随着我国核电机组逐步投产，乏燃料数量也在成倍增长，乏燃料运输和离堆贮存成为当前我国核燃料循环后端最迫切的环节，与此配套的运输和设备市场在等待开启。
文 | 记者 张慧
2014年2月25日，日本东京电力公司（以下简称“东电”）发布消息称，福岛第一核电站4号机组乏燃料池的冷却系统一度停运了约4个半小时。为此，东电目前正在进行将乏燃料棒转移至附近共用燃料池的作业，也不得不中断。
事实上，从2013年11月起，东电就着手开始将乏燃料棒从4号机组乏燃料池中进行转移的工作，但截至2014年2月24日，只转移了374根，还剩1159根。
不少媒体对东电处理福岛乏燃料工作的缓慢进展颇有指摘，但这也侧面说明了处理和转移乏燃料是件具有难度而不易冒进的事情。
乏燃料又称辐照核燃料，指的是在反应堆内燃烧过的核燃料，具有一定辐射。目前对于乏燃料的普遍处理做法是先储存在燃料池中，等待进一步处理。
并不是出了事故的核电站，才需要转移乏燃料。数据显示，1台百万千瓦级核电机组每年产生大约25吨的乏燃料。随着全球核电的发展，乏燃料的数量也在急剧攀升。
“暂时储存在燃料池中，肯定不是长久之计。一旦燃料池放满，就需要卸出进行处理。这其中就要求专业的技术、设备和人员来负责。”法国核工业协会亚太区首席代表徐靖策对《能源》杂志记者说。因此，对于乏燃料的运输和处理问题，越来越引起国内外核电人士的关注。
乏燃料的处理，是核电发展中不得不面对的难题。从另一方面来说，这其中也酝酿了核电发展中的另一大市场。在这个市场中，法国、美国等老牌核电国家已经占据优势，中国仍处在探索阶段。但尽管如此，我国巨大的市场潜力，成为了国外公司竞相踏足之地，同时国内的公司也正在寻找机会，以希望能够把握住国内市场份额。
运力需求
由于乏燃料中一些放射性核素会长期释放衰变热，在卸出反应堆的最初5-10年，一般均在靠近反应堆的水池冷却，之后再进行进一步处理。
国际上对乏燃料有两种处理方式，一种是直接将其当作核废料，经过玻璃固化处理，密封在特殊容器中深埋地下，美国、加拿大等国采取此法。另一种则是被送到乏燃料处理厂，进行再利用，最后才废弃，法国、中国等国采用此方式。
在2013年底举行的“核废物的处理与运输”的会议上，中国核能协会副秘书长徐玉明发表数据称，截至2012年，全球核电乏燃料总量35万吨，每年还新产生1.2万吨。已经后处理的乏燃料总量10万吨，其余25万吨都处于临时储存状态，其中75% 在堆储存，25% 离堆储存。
法国、德国等国家已经开始了乏燃料后处理的进程。根据处理费用800-1000美元/千克计算，处理一台百万千瓦级核电机组一年所产生的乏燃料，就需要资金约2000-2500万美元。
这是一个庞大的市场，但对于我国来说，第一步则是如何将乏燃料从近堆水池中取出，再运输到处理厂。因为相对于较为完善的核燃料循环前端，我国核燃料循环后端的产业规划和进展相对滞后。
“随着我国更多核电机组投入运行，乏燃料的数量也在成倍增长，乏燃料运输和离堆贮存成为当前我国核燃料循环后端最迫切的环节，乏燃料运输能力和需求之间的矛盾越来越突出。” 中广核集团科研部燃料管理处处长周荣生曾撰文指出。
根据国防科工局组织编写的《核电站乏燃料处理处置基金2011～2020 年使用规划（专家咨询稿）》，2016 年前后全国乏燃料年总运输量将增加到600 组左右，在“十三五”期间，全国核电站所需外运的乏燃料总数将超过3000 组，约为“十二五”期间的5 倍多，运输需求急剧增加。与此相对应的是，则是我国每年乏燃料的运输能力，仅为104 组/年。
徐玉明预计2020年每年产生乏燃料1200吨，累计卸出乏燃料7700多吨。其指出，一个不容忽视的现实是，中国核电厂都在东部沿海地区，目前建设的乏燃料水池及动力堆乏燃料后处理中间试验工厂在西部地区，乏燃料长途运输的方式及安全保障值得关注。
我国目前唯一一家具有运输乏燃料资质的公司为中核集团旗下的清原环境技术工程公司（以下简称“中核清原”），组建了一支专业的运输队伍，负责将大亚湾、秦山一期核电站的乏燃料运输到乏燃料离堆贮存接收地四〇四厂。
由于采用公路运输方式，且接收地位于甘肃，路途较长。从大亚湾核电站运至乏燃料接收地，完成从装料、运输到卸料需要约3 个月/次。加上冰雪、冰冻等气候影响，据了解，中核清原目前每年平均仅能执行两次运输任务，运力十分有限。
“乏燃料运输需求量的激增，公路运输的难度将不断增大，根据乏燃料运输需求规划，到2020 年若继续仅以公路方式运输，将对公路造成巨大的压力。” 周荣生表示。
正是看中了中国乏燃料运输的巨大缺口，一些从事核燃料运输的外国公司已经开始积极运作，希望能够进入到中国市场。
“中国负责核燃料运输的公司目前只有一家，未来肯定不能满足需求，我们希望能够参与，提高中国未来的乏燃料运输能力。”乔达国际货运公司的核燃料、废料运输项目销售经理张婉莹对《能源》杂志记者说。
乔达国际货运公司隶属于法国铁路集团，是法国两家有能力运输乏燃料的公司之一，在铁路运输乏燃料上有颇多业绩。
据张婉莹介绍，其之前一直与中核旗下的成都核动力研究所在接触，希望能够与其成立合资公司，负责核燃料运输。但是由于与同属中核的清原形成了竞争，合作也不了了之。
目前，乔达正在联系中广核，希望能够有所收获。法国另外一家能够运输乏燃料的公司——Daher公司，也在与中方企业进行联系，商讨合作事宜。但记者了解，进程并不顺利。
“在这个行业中，我国走的是比较靠前的，但中国核电企业并未有太多重视。加上相比于其他运输市场，核燃料更为特殊，中国政府愿不愿意放开这个市场，也是未知数。” 张婉莹坦承。
设备市场初现
相比于核电企业，核电设备制造商的市场触角则更为敏锐。由于乏燃料运输中，需要特制的运输容器，这是运输中最为关键的设备。上海电气(601727,股吧)、东方电气(600875,股吧)等设备公司已经关注到乏燃料运输容器这一制造市场。
目前为止，我国还不具备生产乏燃料运输容器的能力。现今在用的为从美国采购的NAC-STC 型（两台）和Hi-star 60型商业压水堆乏燃料运输容器，单台容量分别为26 组、12 组。
据中核一位不愿透露姓名的人士称，我国采购美国NAC-STC 型乏燃料运输容器的协议价，高达6000万美金。法国乏燃料运输容器制造商Robatel Industries公司的一台小型容器，据了解，售价也在1000万英镑左右。
根据中国未来的乏燃料外送数量，乏燃料运输容器的需求自不在少。上海电气核电设备有限公司工程技术部部长江才林对记者表示：“国外售价太高，上海电气公司也希望能够生产燃料运输容器。但这是个新市场，还没有制定具体的计划。”
本月底，江才林特意约见了法国Deher公司的负责人，希望能够进行相关业务的探讨，对上海电气进入这一市场有所帮助。
困扰国内设备制造商的，并不是容器的生产问题，其中关键之一在于如何做到运输容器不泄露核辐射。
“这就需要一种特殊材料，叫中子吸收材料，能够在任何重要热应力和机械应力的情况下提供屏蔽核辐射的防护”。徐靖策告诉记者。
据徐靖策介绍，国内多家公司曾想通过他联系法国Robatel Industries公司，购买其中子吸收材料。事实上，这种材料本身造价成本并不高，但由于研究成本，外国公司并不愿意低价出售，而是希望能够出口价格更高的乏燃料运输容器。
另一个难题，则是运输容器的抗震能力设计，即在运输过程中，无论容器从何种高度及方式落下，都能够保证容器不被打开并且里面的乏燃料不受影响。
这些关键的技术问题，都让中国设备企业感到无从下手。中核集团一直在研究乏燃料运输容器，已经能够制造出小型的实验堆乏燃料运输容器。据最新的消息称，今年年底，中核的乏燃料运输容器会取得实质性进展。
另外一个深远的市场在于，由于我国对乏燃料采取后处理方式，乏燃料经过处理后将成为mox燃料。mox燃料具有放射性，要运输到核电站进行使用，则需要另外一套运输容器、设备。待mox燃料燃烧后，辐射会进一步加强，将其废料再次运到处理厂，则要求抗辐射能力更强的运输容器。
目前，法国已经有较为完善的核燃料后端处理产业体系。据徐靖策介绍，法国在运58台核电机组，已经有30%的核电站开始使用mox燃料。
江才林对记者表示，对于核燃料后端的循环处理，国外已经形成了一个完整的产业，从核废料的处理，包括高放、中低放和极低放废料，到乏燃料的运输、使用，都已经有专门的公司当作一个产业在运行，但是国内这方面目前略微欠缺，仍没有系统地在做。
去年4 月，中核集团与法国阿海珐集团正式签署了《中法合作建设大型商业核燃料后处理—再循环工厂项目的合作意向书》，计划2030 年建成具备年处理800吨乏燃料后处理能力的大厂。
在部分业内人士看来，这800 吨后处理大厂是目前中国核电产业体系中急需的，即使它并不能满足未来国内乏燃料的处理需求。
但遗憾的是，工厂的选址、工程进度、总造价等一系列问题尚未明确。“一旦确定，中国乏燃料运输与处理的市场就会被大大推动。”徐靖策表示。
