中国应帮助有意愿发展核电的非洲国家培养核电人才,完善电网等基础设施建设等条件成熟后,再发展核电

非洲核研究历史

非洲核电发展规划

中非核能合作

在非洲发展核电的建议

非洲是世界最不发达的地区。大多数非洲国家的电力装机容量规模小,电力覆盖率低,电力短缺成为较为普遍,不能满足居民用电和经济发展需求。特别是近年来非洲经济的快速增长和快速城市化,电力需求增长更为强劲。因此,很多非洲国家政府均制定相应政策,努力提高电力装机规模,以满足电力需求。目前,全球碳中和政策背景下,非洲现有占比较大的燃煤发电、天然气发电和柴油发电的发展将受限。

非洲国家纷纷将目光转向水电、风电和光伏等清洁能源。由于种种原因,一些经济发达的非洲国家还将目光转向核电,如南非、肯尼亚、乌干达、埃及、苏丹、尼日利亚和阿尔及利亚等国正在规划开发核电站,其中南非已有核电站运营。国际社会积极回应非洲的核电需求,其中俄罗斯最为积极。历史上,中国一直关注和支持非洲核能利用,近年来也积极响应非洲核电需求。然而,在非洲开发核电面临诸多挑战,中国企业在非洲开发核电时应关注其中风险。

非洲核研究历史

纵观非洲核能发展的不同阶段,和非洲独立历史和经济发展阶段息息相关,但起决定性作用的还是美苏核军备竞赛的大背景。非洲主要进入铀矿开采的核能产业的上游,在核研究流域面临着人才和资金劣势地位,仅南非于20世纪70年代末成功建造核电站并制造核武器,但随后由于政局不稳昙花一现。在殖民统治时期,非洲发现铀矿资源,进入核能产业的上游的铀矿开采行业。

1913年,比利时在比属刚果的加丹加省发现了非洲第一座铀矿,随后于1915年发现2.5万吨的欣科洛布韦铀矿。二战后,非洲国家纷纷独立。这一时期,美苏开始核军备竞赛,核原料需求大增,非洲逐渐成为世界重要的铀矿出口地,南非、赞比亚、加蓬、尼日尔和纳米比亚等国先后在20世纪50年代至70年代开始铀矿开采活动。至1980年,非洲铀矿石出口量达到了1.7万吨,占世界铀矿石总出口量的76%。同时,独立后的埃及、利比亚、加纳、尼日利亚,以及实行种族隔离政策的南非陆续启动核研究计划。其中埃及的核研究计划还一度转向核武器研究。

南非核研究最为成功,不仅于1976年修建非洲第一座核电站(1830MW),而且于1978年成功制造武器级浓缩铀,并于1979年成功获得核武器制造能力。利比亚、加纳和尼日利亚等非洲国家也进行核研究工作,但只停留在初级阶段。

进入80年代后到21世纪初,苏联切尔诺贝利核电站事故对全球核电行业影响重大,大量核电站修建计划取消,国际铀矿供大于求,非洲铀矿开采遭到沉重打击,部分已投产铀矿被迫停产,其他铀矿的勘探工作取消。

同时,随着苏联的解体以及南非等非洲国家在国际原子能机构为代表的国际社会强大压力下,先后放弃核武器研发工作,南非已研发的核武器也被拆除。

图片⬆  南非Koeberg核电站

非洲核电发展规划

进入21世纪后,随着各国经济发展,以及电力紧缺的加剧,非洲各国纷纷提出核电发展规划。根据联合国核能机构于2016年4月22日消息,从中长期看非洲有30多个国家正在考虑引入核电,他们在利用核电表现出强烈兴趣。其中,南非、肯尼亚、阿尔及利亚、埃及、尼日利亚、纳米比亚、尼日尔,加纳、塞内加尔、乌干达、摩洛哥、赞比亚、埃塞俄比亚、突尼斯、坦桑尼亚和苏丹等国都有发展核电的规划或意愿。

为此,非洲联盟于2010年建立非洲核能委员会,以协调和促进非洲各国核能发展计划。为发展核电,上述各国纷纷提出鼓舞人心的核电发展规划。已具备核电开发能力的南非于2007年提出新一轮核电发展计划,计划于2030年核电装机容量达到9600MW。肯尼亚于2012年成立核电力局,并计划于2033年核电装机容量达到2600MW。

加纳则在2012年成立核计划组织,计划于2025年核电装机容量达到1000MW。苏丹政府于2007年宣布启动核能开发计划,计划于2030年核电装机容量达到4400MW。非洲各国核电计划引来俄罗斯、法国、日本和印度等核电国家的兴趣,并签署相应的合作协议。其中,又以俄罗斯收获最多,南非、埃及、突尼斯、加纳、尼日利亚和阿尔及利亚等国均和俄罗斯签署核能合作协议。但截止目前为止,尚未有正式启动建设的具体核电项目。

中非核能合作

在非洲开展核技术研究的过程中,中国在和平利用的前提下,帮助非洲一些国家建立实验反应堆,支持非洲的核科学研究和人才培养,如加纳的30千瓦微型中子源反应堆、阿尔及利亚的15MWt重水堆、尼日利亚的30千瓦微型中子源反应堆等。近年来,中国先后帮助加纳、尼日利亚和阿尔及利亚完成原有实验反应堆的改造,让其继续安全运行,并降低核扩散风险。

针对非洲21世纪开发核电的雄心勃勃的计划,中国核电行业兴趣较大,以各种方式积极参与。2017年,中广核和肯尼亚政府签署了华龙一号核电站项目合作协议,双方将在核电开发和能力建设方面展开全面合作。此外摩洛哥计划和中国合作建设10MWt热反应堆,用于日产8000吨海水淡化项目。

在学术交流方面,清华大学在高温气冷堆技术和南非有学术交流和合作。南非政府自2000年起投入近10亿美元研究高温气冷堆,但在2010年停止对该项目的资助,研究高温气冷堆的 PBMR (Pty) 公司将裁员75%近800人。原因是该项目没有发现潜在用户、投资超预算(如果继续研究需要再投入42亿美元),已有研究未能取得重大技术突破,而且南非政府财政紧张。

电的建议

非洲多国有发展核电的良好愿望,以中广核为首的中国核电企业也有参与的兴趣,但建议应保持谨慎乐观态度,因为在非洲大规模建设核电站的条件尚不具备。虽然非洲具备铀矿资源等核燃料,但核电所需要的强大经济基础、相当数量的核技术人才、大规模高压输变电网络条件均不成熟,需要在建设核电站之前,逐步完善。而且,国际社会出于核扩散的考虑,对各国和平发展核电站有严格的审核体系,各国尚有大量沟通和准备工作。

最后,非洲丰富而造价更低的水电、光伏和风电发展潜力还很大,发展核电的紧迫性尚不强烈。然而,部分非洲国家发展核电的条件已经基本具备,如南非。建议中国企业进一步研究非洲各国核电需求,积极争取以南非为代表的亟待发展核电的国家,并且选择适宜该国的技术路线。

由清华大学牵头研制、正在山东荣成建设200MW商业示范核电项目的高温气冷堆技术路线是第四代核电技术,可能会成为中国核电走进非洲的主要技术路线。原中核建董事长王寿君认为,高温气冷堆安全、灵活、多用途,建造比较简单成本低,可以应用于高效发电、石油化工、煤的气化与液化、稠油热采、海水淡化、核能制氢、直接还原炼钢、油页岩提炼等领域。

当然,南非非常熟悉该技术路线,也是重要考量因素。根据南非的研究,该技术路线的建造成本有可能低于1500美元/千瓦,电价可能低于3.5美分/度。除南非等国外,中国应帮助其他有意愿发展核电的非洲国家培养核电人才,完善电网等基础设施建设等条件成熟后,再发展核电。

除南非外,非洲多国发展核电的条件尚不成熟。中国企业应冷静面对他们发展核电的雄心和来自于其它国家核电企业的竞争,积极参与南非核电建设,并积极推动其他有核电规划国家的核电建设条件成熟。具备全部中国知识产权的高温气冷堆技术路线的核电站,比较适合非洲。