因為員工的技能和工作經驗能夠在退役過程中得到利用；責任劃分更加明確；公共利益能夠得到更好的保障。」

相比之下，推遲拆除將大大增加項目的風險和不確定性，包括人員和專業技能的流失、設備老化帶來的事故風險和責任劃分的不明確。近年來，在全球能源結構不斷變化的背景下，法國的阿海琺、美國的西屋電氣兩大核電巨頭先後經歷了破產重組，施奈德說：「看看過去20年中歐洲和美國企業的壽命是多麼短暫……如果把反應堆放著不管，未來由誰承擔這些責任呢？」

數據來自《2019 世界核能產業現狀報告》，報告全文將於 2019 年 9 月 24 日發布

中國核電的挑戰

和歐美國家相比，中國的核電產業可以說非常年輕。截至2019年7月1日，中國正在運行的反應堆有47座，還有一座處於長期停機狀態，平均年齡為7.2年。但是施奈德說：「中國現在或許不用考慮這個問題，但是它總會發生，而且會集中爆發。」

施奈德指出，中國核電未來面臨的挑戰將與法國今天的局面非常相似。在20世紀80年代到90年代，法國在十年間建立了約四十座核電站，這意味著它們將在很短的時間內同時退役，並且這個時刻或許很快就要到來。而中國核電也經歷了相似的發展過程。目前中國正在運行的47座反應堆中，36座的年齡在0到10歲之間。

不過，和十年前相比，中國核電建設已經放慢了腳步。自從2015年核准8臺新建核電機組後，中國經歷了三年的「零核准」，直到今年7月底才有新的核電站核准開工。另一方面，新能源的發展也讓局面變得更加不確定。《2018世界核能產業現狀報告》顯示，2004～2017年間中國對核電的累計投資總計900億美元，但是僅在2017年一年中，對新能源的投資就達到1260億美元。施奈德指出，儘管中國新能源行業的企業一般規模較小，但它們數量眾多，組合起來就是一個龐大的產業。並且，中廣核等大型核電企業也已經強勢進入新能源市場。

既然核電站退役潮的到來只是時間問題，又不可避免，那麼中國該如何做好準備？

在技術上，施奈德強調，立即拆除非常重要，主要核電國家一般都有這方面的法律規定。他說：「我支持立法讓運營商在關閉核電站之後立即拆除。另外，關閉核電站之後核廢料應該儘快從池子裡取出，轉為乾式存儲。我希望這輩子別讓我見到燃料池起火，否則這會比我們目前所見到的任何一起核事故都要糟糕……我不是說這件事做起來很容易，但是運營商有這個義務。」

在經濟上，施奈德認為，關鍵在於確保項目的資金安全，包括預留足夠的資金，和保證資金如期到位。他說：「唯一的辦法在於準備專項資金，確保運營商無法動用。」他指出，歐洲的一些企業確實預留了退役資金，但是幾百萬美元的現金吸引力太大了，企業又把它拿去投資，結果往往會大幅虧損；為了徹底避免這種情況的發生，這筆錢應該由政府或其他獨立機構管理。

拆除一座核電站需要多少錢取決於許多因素，例如具體的反應堆設計、運行期限和拆除的策略。唯一可以確定的是，實際需要的資金往往會超出運營商的預估。2011年，法國電力集團（EDF）為已經關閉的12座反應堆的退役撥款33億歐元，但是項目成本估算直線上漲，到2018年已經達到65億歐元，幾乎翻倍。

施奈德說：「核電站的建造是非常不確定的，甚至在建的項目也不一定能完成。歷史上大約有一百座反應堆沒有完成建造。但是退役可以說是筆穩賺的生意，尤其是當國家政策要求立即拆除已退役核設施的時候，我們能知道確切的下線日期……這將是一個規模龐大的產業，而且非常確定，它就在那裡。」事實上，國際原子能機構（IAEA）估計，到2050年核設施退役的市場規模將達到1萬億美元。

或許，我們這代人不僅將目睹一座座核電站的關閉，也將目睹核電的終結。

編輯：李薇

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