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世界核燃料加工产业格局与走向

来源:小侦探旅游网
行业观察NDUSTRY INSIGHTS世界核燃料加工产业格局与走向■张红林石磊刘洪军核燃料加工产业是核能发展的核心组成部分。核 燃料产业加工产业铀转化、铀浓缩、核燃料元件制造等

关键加工环节。全球核燃料供应体系基本掌控在几个

核大国手中,形成了较为稳固的供求关系,这些国家也 代表着世界核燃料技术的发展水平。生产体系能力铀转化供应能力分为一次供应和二次供应。目 前,国际上一次供应共有四家大型商业铀转化服务供 应商:法国欧安诺集团(Oran。)、加拿大矿业能源公司

(Cameco)、美国康弗登公司(ConverDyn)、俄罗斯国家

原子能集团公司(Rosatom )□据2017年WNA核燃料 报告统计,国际主要铀转化供应商六氟化铀产能为5.26

万tU(UF6)/a,实际估算总产量为4.18万吨。2018年,

康弗登公司关闭了全部产能。根据UxC统计,2018年 全球市场二次供应的量约为3.5万吨。国际市场主要有三家铀浓缩服务供应商:俄罗斯 国家原子能集团公司(Rosatom)、欧洲铀浓缩公司

(Urenco)、法国欧安诺集团(Orano)。据WNA统计, 2017年国际主要铀浓缩供应商生产能力共计约5.5万

吨,全球分离功总需求约为5万吨SWU (含我国)。

国际铀浓缩市场还存在一定的二次供应,2013-2018 年,国际市场平均每年铀浓缩二次供应量约为

9000tSWUo全球核燃料产业从上世纪50年代起步,经过几十

年发展,已经通过商业方式形成了目前的产业格局, 市场供应总体上是充足和可靠的。核燃料运输、商业

贸易、交易体系市场化水平较高,形成了以生产 商、经销商、中间贸易商、最终用户构成的市场主

体,主要通过长期合同方式进行交易,也存在少量 26现货交易。福岛核事故后,主要核燃料产品供大于求问题日 益凸显,价格下行压力不断增大,部分核燃料供应商出 现了关停产能、破产重组,因此全球核燃料供应结构面

临新的变局。科技创新水平与技术现状经过几十年的发展,美、俄、英、法等欧美核强国已

经分别在铀浓缩、燃料元件等核燃料加工关键环节,建 立形成了较为完善的创新体系,建立了较为完善的基 础理论体系,积累了丰富的材料基础性能和应用性能 数据,形成了先进的关键设备加工能力与关键工艺路

线。目前,欧美俄等国家和地区是核燃料加工环节技

术的领跑者,代表着最先进的发展方向。在铀转化环 节:目前世界上普遍采用铀纯化转化一体化工艺,主

设备单体处理能力强.效率高,并朝着进一步减少中 间环节,缩短工艺流程,降低放射性废物产生量,提

高经济性方向发展。铀浓缩环节:目前工艺化应用的 主要是离心法。国际上掌握铀浓缩技术的国家主要有

俄罗斯、西欧Urenco、日本和美国。今后发展方向主

要是通过高强度、高模量新材料的研制和釆用,以及 设计和加工工艺水平的提高,不断提高离心机的单机 分离能力和离心生产的经济性。元件环节:高燃耗的 核燃料组件已经广泛商用,西屋的AP1000燃料组

件,法国欧安诺的HTP和全M5 AFA3G,俄罗斯的

TVS-2M等燃料组件是轻水堆组件的典型代表,并形

成了各自知识产权的皓合金体系。福岛核事故后,在 追求更高固有安全性理念的引导下,美国西屋公司、

法国欧安诺、俄罗斯原子能集团、日本东芝公司等各国核电巨头借助技术革新加速了新一代先进

燃料研发(包括ATF燃料)。价格与成本水平核燃料成本控制是取得市场竞争力的根 本保障之一。据UxC数据分析,2018年8月

核燃料整体采购成本约为1615美元/kgU,其 中天然铀在各环节的采购成本占比最高,为

48%;燃料元件其次,为23%;铀浓缩18%;铀转

化^务在核燃料产品中占比最小,仅为9%o铀转化:根据UxC统计,在2013年之后,铀转化现

货和长期价格均进入下行通道,长期合同价格 高于现货价格。2017年底,美国ConverDyn

公司由于价格和经营成本压力,关闭了全部产 能,一定程度上刺激北美与欧洲客户大量积累

铀转化库存,在2018年,铀转化的价格呈现上 升趋势,截至12月底,铀转化的价格在14美

元/kgU左右。相关机构认为,铀转化市场中

期内仍将有缓慢上升的走势。铀浓缩:2011年以来,受福岛核事故的影响,现

货价格呈下降走势,从2009年的最高点

154.5美元/kgSWU 一直降至2017年的43.25

美元/kgSWU,长期合同价格下跌形势类似。

2018年前7个月,全球市场的分离功价格依旧

呈下降趋势。从8月份开始,分离功现货价格

开始缓慢上升,呈现止跌现象。在核燃料加工成本控制方面,铀浓缩加 工环节具有标准加工服务属性,同时相比铀

转化而言,具有更高的技术壁垒和经济附加

值。2017年Urenco公司的实际产量为18800 吨SWU,总人数为1544人,人均分离功产

量12.18吨。近两年.面对市场经营压力,采

取离心机延寿、计提资产减值准备等措施降 低生产经营成本,推进降本增效,使得2017年分离功成本较2016年降低6.69万元人民币/tSWU。俄罗斯拥有世界最大的28000tSWU浓缩加工能力,大量为 国家投资建设,其规模效应带来的成本优势明显,离心工厂基本

完成折旧,运行成本非常低,同时,离心机经过十余代的改进和 完善,技术水平先进,因此,俄罗斯铀浓缩服务具有世界最高的

成本优势。燃料元件:核燃料元件有不同的类型,与反应堆设计密切相关,相互替

代性差。总体来看,美国市场中的燃料元件价格自2008年以来2011-2017年美国铀浓缩供应情况180001600014000dliiiii

..

.2011

2012 2013 2014 2015 2016 2017■西欧(Urenco) ■俄罗斯(Rosatom)■芙国(Centrus. Urenco与二次供应〉 ■其他国家(中国、法国導)美国市场铀浓缩供应格局2011-2017年EU-28铀浓缩供应情况1200010000800060004000200002011

2012

2013

2014

2015 2016 2017■西欧(Orano 与 Urenco) ■俄罗斯(Rosatom)■俄罗斯网收浓编«1 (ERU) ■吳国(Centres)欧洲市场铀浓缩供应格局CHINA NUCLEAR INDUSTRY中国核工业27行业观察NDUSTRY INSIGHTS2016- 2017年欧洲核电机组的铀转化服务供应情况铀转化供应商2017年供应量2016年供应量

(tU)2017年市场份额(tU)2016年市场份额Orano(欧洲)516640%549039%Rosatom (俄罗斯)266821%384827%Cameco (力口拿大)214917%226516%ConverDyn (美国)201016%203114%不明8236%6364%总计12816100%14269100%来源:Euratom Annual report 20172016-2017年欧盟28国核电机组的铀浓缩服务供应情况浓缩服务供应商2017年供应量(tSWU)2017年市场份额2016年供应量(tSWU)2016年市场份额西欧(Orano 与 Urenco )769171%757970%俄罗斯(Rosatom)252423%296628%俄罗斯回收沁铀(ERU)4474%1191%美国(Centrus)2002%1101%总计10862100%10775100%来源:Euratom Annual report 2017一直上升趋势,压水堆元件价格低于沸水堆元件价

格。2017年压水堆元件价格为353美元/kgU,沸水堆 欧美市场供应格局元件价格为388美元/kgU。目前,从全球核燃料市场看,俄罗斯由于_体化的

全球看,铀转化、铀浓缩环节一次供应能力由为数 核工业体制,核燃料供应几乎完全自给自足,外部供 不多的几家公司控制,由于过去几年核燃料价格下跌 应商很难进入;欧盟通过欧洲原子能共同体条约,确 触及企业经营成本,抗压能力较差公司意味着首先出

立了法律框架,实现了欧盟内部核材料的共同市场,

局,直到市场达到新的平衡。确保核燃料的供应燃料供应安全,对外以单_市场体 从近期的市场价格走势看,铀转化环节由于康弗 制对外有限开放,受到严格控制。相比之下美国市

登公司率先做出停产决定,市场价格迅速作出反应,止

场、亚洲市场相对开放,但为了确保供应体系稳定,

跌并大幅反弹。铀浓缩环节几大供应商也已经出现经 防止外部低价竞争,某些国家对核燃料供应进行了配 营压力,并积极采取措施降低经营成本,目前市场价格

额限制。已经呈现触底现象,随着市场需求的进一步扩大,后期 自2011年以来,美国分别从德国、荷兰、俄罗斯、英

浓缩价格有望逐步回升。国、法国、中国等多个国家采购分离功,其中主要进口

28国是西欧与俄罗斯。俄罗斯2011,2012年在美国市场 的占比分别为36%、42%。此后,基于美国对俄罗斯铀

浓缩服务的由于配额限制,进口比例在20%上下,约为

3000tSWUo欧洲市场铀转化方面,欧盟2017年接收1.28万吨 铀转化服务,主要来自四家供应商,分别是Oran。

(40% )、Rosatom(21% )、Cameco (17% )和 ConverDyn (16%)o其中8458tU源自独立铀转化服务合同,占

66%o剩下的4358tU源自其他合同(天然六氟化铀、铀

浓缩产品釆购合同以及燃料组件捆绑合同),占34%。在铀浓缩方面,欧盟主要有4个来源:分别是西欧

的Orano与Urenco,俄罗斯的Rosatom,俄罗斯浓缩后 处理铀(ERU)与美国的Centruso 2011年以来,欧洲市 场主要被Orano、Urenco与Rosatom所占据。据统计,

2017年欧盟共接收了约1.09万tSWU铀浓缩服务。其

中Orano与Urenco供应量最大为7691tSWU,占71%;

从Rosatom采购共约2524tSWU,占23%,份额比2016

年减少了 5%。总体上看,基于政治、技术、贸易控制、供应安全等 因素,全球核燃料供应体系,在本土化供应与多元化供

应、自由开放交易与垄断保守供应中寻求平衡。欧洲 以及美国对本土核燃料商的釆购比例都很高,对俄罗 斯低价核燃料供应采取总量供应控制手段。客户服务能力国外西方国家有很强的客户服务能力,对客户的

要求和需求有很强的反应和适应性,提供个性化服务 及增值服务,积极了解和挖掘客户的潜在需求,重视与

客户之间的长远利益。不断增强本土化能力。例如Urenco在德、荷、英、

美等4个国家都建设了离心机浓缩工厂,地理上的延伸 和供应保证了其能够更灵活满足不同客户的需求,并

拥有强劲的远期订单。拓展增殖服务。一般燃料元件供应商都拓展了燃 料增殖服务,发展个性定制服务以及全生命周期管理

服务等。俄罗斯甚至针对前苏联加盟国家或采取BOO模式出口的核电站,提供乏燃料管理服务,提升

其核燃料竞争力。一体化服务能力。世界上除了中国,仅有法国、俄 罗斯具备铀转化、浓缩及元件一体化服务能力,这些国

家可以为核电客户提供一站式采购服务,并提供保税、

库管、物流等服务,作为一种综合能力优势,获得了国 际市场的影响力和话语权。未来趋势与走向总体而言,经过数十年的发展,全球核燃料供应体

系与核电运营商需求体系保持稳定,核不扩散以及市 场监管体系基本完善。为了实现核燃料可靠供应保

障,全球基于多边核燃料供应体系构建进行了积极探 索,目前俄罗斯已经建立了核燃料银行,为可靠供应 体系作出了积极贡献。但是,不具备核燃料加工能力

的核电国家,始终认为只有建立本土化供应的核燃料 加工供应体系才是最可靠的,乌克兰当年面临的核燃 料供应局面再一次印证了本土化供应的重要性。受2011年福岛核事故的影响,当前国际铀转化厂 普遍开工不足,全球铀浓缩一次能力和二次能力供应

总和明显供过于求,各大供应商为缓解产能吃不饱的

问题,采取各种措施。国际核燃料市场各主要供应商 加快突破我国核能市场,通过技术和项目输入捆绑核

燃料进入国内市场。近年来,国际核燃料市场进入深度调整期,供应商 面临洗牌,竞争将更加激烈。部分核燃料供应商出现 经营不善而重组,国际核燃料供应能力格局不断更迭 调整,对于国际核燃料稳定供给格局构成挑战,更显示

出建立新的核燃料供应秩序的重要性。世界主要供应商积极推进先进核燃料元件研发,

积极布局下一代新型燃料,加快前沿技术的争夺。3D 打印、智能制造、材料基因工程等先进研发手段和加工

工艺手段逐渐引入核燃料科研与生产领域,对于产业 转型升级潜力巨大。逐(作者单位:中国核科技信息与经济研究院)

(栏目编辑:蔡晶磊;版式设计:李志超)CHINA NUCLEAR INDUSTRY B中国核工业| 29

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